赠书 | 以闪电网络流量分析费用和隐私方面的问题
作者 | DAVID HOLLERITH
译者 | 火火酱，责编 | Carol
封图 | CSDN下载自视觉中国
* 文末有赠书福利
关于去年模拟闪电网络（Lightning Network）流量，一份新的研究报告为我们提供了的有信息量的快照。
研究报告链接：https://arxiv.org/pdf/1911.09432.pdf
该篇题为《比特币闪电网络流量的加密经济流量分析》（“A Cryptoeconomic Traffic Analysis of Bitcoin’s Lightning Network”）的论文是由三位匈牙利研究人员撰写的：计算机科学与控制研究所（Institute for Computer Science and Control）的Ferenc Béres、Eötvös Loránd University大学的István A. Seres、以及Széchenyi István University大学的Benczúr。
该论文利用闪电网络流量模拟器模拟网络交易流程，得出了目前的网络交易费率在经济上不具有长期可行性的结论。除了不成熟的收费市场，本文还探讨了比特币发送者使用闪电网络完成更直接、更公开的支付路径的趋势。论文提出了解决这些问题的方案，同时也提出了有关闪电网络最终应该如何对待比特币的问题。
闪电网络问题1：收费市场的经济可行性
与Visa等经济巨头（每秒约处理40000笔交易）相比，比特币区块链每秒处理的交易要少得多（7到9笔）。尽管比特币肯定不会成为Visa，但这说明了闪电网络的目的：扩大比特币规模。因此，闪电网络的核心思想是让人们从区块链上进行比特币支付，以便进行无缝操作。通过创建更快且更便宜的支付方式来减少积压订单，也为更好的隐私提供了绝佳的机会。
闪电网络的目的：https://bitcoinmagazine.com/articles/history-lightning-brainstorm-beta/
闪电网络由基于闪电技术（BOLT）的节点操作，而闪电技术是闪电网络协议的基础。这类似于运行链上比特币节点，闪电节点在发送方和接收方之间路由发送付款，并为其工作收取交易费。
但是，由于闪电网络比比特币网络本身要更新颖、更私密，因此该研究论文的作者们在一次报告中提到“据我们所知，目前还没有关于量化LN路由节点的财政激励的论文。”他们的分析来源于从2019年2月至2019年3月的闪电网络的40个连续快照中提取的交通数据，以及该数据的模拟后续评估。
报告链接：
https://docs.google.com/presentation/d/1iSaPrCuWj_3h1mc5u43XkY3be0UB50bastDYQHRps48/edit#slide=id.g760306dbd2_1_12
该论文发现，目前LN对支付路由提供的财务激励很少，甚至根本没有。较低的路由费用并不能充分补偿路由节点，而实际上正是这些节点将网络连接在一起。在他们的报告中，作者估计，在不同流量和支付水平的主要路由器的路由收入约为每天100，000 sats（约为7美元）。
为了清楚起见，闪电网络的开发者们为节点运营商设置了默认的交易费用，他们可以以一致同意的方式进行操作或者也可以针对自己的闪电软件独立设置。但是，节点运营商可以将交易费率手动调整至想要的任何价格。该论文称这种网络范围内低交易费的倾向是“在经济上不合理的”，但在与《比特币》杂志的交谈中，来自布达佩斯的数学博士Seres承认，这种行为可能更像是在比特币早期出现的一种利他主义行为。
本文断言，假设节点运营商想要从交易费用中获得合理的投资回报，闪电网络的财务激励是不够的。为了使支付路由对于节点运营商而言在经济上可行，本文提出了两种方法：1.）增加流量；2.）增加交易费用。
作者写到：“从这个意义上讲，因为许多较大的节点处于垄断地位，所以它们可以提高其交易费用。”
Seres提到：“这意味着，从很多较大节点目前在网络路由的交易比例来看，这些节点是必不可少的，因此相邻节点路由支付的选择不多。”
闪电网络问题2：路由隐私
该论文还发现，尽管有随机的洋葱路由，但因为很大一部分支付仅仅涉及单个路由中介，所以可以收集到有关支付的发送方和接收方的强有力的统计证据。
作为解决这一隐私缺陷的一种潜在方案，作者建议使用“次优、更长的路由路径来恢复隐私，而这只会略微增加一下平均交易成本。”此外，在发送方和接收方之间创建一个直接的支付通道，以此来实现最高级别的隐私。
根据该论文的建议，如果默认交易费用增加，那么要采取更长、更间接的隐私支付路径的成本会更高。与为节点运营商设置默认交易费的担忧类似，本着比特币最早的发展精神，论文的调查结果目前将隐私责任放在了用户对其支付路径的选择上。
合理降低交易费用
闪电网络社区里的许多开发者和节点运营商可能不太同意论文的结论，即低交易费用在经济上是不合理，甚至是有问题的。
比如说，很多闪电网络节点运营商都是比特币公司，例如Bitrefill，它允许客户通过闪电网络支付来使用比特币购买各种产品和服务。像Bitrefill这样的公司似乎是在利用闪电网络低廉的交易费用来为客户提供服务的。
Bitrefill的CCO John Carvalho 在接受《比特币》杂志采访时表示，“如果因为路由费用本身对参与者来说有累加成本，就认为闪电路由在经济上是不合理的，这种想法是非常不长远的。至少有两个主要因素必须被考虑在内。第一，闪电提供了比特币交易链上没有的一些特性，比如高频和实时性。这些都是人们愿意花钱使用的功能。第二，像Bitrefill一样，经济参与者们有将其节点活动作为业务向外拓展的动机。对商业友好型BTC交易的需求是实实在在存在的。
另一个利用闪电网络交易费低这一优势的比特币业务是Sparkwap，在这款应用程序中，用户可以直接用美元购买比特币，并放入闪电网络钱包中。
Sparkswap的创始人Trey Griffith表示：“从我们的路由费用来看，你可能会认为我们的经营方式是不会盈利的，但从我们的整体业务来看，情况就完全不同了。”
Griffith指出，由于比特币业务在闪电网络的路由中占主导地位，所以很难从论文的数据中得出有意义的结论，比如为什么某些出口会形成三角路由。
Griffith同意，交易费用会随着时间的推移而增长，而Carvalho也承认，随着时间的推移，交易费用也会逐渐接近链上水平，可以预测费率排名会是：比特币链上>闪电> Shitcoins。
是否应该提高闪电网络交易费用
Seres认为，闪电网络交易费用低的最终危害是，节点可能会退出网络，并失去其作为支付渠道的能力。
在2019年10月，Blockstream的开发者Rusty Russell指出了设置低廉默认交易费用的另一个问题。
在给Lightning Dev邮件列表的一条消息中，Russell注意到三分之二的节点运营商设定为默认值状态(1,000 [millisatoshi] + 1 [付款的百万分之一 (ppm)])。这意味着闪电网络上的大多数节点运营商都不会选择偏离发行商设定好的默认费率。
Russell指出，接受默认费用表明可靠性较低，并且在试图找到响应节点时，路由器速度将变慢。他还指出，“在收费方面没有明显的市场信号”，这意味着闪电交易网络看起来可能并不像是一个真正的市场。
Russell的同事，Blockstream研究员同时也是比特币和闪电网络爱好者的Christian Decker在最近对Russell的观点进行了详细阐述并回应了论文发现后，对《比特币》杂志表示：“目前的问题是，当前的默认费用并没有太大的差异空间。通过增加默认费用，我们可以自动地将路由选择从刚刚设置的节点转移到无人值守的节点。”
Decker还指出，论文似乎忽略了c-lightning实现已经为发送者随机选择了路由。Decker表示：“由于路由选择的随机性，默认费率的增加不会导致那些节点被排除在转发支付之外，但我们仍然可以将路由器偏向管理更为主动的节点。”
展望2020
虽然本文采访的大多数消息人士并不认同论文的结论，但他们的担忧确实在一定程度上解释了2019年的闪电网络以及需要在2020年优先考虑的问题。
Decker提到：“自从一年多前我们开始公开测试以来，闪电社区已经建立了许多基础设施来引导网络，并试验哪些可行，哪些不可行。这为我们未来几年的发展奠定了基础，我们希望未来的许多发展能够更多地面向用户。其中包括更简单的用户体验和进一步提高可靠性，从而推动更多用户使用服务。我们同意作者的观点，即隐私可能是2020年LN的中心主题。”
Carvalho也不认为闪电交易的低廉交易费用有什么问题并计划在来年进行重大改进。
“最后，网络的本质是P2P和资源性，这意味着要想反对其合理性，就必须能驳斥‘网络存在，而且正在发展并被当今企业所利用’这一事实，”他说：“在我看来，我们才刚刚开始，闪电网络将会向我们展示更多用例以及将在2020年出现的激励措施”
此外，Carvalho指出，闪电网络从未承诺会解决隐私问题，隐私问题更多是其注重隐私的工程师所关注的及用户文化的副作用。并且，在链上数据的背景下，具有在闪电网络上观察资金流动的能力并不意味着你有适用的外部结点。
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