既为支付而生，何必舍本逐末：人人都能上手的闪电网络实战
2018这一年，笔者一直在思考一个问题：区块链行业最强需求（应用）场景是什么？
我的结论是--支付！前不久以太坊创始人VB发表言论，也认为当前环境下，支付是数字货币最强需求。既为支付而生，何必舍本逐末，挖空心思，研究如何用它来养猪。
数字支付，似乎讳莫如深。但事实并非如此，如果我说，只要你有比特币，不需要登陆/认证，输个手机号，扫个二维码，你就能给任何手机充值，你信吗？
本文试图用最简单的语言和方式：
教会大家使用闪电网络，完成一笔真实的现网支付；
如果你懂点技术，进而可以创建自己的LN node，在网上收取手续费；
可以创建自己的支持闪电网络支付的网店和实体店。
简单的闪电网络
闪电网络（Lightning Network，简称LN），2015年就已经发布了技术白皮书，2017年底上线比特币主网，可以实现“即时到账”的比特币“微支付”，是比特币的侧链技术，理论上费用可以是0，实际现网中，基本是每字节1聪（1BTC=1亿聪）。
如果你只想看看现网怎么完成一笔真实的闪电网络支付，可以直接跳到第三节。
有人通过闪电网络支付了千分之一聪，用以证明LN微支付能力：
旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家
读者们都听说过比特币，但真正用比特币去支付的却寥寥无几，更不要说用过闪电网络。其实，闪电网络支付非常简单，下面通过这个视频，让我们了解一下：
这是一个在比特币测试网络上完成的LN支付过程，其中通过手机仿真软件，把手机上App的操作也录屏在视频里面了，可以清晰的看到支付的全过程。后面会给大家介绍真实网络的支付。
闪电网络的由来和现状
2017年下半年的比特币扩容之争，大家分道扬镳：比特币核心团队（core）发展闪电网络，矿工分叉了大区块BCH。2018年底，闪电网络上线主网已经有1年的时间，节点数呈现指数级增长，达到了近5000，相关应用和钱包也呈现爆发式增长。同时，2019年去中心化交易会逐步普及，除了支付，闪电网络也是去中心化交易所的实现之一。
闪电网络现状：近5000节点（node），15000支付通道（channel），500BTC能力。
闪电网络支付比对
如果从安装软件开始，整个过程还是比较复杂的。LN支付相对而言，没有认证，登陆等过程，会更简单。
复杂的闪电网络
操作复杂
一年前，闪电网络刚刚上线的时候，还没有可以安装在手机上的App钱包支持，当时也只有BlockStream（BS）公司提供网店可以尝试。笔者尝试买了几件衣服，大概过程是这样的：
在笔记本上搭建了一个Linux环境；
在Linux上安装一个BTC全节点，同步将近200GB的数据，当时大概用了不到2天同步完成；
下载BlockStream公司的LN实现软件（C语言编写），没有安装包，需要自己编译；
运行LN node服务进程；
命令行生成一个BTC地址，用自己另外一个手机比特币钱包转账到这个地址；
执行LN命令，跟BS公司的LN node建立一个channel，在channel上充值一定量的BTC。当然，这些都是linux上的命令行操作，完全没有图形化管理；
打开浏览器，在BS商店选择商品，生成一个LN支付invoice（就是一长串字符），把这段字符复制下来；
在linux上继续调用LN支付命令，命令参数带上上面生成的invoice，完成支付。果然是秒确认。之后会收到邮件确认，等待收货。
完成以上内容，成就感满满，你感觉不是完成了一次支付，而是做了一个登月工程！这种要是能推而广之，真是见鬼了。
当然，随着手机侧App普及，这个过程变成了扫一扫，点一点就能够完成。
技术实现复杂
要理解闪电网络后台的实现技术，你需要很多的技术知识，比如隔离见证（SW）/多重签名/哈希时间锁合约等等，每一个技术要想讲明白，透彻，都要很大的篇幅。这里简单描述，不想让大家读不下去的感觉。
闪电网络首先是把资金存入一个2 of 2的多重签名地址，双方签名确认最初的状态，然后每一次支付，都是消耗这里面的资金，每次会根据交易后双方新的金额生成一个新的双方签名的交易，而不是在原有交易上追加。
有路由（routing）的概念，类似于BGP路由协议，理论上你可以通过中间node把一笔钱支付给网络上的任何一个node。而中间经过每一个node，就要生成一个哈希时间锁交易（HTLC），在时间锁到期时间内，最终收款方确认到账，中间所有交易一步步确认，保证过程中没有欺诈。
由于LN支付过程可能产生大量交易，交易的主要标识就是交易hash，为了使这个值唯一，引入了隔离见证（SW），把交易签名部分拉出来放到交易最后。
是不是很复杂，真的不能再说了，否则讲不完了。
实战
闲话少叙，过程大概如下：先安装一个支持LN的钱包，开通一条支付通道（channel），同时在channel上存入一定的btc，然后就可以扫码支付了。如果不想玩了，关闭通道，剩余的币就回到钱包。
完成一次真实的闪电网络支付
我们以支付话费为例展开介绍。
1. 安装钱包
下载一个支持闪电网络的钱包，这里有几乎所有钱包的汇总：
http://lightningnetworkstores.com/wallets
笔者强烈建议使用第一个钱包：Eclair，当前只有安卓版，开源软件。Github下载地址：https://github.com/ACINQ/eclair-wallet/releases
Google应用商店下载地址：
https://play.google.com/store/apps/details?id=fr.acinq.eclair.wallet.mainnet2&hl=en_US
使用钱包大家务必谨慎，一些恶意钱包可能造成资金被盗。除此之外，个别钱包我也测试过，可能不够稳定，闪退，不知道现在好了没有。上面推荐的这个钱包很稳定。
安装后发送一点点BTC到钱包地址，大概0.003BTC左右即可。
2. 开通一条支付通道（channel）
去https://1ml.com/，随便选择一个活跃（active）的节点（node），比如Bitrefill这个LN Node：
030c3f19d742ca294a55c00376b3b355c3c90d61c6b6b39554dbc7ac19b141c14f@52.50.244.44:9735
注意要选择后面带有@IP:端口的这种，这种是有公网IP的节点，没有公网IP的没办法跟它建立channel。
钱包滑到最右边“lightning channels”，点击右下角的“+”，出现下面界面：
4个选项任选其一。最简单的就是选择最后一个“acinq node”，这个是跟Eclair的node建立channel。本处选择第二个扫描二维码方式建立。输入channel绑定的金额（比如0.002BTC），交易费可以选择1聪/字节，点击“确定”即可。不要把钱包所有的钱都充值到channel，会失败，原因是你需要付矿工费。如果你钱包里面有0.003BTC，可以在这里输入0.002BTC。需要6个主网上的区块确认，channel才能显示为正常可用状态“normal”，这个时间当前大概在1小时左右。
这里需要特别说明，选择建立channel的node，哪个都没有关系，只要是活跃的（active）即可，如果没有公网ip的，会提示你不能建立channel。闪电网络通过技术保证了整个过程不需要对其他node有任何信任（trustless），理论上任何一个active的node都一样，通过routing路由方式到其他node完全可达。
同时，开通channel不需要对端node的确认，你想连谁就连谁。
3. 扫码
在channel显示“normal”后，进入要购买商品或者服务的网店。这里我们选择https://www.bitrefill.com/vouchers/lightning——LN上最著名的网店。不需要注册，找到“China”，然后在输入栏输入自己的手机号码，建议是中国移动的号码（电信和联通我没有尝试成功，有兴趣可以试试），点击后面的对号。
选择话费金额，选择第一个支付方式“lightning btc”，出现支付二维码和对应的具体支付BTC数量，这个数值是根据交易所的实时报价所得，15分钟内有效。
钱包界面向左滑动到“transaction history”，点击右下角的箭头，出现下图界面：
一般选择第二个扫描二维码方式：“scan a payment request”，扫描网店提供的支付二维码既可以完成。
稍等几秒钟，界面还没有显示成功，你很可能已经收到中国移动发来的充值成功确认短信了。
不要认为是中国移动支持btc支付，其实就是国内的某个代理的充值，而且代理收到的也不是btc，而是普通的人民币，所有转换由Bitrefill这个网店完成。
支付的BTC数量，不能超过你存入channel的数量，跟你Eclair钱包有多少BTC无关。你可以多次支付，直到channel里面的btc用光为止。
4. 关闭channel
当你不再想支付的时候，记得关闭channel，这样，剩余在channel上的钱，才能重新回到你的钱包。
Channel关闭通常有3种情况，最后钱都会回到你的钱包：双方协商关闭/一方已经下线，另一方强制关闭/channel到期，通常是开通的时候约定的，默认30天。
最好的方式第一种：协商关闭，钱瞬间结算并产生比特币主网交易，返回钱包。
钱包滑动到最右“lightning channels”，点击你之前建立的channel，选择“close channel”，显示如下：
不要选择“I want to force-close this channel”，这个是在对方node已经不在线的情况下强制关闭channel，你的币会在默认144个区块（大概24小时）确认后到账，很慢，直接点击“close channel”，大概几秒钟后会产生一个比特币主网的交易，channel里面没有用完的钱会发送到你的钱包地址，已经支付给商家的币，会发送给商家。
构建一个LN node（类似server）
Lightning Labs – this is the company that develops LND (Lightning Network Daemon)
ACINQ — a French company whose product is called Eclair
Blockstream team — they are implementing the c-lightning client and Lightning gateway for e-commerce services
https://github.com/PierreRochard/node-launcher Bitcoin and Lightning node launcher for macOS, and Windows
上一节介绍的Eclair只是一个闪电网络的轻钱包，要想建设一个在线实时提供服务的LN node，类似server的概念，以上4个产品可以实现。相对而言，闪电网络的钱包就多了去了。
无论哪一个实现，前提都是要在同一台机器上先安装一个BTC全节点，同步完将近200GB的数据，否则LN进程启动会失败。当然你也可以在测试网络上实现，只要同步9GB左右的数据即可。
BS公司的c-lightning应该是第一个闪电网络实现，Linux下安装执行，需要自己编译，Github地址如下：https://github.com/ElementsProject/lightning
ACINQ跟Eclair是同一家公司的产品，可以在windows下安装实现，对于很多入门者更加简单直观。
node-launcher可以在苹果Mac和windows上安装实现。
Lightning Labs的LND需要Linux环境。
有兴趣的可以选择上面任何一个进行测试。
当然，以上实现都可以借助docker方式，快速部署，省去了很多繁琐的配置。
另外，如果你要建立一个能够被别人连接建立channel的node，需要有一个公网IP地址，私网nat地址在LN网络上看不到。
建立LN node的意义是什么呢，跟普通闪电网络钱包的差异在哪里？
建立LN node后，你可以服务他人，同时收取一定的手续费，类似于比特币主网上的矿工的角色。闪电网络上的node越多，就越健康，不会因为个别node下线造成支付失败。
支付的场景和周边
下文介绍几个闪电网络的扩展：
去中心化交易是当前一个热门发展方向，而闪电网络就是其中的实现方式之一。我知道bitfinex很早就上线了，而且用的是以太坊技术。最近发现BS公司公布的合作伙伴中也有bitfinex，说明交易所也在多方面尝试这个新鲜事物。
BTCpay，一键开店，支持闪电网络和多种数字货币支付的平台。可以构建一个去中心化的支付公司。
最早接受比特币支付的实体店，往往是店员拿来计算器，把客户选择商品对应的法币根据自己认为合理的兑换价格，换算成比特币，然后打开自己的比特币钱包，输入付款金额，用户扫描完成付款。
这种情况在BTCpay出现后一去不复返了。这个软件平台通过web方式，可以让商家一键开店，简单输入自己商品的描述和法币的价格，输入自己接受数字货币的钱包地址，然后就可以让用户在web界面点击支付，当前已经支持闪电网络支付方式。
产品通过自动查询币安和hitbtc两个交易所的价格实时更新网店商品法币对应数字货币的价格，国内无法查询，如果测试，最好在国外的云平台上测试。由于开源，比价的交易所可以自己随意选择。
树莓派上构建LN node
树莓派，售价大概300~500人民币，可以理解成一个开放式的“手机”，使用arm cpu，可以搭建一个几乎零功耗的LN node，24小时现网在线。一般会建议配合一个移动硬盘存储BTC全节点数据（200GB左右），笔者刚刚查询，当前一个400GB的SD卡也就500多块钱，就不用外挂硬盘了。
搭建方式可参考如下链接：
https://medium.com/@jacobsteeves/raspberry-pi-lightning-network-w-no-external-drive-5-steps-d4fba98ac8cb
作者：Bob，安全行业老兵，对加解密技术烂熟于胸，看不到传统安全行业有任何新意，拥抱区块链的原因是想找点好玩的。自认为，一个东西你真的懂了，你会把它很简单的讲解出来，如果说得云里雾里，天花乱坠，要么是吹牛的需要，要么就是不懂！
— END —
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