比特币闪电网络：可扩展的链下及时支付-----0592版之第一章

Joseph Poon
[email protected]
Thaddeus Dryja
[email protected]
January 14, 2016
初稿版本 0.5.9.2
英文版链接：
http://lightning.network/lightning-network-paper.pdf

今天的比特币协议可以涵盖全球所有金融电子支付系统中的交易量，并且无需一个第三方托管机构持有资金，对于参与使用者的要求也仅仅是一台能够宽带上网的电脑。 人们提出了一种去中心化的系统，通过这个系统，交易通过小额支付通道（也就是支付通道或交易通道）网络发送，其中的价值转移发生在链下。 如果比特币交易可以使用新的sighash类型进行签名，这种类型签名可以解决延展性问题，那么如果附加上合约，这些转移就可以发生在涉及的路径上的不可信参与方之间。根据合约内容，万一存在不合作或敌对的参与者，可以通过一系列递减的时间锁，在比特币区块链广播强制执行。

第一章 比特币区块链可扩展性问题

比特币[1]区块链作为分布式账本，承载着巨大的希望，但区块链作为支付平台，本身却无法在不久的将来颠覆全球的电子商务。区块链是一种流言协议，所有对分类帐本的状态修改都会向所有参与者进行广播。正是通过这种“流言协议”，状态的共识，每个人的余额都达成了一致。 如果比特币网络中的每个节点必须知道全网发生的每一笔交易，那么可能会严重拖累全网金融交易能力。相反，我们希望实现的是涵盖所有交易，却并不牺牲去中心化和安全性。

Visa支付网络2013年假期期间实现了每秒47,000次峰值交易（tps）[2]，目前平均每天数亿次。 目前，比特币由于每个区块具有1M的限制，每秒少于7笔交易。如果我们假设每笔比特币交易平均占用300字节，并且区块大小无限制，那么要达到相当于Visa交易量47,000 的 tps，平均每十分钟产生的一个比特币区块大小将会接近8G。 长此以往，每年将会产生超过400T的数据。

显然，今天在比特币网络上实现类似Visa的交易量是不可行的。 当前的家用计算机还不能支持这种带宽和存储。 如果比特币将来取代所有的电子支付，而不仅仅是Visa，将会导致比特币网络的彻底崩溃，或者至多是比特币节点和矿工出现极端中心化，只属于那些能够负担得起的人。 之后，这种中心化将会摧毁比特币以安全著称的去中心化网络，导致验证区块链并确保账本精确安全的能力消除殆尽。

更大的区块，更少的验证者，这不仅意味着更少数量的个体来保障账本准确性，而且会导致作为挖矿过程中关键环节的验证区块链的实体越来越少，这加剧了矿工中心化过程。如果存在非常大的块，例如在上述情况下平均每10分钟产生一个8GB区块，意味着只有少数几方矿霸才能进行区块验证。这使得实体很可能最终只信任中心化的矿霸。拥有特权的获得信任的这些矿霸就可以制造一个社会陷阱，使自己不再代表大多数个人（委托代理人）的利益，例如通过收取更高的费用来减轻自己不诚实行为的动机。在极端情况下，这表现为个人转账的资金发送到了完全保管客户资金的中心化的监管人手里。这种安排，就像今天常见的那样，会造成严重的交易对手风险。防止这种中心化发生的先决条件是，比特币需要由家庭宽带连接上的单台消费者级计算机进行验证。通过确保较低成本进行全面验证，比特币节点和矿工将能够防止极端的中心化和信任，从而确保极低的交易费用。

虽然摩尔定律可能会无限期地继续下去，而且未来可能存在这样的节点，能够经济地计算GB大小区块，但这并不是确定的。

为了实现用比特币进行每秒多于47000笔交易，需要脱离比特币区块链
本身进行交易。如果比特币网络支持每秒几乎无限数量的交易，并且小额支付的费用极低，那就更好了。 许多小额支付就可以在交易两方之间顺序发送，并且可以支付任何额度。 小额支付可以实现不受限制的，无需信任的商品化服务，就像互联网中的按照每兆字节收费。 然而，为了能够实现这些小额支付用户场景，将需要大大减少最终在全网比特币区块链上广播的交易量。

虽然可以小规模进行，但绝对不可能在网络上处理大量的小额支付或包含所有全网交易。 为了使比特币获得成功，有一点必须确信，要使它非常受欢迎，它的现有源于去中心化的优势必须继续存在。 为了让今天的人们相信比特币将在明天继续发挥作用，比特币需要解决区块大小可能导致的中心化问题，大区块毫无疑问将会产生可信任的托管人，并且伴随更高的费用。