简述比特币闪电网络

随着比特币的普及以及其价格的暴涨，使用比特币交易的人也越来越多，比特币网络每秒7次交易的速度远低于传统金融交易系统，比特币网络开始出现拥堵、交易费用上升等问题。此外，比特币转账成功需要等待6次确认，按照中本聪创造比特币时设计的每10分钟出一个块来看，真正完成一次交易前后需要花上大约一个小时的时间。可以理解比特币的这些机制是为了确保交易的安全性，但是 是以牺牲效率而达到的，这对中本聪想要将比特币作为流通货币的发展愿景而言，是远不能接受的。为了更好的平衡安全和效率，我们可以思考一个问题：对于大量的小额交易是否一定需要如此严格的安全信任机制。
针对上述问题，2015年2月，智能合同交易平台Mirror的CTO——Joseph Poon写了一篇题为“比特币闪电网络:可扩展的链下即时支付”的白皮书。
闪电网络的主要思路很简单，就是将大量的交易放到比特币区块链链下进行，其目的是实现安全的进行链下交易，其本质上是使用了哈希时间锁定智能合约来安全的进行0确认交易的一种机制。
闪电网络有两个核心的概念：RSMC（Recoverable Sequence Maturity Contract）和 HTLC（Hashed Timelock Contract）。前者解决了链下交易确认的问题，后者解决了支付通道的问题。
RSMC可以翻译为‘可撤销的顺序成熟度合同’，其原理很简单，假定交易双方之间存在一个“微支付通道”（资金池）。双方都预存一部分资金到“微支付通道”里，之后每次交易，就对交易后的资金分配方案共同进行确认，同时签字作废旧的版本。当需要提现时，将最终交易结果写到区块链网络中，被最终确认。可以看到，只有在提现时候才需要通过区块链。
任何一个版本的方案都需要经过双方的签名认证才合法。任何一方在任何时候都可以提出提现，提现需要提供一个双方都签名过的资金分配方案（意味着肯定是某次交易后的结果）。在一定时间内，如果另外一方提出证明表明这个方案其实之前被作废了（非最新的交易结果），则资金罚没给质疑成功方。这就确保了没人会拿一个旧的交易结果来提现。
另外，即使双方都确认了某次提现，首先提出提现一方的资金到账时间要晚于对方，这就鼓励大家尽量都在链外完成交易。
微支付通道是通过 HTLC来实现的，中文意思是“哈希的带时钟的合约”。这个其实就是限时转账。理解起来其实也很简单，通过智能合约，双方约定转账方先冻结一笔钱，并提供一个哈希值，如果在一定时间内有人能提出一个字符串，使得它哈希后的值跟已知值匹配（实际上意味着转账方授权了接收方来提现），则这笔钱转给接收方。
RSMC 保障了两个人之间的直接交易可以在链下完成，HTLC 保障了任意两个人之间的转账都可以通过一条“支付”通道来完成。这两者的组合构成了闪电网络。
可能到这你对这些概念性的东西还是一头雾水、不知所云，那么下面我们举一个例子说明一下：
甲乙两个人分别存放一笔资金到资金池内（甲：1BTC，乙：2BTC），这个资金池可以理解为一封电子合同（实际上是一个地址），上面记录了甲和乙分别有多少钱在账上。如果甲需要转账0.5BTC给乙，那么就要撕毁之前的合同，重新建立一个新合同（甲：0.5BTC，乙：2.5BTC）,这时甲拿着新的合同去找乙，乙看到合同上的账目没有问题，于是甲乙两人在新的合同上签名，旧合同撕毁，新合同生效，这样就完成了链下转账。这个过程中并没有涉及链上交易，和比特币的每秒7次交易速度以及6次确认原则均无关，因此该方式的交易速度大大提高，只有从交易池中将资金提取出来才涉及到链上交易。

这种交易方式看着是不是很眼熟，很像支付宝、微信的交易方式，在微信交易的过程中实际上就是微信钱包余额数字的改变，实际上并未发生真正的资金流转，只有将资金从钱包中提取出来才会发生资金流转。区别在于，微信、支付宝是以各中心化的第三方机构，所有转账都是通过他们来进行的，而RSMC则是通过合约的方式，去除了第三方，解决了信任问题。
可能到了这里你又要问了，那如果我需要和一个不认识的人进行交易，我们事先没有准备资金池，那么我们之间的交易将如何进行呢？我们来看下面这张图：

如果甲需要向丙转账0.5BTC，但是甲和丙不认识，他们之间没有一个资金池，那么他们可以找一个中间人乙，乙既认识甲又认识丙，那么甲可以先向乙转账0.5BTC，乙再向转账0.5BTC，这样就间接实现了甲向丙转账0.5BTC。资金池A和资金池B就像是打通了甲和丙之间的一座桥梁。这种关系可以推广到任意个，无数个这样的资金池打通了网络里的所有持币者，闪电网络就此形成。我想你一定听说过六度空间理论：你和一个陌生人之间所间隔的人不会超过6个，在比特币闪电网络中也是一样。
这里可能还是有些问题，比如：乙为什么要费力为甲和丙搭一座桥？乙也是第三方，怎么就值得信任了？更多的细节性的问题，这里就不一一详述了，如果有兴趣，可以扒一扒闪电网络白皮书。