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Lode88(www.84vng.com):以太坊高度数据(www.326681.com)_闪电网络:历史与现实

admin2022-12-106

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初心

Aaron Van Wirdum的闪电网络的历史:重新脑风暴,到测试版本纪录了2018年前闪电网络的有趣历史。

中本聪在2009年缔造BTC的时刻就有关于支付通道的想法,而且在Bitcoin 1.0里就已经包罗了支付通道的最初代码实现,之后的几年,支付通道甚至闪电网络的想法一直在被BTC社区讨论。

Vitalik早年开办的bitcoinmagazine收录了闪电网络的许多主要文章,2013年底,Vitalik在思量若何进一步扩展比特币和Mastercoin功效的时刻,向Mastercoin团队提出了一个更通用的方案,该方案允许用天真且可编写剧本(但不是图灵完整的)的合约取代Mastercoin的专业合约语言。虽然Mastercoin团队对此印象深刻,但这一提议太过激进,无法顺应他们的生长蹊径图,建议被拒绝。

于是,被拒绝的Vitalik最先起草以太坊白皮书,以实现其关于链上智能合约的想法,而BTC的开发者们也逐渐形成共识 - 放弃在一层实现智能合约和扩容的蹊径,把一层的功效牢固在平安性和基本功效上面,而把种种扩展放到链下实现,两条公链背后是两种理念。

成型

2015年2月是一个对照主要的时间节点,履历了程序员们的大量讨论之后,Thaddeus Dryja 和 Joseph Poon 一起撰写了一份名为 “The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments ” 的白皮书,在 2015 年的 2 月首次公布,而且在旧金山比特币开发者钻研会(Bitcoin Devs Seminar)上首次展示了他们的构想。

在这之后的几个月,整个 2015 年的春天和炎天,比特币的扩展问题和区块巨细上限的分歧演酿成了果然的争执。在这种危急气氛中,人们在 2015 年底召开了延续两场大会:9 月份召开了 Scaling Bitcoin Montreal,10 月份是 Scaling Bitcoin Hong Kong。在蒙特利尔,Poon 和 Dryja 再次登台演讲,而且都在香港作了第二次更深入的演讲。

就在香港的大会之后,Gregory Maxwell 在比特币开发者邮件组中提出了一份扩展方案蹊径图。这张蹊径图突出地包罗了闪电网络。它获得了比特币手艺社区大部门人的支持,而且酿成了 Bitcoin Core 项目在事实上的蹊径图。

闪电网络的白皮书包罗许多手艺含量很高的观点,并不太容易读懂。

闪电网络的基本组件是支付通道。

支付通道是怎么实现的呢?这内里包罗着一系列的基于BTC生意逻辑的密码学手艺手段和巧思,简而言之,在资金平安获得去信托保证的条件下,两个用户同时“充值”到一个2-of-2的多签地址,然后,通过交换署名生意信息来实现每次的余额更新/完成支付,在余额的限制之内,这样的支付无需上链,生意双方依赖瞄准确的署名生意信息的持有就可以确保自己的利益,在需要的时刻,可以通过将最新的生意信息广播上链来举行链上结算,关闭支付通道。

然后,通过HTLC,大量的的支付网络可以毗邻起来,组成网络,支付可以通过这样的网络到达与支付者并没有直接通道毗邻的接受者,这样一个依赖于BTC链确立的线下支付网络,被称作闪电网络。

固然,这样的形貌过于简化了,要领会细节,还请读白皮书。

建构

目的确定之后,BTC的拥趸们满腔热情地投入了闪电网络的建设。

为了确立和优化闪电网络,BTC举行了多次的协议更新,其中最大的一次是隔离见证。

隔离见证实现的事情是,把生意中的提议方署名部门星散出来可供单独引用。

这让一件事情成为可能,就是当生意A被署名好但还没有被广播的时刻,基于生意A构建的子生意已经可以被广播了。这可以用于构建预先署名准许生意,以化解将资金注入多签地址后的对手方风险,构建支付通道需要这项功效。

隔离见证的历史参见“The Long Road to SegWit: How Bitcoin’s Biggest Protocol Upgrade Became Reality

在漫长的挣扎事后,隔离见证软分叉最终于 2017 年炎天在比特币区块链上激活,为闪电网络铺平了蹊径。

坦率讲,由支付通道自下而上构建成的闪电网络一最先就有许多问题,其中,最影响用户体验的应该是通道容量经济性问题,此外,尚有支付时延问题,状态治理问题,HTLC问题,依赖于Tor的问题,详见Shinobi的闪电网络尚不尽如人意之处

一个通道的生命周期中需要开通和关闭两笔链上生意,但这两笔生意的成本在许多情形下也足以组成进入门槛,而且,这种类似充值卡的模式在资金使用效率上绝对谈不上高效。

举个例子,假设推特想行使闪电网络为3亿活跃的推特用户中的1%开通打赏功效,那么就需要为这300万用户中的每一个都开通支付通道,假设每个通道占用资金0.01BTC,那么所有这些通道将占用资金3万BTC。

而按1ml.com上的统计,当前(2022年10月20日)闪电网络共有82623个支付通道,通道资金5001BTC.

BOLT

“闪电网络的白皮书是一份长而庞大的文件,包罗许多手艺含量很高的观点;在 2015 年,很少有人有时间和能力读完而且明晰这份文件。但 Linux 系统内核耐久开发者 Rusty Russell 学习了这份白皮书后,人人的基础熟悉提高了一大截。在 2015 年头的 系 列 博 客 中,Russell 为更普遍的读者 “翻译” 了这份白皮书(但照样对照挑人的)。

然后,在2015 年 3 月,Russell 接受 Blockstream 工程的约请,开发一个 C 语言的闪电网络实现: c-lightning。事实证实,这是迈向实现的要害一步。一个几个月前才刚刚提出的观点,现在就有了一个天下顶尖的工程师来实现它。厥后,Blockstream 的 Christian Decker 也加入了 Russell;其他人(包罗 Corné Plooy) 也为这个开源项目做了孝顺。

在 Russell 最先开发 c-lightning 不久之后,Blocksteam 就不是唯逐一个入局实现闪电网络的公司了。在 2015 年炎天,ACINQ 这家更小的比特币科技公司(一最先设计开发基于智能卡的硬件钱包)决议也实验一下这项富有远景的手艺。这家位于巴黎的创业公司厥后宣布他们开发者用 Scala 编程语言开发出了自己的闪电网络协议,叫做 eclair。

又过了几个月,第三个实现最先起步。在 2016 年 1 月,闪电网络白皮书的作者 Poon 和 Dryja,也跟 Elizabeth Stark 和 Olaoluwa “Laolu” Osuntokun 一道,确立了一个全新的公司来开发闪电网络:Lightning Labs。Lightning Labs 带头在 lnd 上开闸,这是一个用谷歌公司推出的 Go 编程语言(也叫 “golang”)实现的闪电网络 —— 他们在公司确立之前就最先开发了。

在确立公司也许一年后,在 2016 年底,Dryja 脱离了 Lightning Labs,转而加入了 MIT Media Lab 的 Digital Currency Initiative,这个机构也招聘了Bitcoin Core 的顶尖开发者 Wladimir van der Laan 和多位 Bitcoin Core 的孝顺者。在 MIT,Dryja 继续开发他在 Lightning Labs 起步的闪电网络实现,重命名为 lit。现在 lnd 和 lit 都可用。Lit 与 lnd 和其它实现有差异的点在于它把钱包和节点封装成了一个整体;现在,它还支持同时使用多种币。

此外,区块链公司 Bitfury(因其矿池服务和挖矿硬件而着名)也 fork 了 lnd 实现、做了另一个版本。这个版本的特殊之处在于,它在设计上做了牺牲,使得无需修复比特币网络的熔融性(malleability)—— 后面我们再详细说明。Bitfury 也在生意路由领域作了孝顺,最著名的功效是 “Flare” 协议(只不外现在 Bitfury 版本的 lnd 开发似乎已经阻滞下来了)(译者注:“熔融性” 的例子是,本质上是统一个署名的生意,可能会发生完全差其余哈希值(生意 ID),使生意变得无法跟踪;就像统一块金属可以熔成差其余形状一样)。

再厥后,再 2016 年,主要的钱包服务商 Blockchain 宣布他们开发出了一个简化版的闪电网络,叫做 “thunder”。这个实现对尺度的闪电网络实现做了对照大的牺牲,最显著的是它需要你信托网络中的对手方。也由于这种牺牲,它得以在 2016 年春天推出 alpha 版本,比其他开发团队要早得多。(虽然 thunder 也可能兼容闪电网络,但这一实现的开发似乎也已经阻滞了。)

在 Scaling Bitcoin Milan 大会之后,第三次聚会在 2016 年底举行,大部门闪电网络的孝顺者都齐聚一堂(这场大会因此被称为第一次闪电网络峰会)。在这里,他们讨论了若何让所有的差异实现能相互操作,从而发生了一个叫做 “BOLT”的闪电网络协议规范(BOLT 是“闪电网络手艺手艺(Basis of Lightning Technology)” 的缩写)。”

                                                                  -[《**闪电网络的历史:重新脑风暴,到测试版本**》](https://www.btcstudy.org/2020/09/03/history-lightning-brainstorm-beta/)

闪电网络白皮书做了理论设计,BOLT是闪电网络的协议栈。是我们今天所知的、现实上的闪电网络的基础。

OmniBOLT

2019 年 8 月 1 日泛起的OmniBOLT是BOLT协议的增强版,由omni foundation提出,顾名思义,推出这一增强版协议的最大动力是让闪电网络增添对omnilayer资产的支持。

github上的信息显示,OmniBOLT还支持以下功效,其中的一些还在设计阶段:

OmniBOLT #05: Atomic Swap Protocol among Channels

OmniBOLT #06: Automatic Market Maker, Liquidity Pool and DEX

OmniBOLT #07: Hierarchical Deterministic (HD) wallet, Invoice Encoding

这里所说的原子交流是通过HTLC举行的,如下图。

这里需要注重一点的是,在第三步,Alice用R去解锁Tx 2获取BTC时,她一定需要把R露出给Bob,这一点是保证交流原子性的要害。

固然,举行原子交流的双方不需要拥有一个直接的支付通道,只要存在毗邻双方的通蹊径由就可以,固然,若是路由长了,就会有路由用度问题,也会有生意时延问题。

那么可不能以有跨链的原子交流呢?固然可以,条件是生意双方拥有对应两条链的两个支付通蹊径由,而且这两条链的相关手艺结构是一致的,如BTC和LTC。

事实上,在OmniBOLT还未泛起的2017年11月,Ligntning Labs就举行过一次跨链的原子交流实验,详情见这里:https://blog.lightning.engineering/announcement/2017/11/16/ln-swap.html

对于那些持有BTC或者ominilayer资产的而且不愿在自家钱包之外生意的用户来说,这样的生意方式的泛起是很有意义的。

OmniBOLT的AMM生意模子类似于uniswap v3。

这个生意模子是基于前面所述的原子交流构建的,这里不存在一个链上的智能合约,也不存在一个单个地址上的流动性池,所有的节点都可以用自己在通道里的资金提供流动性,这些通道里的资金被区分为“支付余额”和“流动性余额”。节点可以发新闻给tracker,见告自己提供的流动性是若干,愿意介入做市的价钱区间是若干。

tracker是一个生意拉拢引擎,不停网络流动性信息和生意请求信息,可以匹配的时刻,就辅助节点间拉拢,杀青生意。

节点并不需要信托tracker,节点可以去验证tracker提供的信息真伪以及是否相符自己的生意条件,然后决议是否确认生意。

这里节点介入做市有没有无常损失呢?跟uniswap v3一样,有,但LP可以通过设置做市价钱区间将无常损失控制在较低的水平。

简而言之,这里的生意逻辑相当于uniswap v3 + 订单薄,只是是在一个漫衍式的流动性池上,基于原子交流的逻辑来实现的。

以上的种种手艺手段,也可以用来实现抵押借贷,但到现在为止,github上面的信息显示,OmniBOLT的关于抵押借贷的设想还处在社区讨论可行性的阶段,并未列入开发蹊径图。

Taproot

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以太坊高度数据

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2021年11月中,BTC完成了Taproot升级,这可以说是在隔离见证之后BTC最主要的一次升级,

Taproot 升级则是三个 BIPs 的汇编,这三个 BIPs 划分是 Schnorr 署名(BIP 340)、Taproot (BIP 341)和TapScript (BIP 342),这三个升级统称为 BIP Taproot,它为比特币带来了更高效、更天真、更私密的传输方式,其焦点在于使用了 Schnorr 署名和 Merkel 抽象语法树(MAST)。

Taproot的原理,简朴来说,就是界说了一种输出和两种破费路径。如上图所示,有Alice和Bob两个介入者,Taproot的运作历程如下:

将Alice和Bob的公钥聚合为:C=P_A+P_B

加入MerkleRoot,公钥聚合为:P=C+H(C||MerkleRoot)G,其中 H(C||MerkleRoot) 示意C和MerkleRoot的组合hash

锁定剧本中填入聚合公钥P,名堂类似Segwit:[ver] [P]。ver示意版本号,Taproot中ver=1。

破费路径有两个,二选一:

署名模式:Alice和Bob所有署名发生聚合署名,填入见证剧本。行使聚合公钥P,对署名举行验证后即可破费。

剧本模式:Alice和Bob,有一个拒绝署名,可以走剧本模式。此时Alice想要完成破费,那么见证剧本中需要填入:相符Script 1的执行数据D, Script 1, C, Hash 2 。为了验证署名,首先行使Script 1, Hash2,盘算MerkleRoot,然后验证 P==C+H(C||MerkleRoot)G 是否确立,最后构建完整剧本D||Script 1并执行剧本,验证效果是否为真。当上述验证通事后,即可完成破费。

Taproot根据署名模式举行破费时,多个介入方和单个介入方在区块链上看起来都长得是一样的,以是许多区块链剖析将不能用,从而为所有 Taproot 用户保留隐私。与此同时,Taproot的剧本破费模式让用户可以实现庞大的支出条件。Taproot可以有用压缩生意剧本字节数。署名模式下随着介入者增添,EDSA生意剧本巨细线性增进,Taproot生意剧本巨细保持稳固。剧本模式下随着剧本数目的增添,EDSA生意剧本巨细线性增进,Taproot生意剧本巨细对数增进。

Taproot让智能合约成为可能了吗?

Taproot简直让一些基于庞大条件的生意成为可能,Schnorr 署名也简直让大批量署名变得可行,但Taproot也并没有增强若干BTC的可编程性,它对BTC举行的“智能”加持依然是很有限的。

Taproot催生的最亮眼的孩子是Lighting Labs的Taro。

与Omnilayer和RGB一样,Taro在BTC链上刊行资产的方式也是把资产生意元数据放到UTXO输出内里,不外Taro使用了新增的Taproot生意类型来实现这一切,因此应该加倍地高效,隐私珍爱也更好。

RGB

比特币链下协议领域的研究和生长为比特币打开了一扇窗户,开发者们追求的已经远不止以去中央化的方式转移价值。他们最先实验走得更远,好比说,用链下协议的方式实现智能合约, RGB 是这类项目中的佼佼者。

RGB 基于 Peter Todd 关于一次性密封和客户端验证的研究,并被 Giacomo Zucco 和社区在 2016 年设想为比特币和闪电网络上更好的资产刊行协议。这些想法的进一步生长导致 Maxim Orlovsky 将 RGB 开发成一个加倍周全的智能合约系统,他自 2019 年以来在社区的介入下向导了这个系统的实现。

凭证官方形貌,RGB 界说为一组允许我们以可扩展和保密的方式执行庞大智能合约的开源协议。它并非一个特定的网络(如比特币或闪电网络);每个智能合约只是一组能用差异通讯通道(默以为闪电网络)举行交互的合约介入者。RGB 行使比特币区块链作为其状态准许层,并在链下维护智能合约的代码和数据,借此实现可扩展性。它行使比特币生意(以及剧本)作为智能合约的所有权控制系统;只管智能合约的演化是通过一套链下方案来界说的。最后需要注重的是,所有内容都是在客户端验证的。

简而言之,RGB 是一个允许用户随时审计、执行和验证智能合约的系统,而无需任何分外的开销,它并没有根据 “传统” 的方式来使用区块链。

一些RGB的拥趸们看不上以太坊,下面这张出自他们之手的表很能显示他们的这种态度。

这里需要简朴讨论一下比特币的可编程性以及对比一下比特币与以太坊的智能合约的差异。

比特币的运行基于两个基本的观点:生意和 UTXO。当一笔生意缔造了一个新的UTXO的时刻,会自带一个由锁定剧本表达的解锁条件,当下一个生意要话费这个UTXO的时刻,必须提供响应数据,通过锁定剧本所指定的验证程序,否则就无法破费。若要编程比特币,不外乎要在生意层面或者剧本层面做文章。

比特币的编程工具箱,现在有署名,多重署名,哈希锁,时间锁,流程控制等工具。

对比一下以太坊和比特币,可以发现比特币的可编程性在下面这些方面有显著的限制:

  1. 它不允许将资金的内部状态存储在剧本中。纵然它划定了多条解锁路径,也无法限制各解锁路径能够动用的资金量,只要能解锁资金,运用任何一条路径都可以使用所有资金。也可以说,剧本是不会盘算的。

  2. 它不允许限制资金的破费方式。在一个 UTXO 解锁之后,怎么花都可以,剧本完全无法限制资金的破费方式。

  3. 解锁剧本所表达的是完整、自力的解锁条件,它不允许我们表达对另一个 UTXO 的依赖。一个 UTXO 不会(也不能)凭证另一个 UTXO 存不存在来决议自己能不能解锁,也不会(不能)凭证另一个 UTXO 的锁定条件来决议自己能不能解锁。一言以蔽之,在破费一个 UTXO 时,该 UTXO 的锁定剧本和生意所提供的解锁剧本就是一个自力的宇宙,不受任何外在的器械滋扰。

若是我们问一位热爱BTC的手艺专家,BTC支持智能合约吗?他很可能会说,BTC从一最先就是支持智能合约的。

我们没法说他错,由于简朴的剧本程序也可以说是智能合约,闪电网络可以说是基于BTC区块链运行的合约式协议,我们仔细研究闪电网络时,会发现一些特点,可能是BTC原生智能合约的配合特点:

比特币的编程对应用开发职员和应用介入者都提出了更高的要求,这些限制使得应用开提议来更不直观、更难剖析,打个不适当的譬喻,有点像螺丝壳里做道场,或者用汇编语言写操作系统。用户也不能依赖区块链来为他们提供足够的便利,而必须自己肩负更多的责任(好比在闪电网络中,你需要自己保管历史状态生意和响应的哈希原像,或者至少要有人卖力保管)。

我们不能说BTC云云限制可编程性没有意义,比特币一直在事实上推行着一种“资源使用最小化”原则,拒绝低成本生意占用区块空间,扩展?到链下去。现在的这种状态是坚持初心的自然效果。

在以太坊的语境里,“智能合约”意味着在虚拟机环境中确定性的运行的不能变的盘算机程序,合约部署在链上的合约账户中,EVM在每个以太坊节点上作为内陆实例运行,但由于EVM的所有实例都在相同的初始状态下运行并发生相同的最终状态,因此整个系统显示为单台图灵完整的天下盘算机。

生意的原子性由EVM运行的规则保证,无论合约在被挪用时执行的是什么。仅在生意乐成终止时纪录全局状态(合约,帐户等)的任何更改。乐成终止意味着程序执行时没有错误而且到达执行竣事。若是生意由于错误而失败,则其所有用果(状态转变)都市“回滚”,就似乎生意从未运行一样。失败的生意仍存储在区块链中,并从原始账户扣除gas成本,但对合约或账户状态没有其他影响。

这里,智能合约上链,所有状态上链,带来的效果是优越的开发者和用户体验,固然,尚有区块链的膨胀。

我们无法简朴评判哪条蹊径的对错,这是选择的问题。

固然,RGB团队是BTC蹊径的深度信仰者,他们云云注释他们的选择:

当前的区块链行业提倡把智能合约代码和数据都存储在区块链上,并由全网所有节点执行,而无视区块链体积的过分增进和盘算资源的滥用。由 RGB 提出的方案则加倍智能和高效,由于它通过将智能合约和数据从区块链中星散出来而脱节了区块链范式,从而制止了在其它平台上常见的网络饱和的情形,反过来,它并不要求每个节点都执行每份合约,而是将执行者酿成了合约的相关方,这带来了前所未见的保密性。

RGB 上的智能合约开发者界说了一套方案来划定合约若何随时间推移而演化。这套方案是在 RGB 中构建智能合约的尺度,刊行者在界说刊行的合约时和钱包或生意所在面临详细的合约时,必须先以这套尺度来验证合约。只有当验证无误时,每个介入刚刚能接受请求并处置响应的资产。

RGB 中的智能合约是一个由状态调换组成的有向无环图(DAG),该图始终只有一部门是已知的,其余部门则无法接见。RGB 方案是划定智能合约若何演化的一组焦点规则,是所有智能合约的起点。每个合约介入方都可以对这组规则举行弥补(在架构允许的条件下),由此发生的图是凭证这些规则的迭代式应用而构建的。

                                      - Francisco Calderon[《A brief Introduction to RGB Protocols》](https://bitcoinmagazine.com/guides/a-brief-introduction-to-rgb-protocols)

听起来很美妙,但既然把比特币区块链当成状态准许层,就一定受制于BTC可编程性的局限,在许多场景之下,这些局限都是相当要害的。

RGB的开发现在也基本上只是走到了刊行资产这一步,链下智能合约的实现绝不会顺遂,是否真正有时机匹敌甚至逾越链上智能合约更要打上一个大大的问号。

远景

几个月来,闪电网络领域大额融资频出,尤其被关注的是以下几个:

加密支付应用提供商Strike 融资 8000 万美元。

Lightning Labs 获得 7000 万美元融资。

lightspark从a16z和paradigm获得投资,投资额未披露。

闪电网络的通道容量近两年有了较大的增进:

背后主要是这些机构的气力:

虽然增进较快,但现在闪电网络的整体容量与粉丝们对它的期望相比照样很不相符的。下面是1ml10月20日的数据。

究竟跨链到ETH的BTC有17万以上。

基于闪电网络的衍生品生意平台Kollider, 10月22日日生意量约1.1BTC。

究竟闪电网络更适合于微支付,并不太适合于大额生意。

闪电网络对于BTC代表的链下扩容蹊径有着里程碑的意义,虽然一起艰辛,但在开发者起劲,大额融资与社区热望加持之下,闪电网络应该是能掀起一波应用热潮的。

究竟气氛已经陪衬到这里了。

但鉴于其局限,也不应该对其抱有不切现实的期望。

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网友评论

1条评论
  • 2022-12-10 00:09:39

      “我们拥有同党”,这是东京残奥会开幕式的理念。连续近半个月的体育盛宴今年即将落下帷幕,但残奥精神永不消逝。残奥赛场,我们不仅看到了运发动为逾越身体极限而拼搏的奥运精神,看到了乐观向上、逾越自我的阳光心态,更看到了“相互关爱、情绪共识”的大恋爱怀。残奥健儿身上闪灼的“人性绚烂”,闪闪发亮照亮每小我私人的心理天下。绝世好网站,看文必备

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