闪电网络（Lightning Network）是一种二层解决方案，旨在通过允许链下支付通道，在比特币区块链上实现更快、更便宜的交易。这个去中心化网络促进了即时微支付，并增强了比特币的可扩展性，其理论容量可达每秒数百万至数十亿次交易，使其更适合日常使用。^[1]​^[2]​

概览

闪电网络（Lightning Network）是一个点对点支付系统，通过在区块链上链接支付通道，实现快速、低成本的比特币交易。该协议还旨在支持共享相同加密哈希函数的不同区块链之间的链下原子交换。

这些通道相互连接，允许在整个网络中进行支付，而无需参与者之间的信任。交易需要一条从发送者节点到接收者的路由，由于对每个节点的流动性可用性可见性有限，这可能涉及多次尝试。

支付是原子的，使用哈希时间锁定合约（HTLC）来确保交易完成或失败，即使节点变得无响应也是如此。路由节点通过战略性地管理流动性来支持可靠的交易，从而赚取费用。^[2]​^[3]​

Lightning Labs

Lightning Labs 由 Elizabeth Stark 和 Olaoluwa Osuntokun 创立，致力于开发支持闪电网络（Lightning Network）的软件，旨在促进快速、低成本且全球可用的二层 比特币 交易。其开源、安全且可扩展的闪电系统简化了资金的收发流程。此外，Lightning Labs 在闪电网络上提供可验证的非托管金融服务，将开源技术与下一代基于 比特币 的金融软件连接起来。 ^[1]

功能特性

Lightning Loop

Lightning Loop 使用户能够通过促进与链上 比特币 地址之间的交易来管理闪电网络通道的 流动性。Loop Out 允许将闪电网络交易发送到链上地址，从而创造入站容量；而 Loop In 则将链上 比特币 发送到闪电网络通道中，增加出站 流动性。通过使用去信任的潜艇掉期（submarine swaps），Loop 以非托管方式运行，确保了安全且独立的交易。Loop Out 交易采用批量处理以最小化费用。Loop 服务的身份验证使用 L402，结合了 Macaroons 与闪电网络支付验证来确保访问安全。^[4]

Lightning Pool

Lightning Pool 是一个用于租赁闪电网络通道流动性（LCL）的非托管拍卖平台。参与者可以买卖流动性，将其作为具有到期日的时限资产，并由比特币合约确保安全。这些租赁使参与者能够获得入站或出站流动性并赚取利息。租赁通过比特币合约强制执行，确保挂单者的资金在到期前处于锁定状态。^[3]​

成交的订单通过链上批量交易进行处理，为参与者创造了除路由费之外的稳定收入来源。公开拍卖的形式让市场能够发出信号，表明哪里最需要流动性，从而减少闲置通道并优化流动性分配。Pool 通过让新手按需获取一定比例的入站资金来支持他们，其定价由市场驱动，基于流动性需求。^[3]​

支付通道

闪电网络由支付通道组成，每个通道代表两个节点之间的一个 2-of-2 多重签名合约，他们可以在其中进行多次比特币交易。承诺交易记录了通道中的每一次交易更新，任何一方都可以使用最新的交易单方面关闭通道，在无需对方同意的情况下在链上收回资金——这一过程被称为强制关闭。该协议使用惩罚系统来防止违规行为（即发布过时的承诺交易以获取更高的余额），如果违规方采取恶意行为，其资金将受到惩罚。^[5]​^[6]​

瞭望塔（Watchtowers）是独立的网络节点，通过在比特币区块链上监控特定的交易 ID 来帮助监测违规行为。尽管它们监控违规行为，但瞭望塔无法查看承诺详情，从而维护了用户隐私。一旦检测到违规，瞭望塔可以解密并发布撤销交易以执行惩罚，防止攻击者获取资金，并没收其通道余额作为惩罚。^[5]​^[6]

Gossip 网络

闪电网络使用 Gossip 网络（流言网络）供节点分享自身信息，包括公共通道、路由费用和网络访问详情。每个节点根据这些共享数据构建网络图谱，以确定交易路由，尽管某些路由节点可能会绕过这一要求。Gossip 网络通常因节点频繁更新费用而处于繁忙状态，且由于节点可能会移除不活跃的对等节点或错过某些更新，因此在网络图谱上缺乏严格的共识。通过图谱数据，节点可以分析网络指标，包括总节点数、通道数以及每个节点的中心性（衡量路由经过频率的指标）。然而，中心性并不一定代表最优的路由费用。为了防止垃圾信息，节点仅转发来自至少拥有一个公共通道的节点的 Gossip 消息，从而确保参与者拥有比特币质押并支付了交易费用。^[7]​

路径查找

在闪电网络中，付款人负责为支付选择路径，旨在寻找一条直接且低成本的路径，但通常需要尝试多条具有不同费用的路由。节点可能会使用各种策略来优化路径查找；有些节点可能会将此过程外包。每条路由都经过洋葱加密，因此只有发送者知道完整路径，中间节点只能看到前一个和后一个通道，而接收者只知道最后一跳，无法得知支付的来源。^[8]​

Lightning 协议 (L402)

L402（前身为 LSAT）是一种将 Lightning 支付与基于 Macaroon 的身份验证相结合的协议，旨在去中心化网络中实现安全且高效的付费 API 访问。实现该协议的 Aperture 作为一个针对 gRPC 和 REST 的反向 HTTP 代理运行，使付费 API 能够将支付、权限和请求处理进行分离。

Lightning Loop 和 Pool 是用于非托管交换和通道流动性的服务，目前使用 Aperture 来处理这些流程。L402 作为一种 Lightning API 密钥，将 Macaroons 与支付哈希相结合，以便在没有中央用户数据库的情况下促进分布式系统中的身份验证和验证。为了使 L402 有效，需要一个包含支付哈希的 Macaroon 以及通过支付 Lightning 发票获得的预映射（preimage）。这允许在无需传统登录方法的情况下实现计费式的机器对机器 API 访问，从而能够验证 API 请求的支付情况和权限。 ^[9]​^[10]​

Macaroons

Macaroons 是专为分布式系统中的安全身份验证而设计的持有者令牌。它们包含权限信息，且仅需使用根密钥即可进行验证，从而消除了对中央数据库查询的需求，增强了系统的弹性和效率。与 Cookie 不同，Macaroons 可以被限制并安全地进行委托，允许用户控制权限。然而，它们的撤销具有挑战性，需要删除根密钥，而这将导致所有相关令牌失效。^[11]

Taproot Assets

Taproot Assets 是一种利用 比特币 Taproot 升级的协议，它允许在 比特币 区块链 上发行资产，并可以通过闪电网络进行快速、高吞吐量且低成本的交易。通过利用 Taproot 先进的树状结构和 Schnorr 签名，Taproot Assets 增强了隐私性和可扩展性，支持多跳交易以及与更广泛的闪电网络集成。验证成本是去中心化的，因为参与者将资产数据离线存储在本地的“Universes”存储库中，并通过追踪从创世开始的交易历史来验证资产，这些历史通过专门的 gossip 层进行验证。^[12]​^[13]​

边缘节点

边缘节点（Edge Nodes）是专门支持 Taproot Assets 的闪电网络节点，旨在促进 Taproot Assets 与比特币通道之间的交易。作为服务提供商，它们在与客户保持私有 Taproot Assets 通道的同时，也与公共闪电网络保持连接。边缘节点通过支持资产与比特币的兑换，使 Taproot Assets 钱包能够与标准的闪电网络服务无缝交互，从而允许向任何闪电网络发票进行支付。客户还可以接收 Taproot 到比特币转换的实时报价，而边缘节点则通过支付的原子路由赚取费用。边缘节点可能会对冲头寸以减轻汇率波动，从而提供跨资产类型的稳定兑换。^[14]​

Lightning Terminal

Lightning Terminal 是一个基于 Web 的仪表板，用于管理 Lightning Labs 的产品，为节点观察、通道管理和流动性解决方案提供远程界面。它通过 Lightning Node Connect (LNC) 进行保护，确保端到端加密连接，所有节点数据对 Lightning Labs 保持私密。用户可以查看节点排名、中心度和性能统计数据，并利用 Lightning Loop 管理通道流动性，允许资金转移到链上或进入闪电网络通道。通过 Lightning Pool，用户可以买卖通道流动性、跟踪订单并监控通道。该终端还支持 Taproot Assets 集成，实现通过闪电网络进行资产转移。该终端可通过浏览器访问，而自托管设置 (litd) 则缺乏基于 Web 的推荐、支付功能和交易跟踪。^[15]

Lightning Node Connect

Lightning Node Connect (LNC) 能够实现与闪电网络节点的安全、端到端加密连接，即使节点位于 Tor 或 NAT 之后，也能简化远程节点管理。Lightning Terminal 使用这一开源工具，通过浏览器或应用程序将应用连接到节点。LNC 依赖于 LND 的 gRPC 接口，由节点向 Web 代理发起出站连接以供用户访问。密码验证密钥交换 (PAKE) 确保了用户与节点之间会话的加密安全性。^[16]​

LNC 系统包含三个主要组件：^[16]​

1. Lightning Node Connect：运行在 Lightning Terminal Daemon (litd) 上，负责处理请求、数据传输以及用于身份验证的 macaroon。
2. 代理 (TURN)：支持位于 NAT 或防火墙后的节点进行网络穿透，创建同步通信通道。
3. 应用程序：例如通过 Web 服务器访问的 Lightning Terminal，并具有在各种设备上独立使用的潜力。

LNC 支持浏览器扩展、移动钱包和网络浏览器来连接和管理节点、发送付款等。^[16]​

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