类别:区块链 / 日期:2021-09-14 / 浏览:1178

原文来源:bitcoinmagazine

原文做者:Shinobi

编译: Katie 辜

说句实话,我对闪电收集挺有自信心的,那是比特币协议仓库里我最喜好的部门,多年来我不断亲近存眷它。若是闪电收集不存在了,我会继续持有比特币,但比照特币的将来潜力则不会那么乐不雅了。

(Odaily星球日报注:闪电收集的产生源于处理比特币收集的拥堵问题,比特币开发团队为此萌发了一个设法——在比特币主链上成立第二层交易收集,即闪电收集。详细原理为:交易两边都抵押一部门资金到一个多重签名的地址上,资金需要两边同时出具私钥才气提出。在闪电收集里,两边的交易过程不会被记录在链上,只要最末的成果即一笔交易会记录在主链,那相当于只需要一次列队,大大削减了链上记账的流程和手续费。)

原理上,闪电通道其实很简单:

两小我将资金锁在一个2对2的多重签名地址中。两边摆设一项预先签订的交易。为了更新余额,若是有人试图利用旧的预签名交易,两边用更新后的余额签订新的交易并交换“赏罚密钥”,让对方拿走多重签名地址中的所有钱。

但是闪电收集不单单只是两边之间的一些间接的联络。那些单通道能够与其它单通道毗连在一路,构成一个庞大的彼此毗连的付出收集。那是一个十分灵敏的系统,能够在其它无关的当事人之间停止付出。话虽如斯,我看到有良多缺点和局限性,但除了开发团队和一些手艺用户之外并没有得到普遍的承认或讨论。

形态办理问题

闪电通道现实上只是一组预先签订的交易。我没有涉及到的是允许它工做的鼓励模子。交易一旦签订,你将永久无法收回。它将永久存在,而且始末是有效的比特币交易,除非你将该比特币用于差别的交易(你不克不及将比特币破费两次;一旦交易破费了一些比特币,任何其它测验考试对那些代币采纳动作的交易都将无效)。如今,因为闪电通道是2对2多重签名,任何一方都不克不及在没有另一方合做的情况下签订新的交易。那意味着没有另一方的合做,你无法使你在链长进行的所有其它预签名交易无效。比如你们两个一路开了那个通道,所以你们必需一路更新。若是任何一方能够片面采纳动作,那么你们中的一小我就能够窃取所有资金。

每次两边在他们的闪电通道交换资金时,Bob向Alice发送1000个比特币,他们生成一个新的预签名交易,反映他们更新的余额。若是各方都表示得友好,他们将只保留最新的预先签订的交易,因为之前的交易将不再反映准确的余额。若是两边都想兑现,他们能够利用最新的预先签订的交易,以链上比特币的形式向两边付出当前余额。

但若是另一方不友好呢?若是Bob通过将资金发送给Alice而花掉了他的那部门资金,但如今想要利用先前的预先签名交易将其兑现,该交易仍然显示了其通道的所有资金?我们用“赏罚密钥”来处理那个问题。那允许你有效地使所有之前的预签名交易无效,而现实上没必要每次都实正使它们在链上无效。

一旦两边用更新余额的新交易代替了旧的预先签名交易,他们也会交换赏罚密钥。该系统的设想是如许的,若是此中一方试图施行旧的交易,另一方的罚款密钥是启用的,并可用于索取通道中100%的资金。至关重要的是,预先签名的交易有一个内置的时间锁,所以在交易能够在比特币区块确认之前,另一方总有时机利用赏罚密钥。现实上,你并没有使现有的预签名交易无效,你只是在鼓舞另一方不要利用它们。若是他们想偷,而你抓住了他们,你就能拿走他们所有的钱。

那引入了一种扩展动态,我认为对手艺不熟悉的用户不太领会那种动态。每次你们中的任何一个破费一个比特币,你城市用一个新的交易替代一个预先签订的交易。但是你仍然需要保留每笔旧交易的一些信息,以及与该特定交易相关的赏罚密钥。以防你不能不利用它来赏罚不诚笃的通道敌手。没有法子制止那种情况,因为若是通道交易敌手要测验考试封闭旧交易的通道,你需要该交易的赏罚密钥才气停行和赏罚他们。那意味着你必需保留与他们停止的每笔交易的所有相关数据。

我相信良多读者都在翻白眼,“那没什么大不了的,硬盘很廉价。”让我们看看那种动态可能招致的问题的所有差别体例。不外在此之前,我想提醒各人闪电收集的一个核心假设:开统统道的设法是尽可能长时间地连结开放,以便在产生链上费用之前更大化从中获得的价值。因而,抱负情况下,用户希望翻开一个通道并连结很长时间的开放。

让我们以挪动用户为例:比特币钱包并非人们手机上独一存储的工具。人们会用手机摄影、下载音乐、视频、应用法式和游戏等。我相信你们大大都人都很熟悉因为空间不敷而不能不从存储库中删除一堆工具的情况。只要你在交易,你的闪电钱包必需存储的数据就会不断增长(曲到你封闭你的通道)。最末,那将与你想要存储在手机上的其它工具发作抵触,在那之后,最末会到达你手机的存储上限。记住,必需保留100%的数据,不然你的闪电通道要连结开放可能不平安。

如今让我们考虑路由节点。那个名字申明了一切。那些节点被设置为闪电收集的高速公路,积极通过精心办理的通道停止大量地付出。同样的根本逻辑,虽然在那种情况下,很有可能有报酬了运行他们的闪电节点而购置了设备。但是当然,路由节点会更频繁地更新通道余额,因而若是它是一个胜利的路由节点,其增长率将远远超越挪动钱包的增长率。请留意,你必需存储的关键使命数据越多,冗余存储的成本就越高,如许设备毛病就不会招致吃亏。

最初,我认为那种动态确实会招致一些问题的呈现,即瞭望塔(watchtower)。大大都人将无法24小时全天候在线以确保他们的同志敌手不会试图棍骗他们。那就是瞭望塔的用武之地,他们会为你看守工具。但是为了做到那一点,他们需要存储你所做的所有不异数据,以便在他们做弊时可以赏罚你的交易敌手。瞭望塔还没有开发或摆设,但从久远来看,它们是人们平安利用闪电收集的绝对关键根底设备。

瞭望塔能够通过三种体例工做。起首,一个无私的瞭望塔,为你盯着链上情况而得不到任何回报。其次,只要在你的交易敌手做弊而且他们必需对其停止赏罚时才气获得报答的瞭望塔。最初,一个靠存储数据和察看链上情况而获得报答的瞭望塔。考虑到每个用户的数据将永久持续增长,曲到通道封闭,你看到了问题了吗?在第二个和第三个模子中,通道翻开的时间越长,用户的费用将起头增加以付出瞭望塔的数据存储成本。那将是用户必需付出的一种隐藏费用,可能会增长到疯狂的程度。

关于那些仍然认为那底子不是一个本色性的规模问题的思疑论者,在一个闪电收集仅仅用于适度的日常交易的世界里,好比咖啡和晚餐,那我同意你说的不本色性。但在那个世界中,闪电收集的次要用例是通过整个互动实时完成的微交易和流媒体付出,例如每分钟以至每秒钟向播送者发送流付出,在那种情况下我认为不本色性是不成立的。

值得高兴的是,那个问题将通过提议的比特币协议晋级处理,称为ANYPREVOUT和基于eltoo的闪电通道,那将允许单个固定大小的数据块完成与赏罚密匙目前不异的按捺机造。但是曲到该功用进入比特币,当前的闪电通道都存在那个扩展问题。

HTLC(哈希时间锁定合约)问题

接下来的两个次要问题围绕着HTLC(哈希时间锁定合约)。那些是添加到预先签名交易中的新输出,暗示“若是你晓得一个奥秘,你能够要求付款,不然发送方能够在期待一段时间后收回它。”它们利用哈希锁和时间锁。那就是付出若何通过闪电收集在多个跳间可靠地转发,最初的领受者要么公布奥秘,每个通过他们的通道转发付款的人能够索赔他们的欠款,要么领受者不公布奥秘,在期待一段时间后,每小我都得到退款。

那种构造对扩展有两种影响:

1) 一个通道能够在任何时间转发几个HTLC。

2) HTLC的最小值,因为若是转发中断,它们最末必需在费用上经济地在链上处理。

一个闪电通道一次只能转发如斯多的HTLC,因为每个HTLC都必需由比来的预签名交易中的现实输出暗示。那不是信誉系统,我们不会在比特币或闪电收集中停止再抵押。你只能转发最末由你的通道具有可证明声明的特定链上输出撑持的索赔。而且因为比特币交易自己有更大大小限造,所以交易能够拥有的HTLC数量也有限造。若是一笔交易有更多的HTLC,那么它就不是有效的比特币交易,因而会使通道处于一种奇异的形态,在那种形态下,每个有效的预签名交易(在到达483限造之前构建的交易)都将允许其别人窃取你的钱,而且当前的任何预签名交易(在483限造之后构建的交易)都不克不及用于诚笃地封闭通道。除非找到此问题的处理计划,不然它会显示一次可能通过一个闪电节点的HTLC数量上限,那最末会招致整个闪电收集在任何给定前提下能够转发几HTLC的上限不平均。

链上动态也将HTLC的价值考虑在内。若是一个HTLC只转发10个比特币,但添加HTLC输出将破费100个比特币的链上费用,若是有需要,你实的能在链上强迫施行吗?谜底能否定的。因为在链上施行它现实上会丧失你的钱,没有经济动机去施行它,并且在高收费的情况中,确实没有一个合理的点来起首创建HTLC。从持久来看,费用很可能会持续上涨,因而那将影响HTLC通过闪电收集合理路由的价值。

那个问题确实存在一个处理计划,但它有本身的权衡和缺点:即打包付出。那个设法不是一次性利用连续串HTLC路由付出,而是将其合成为多个不利用HTLC的零丁付出。那使你能够一遍又一各处将一小部门付款推送给预期的领受者,曲到完成为行。但是因为没有HTLC,你的任何小额付款数据包都可能被完全扯掉。若是有任何一条付出失败,你能够停行利用当前的道路并寻找另一条路。问题是,若是部门付出失败,你不晓得路由链上应该找谁负责。因而,你必需从头起头重建一条新道路,不要信赖先前道路中的任何人。

付出延迟

每次闪电付出通过收集传输时,所有涉及的节点都必需签订从路由起头到完毕的其通道的更新两次。一旦利用HTLC设置付出,并再次当HTLC被肃清和结算。那就引入了一种“最弱环节”的动态,即付出现实肃清的速度。若是你是闪电的频繁用户,你可能会留意到那一点;有时钱包需要几秒钟(或者差的情况下需要几秒钟)才气实正通过并更新余额。我独一熟悉的高清钱包(light wallet)是Breez,按照我的经历,它可能需要5-20秒的时间,在点击发送后才气实正完成。

目前,那只不外是一个轻细的用户体验小问题,与不能不为难地站在收银机前期待信誉卡购置获得受权没有什么差别。但是回想一下上面提到的分组付出的建议,以处理金额太小而无法利用HTLC的问题。做为一个十分小的、不竭增长的收集,利用HTLC鞭策非小额付出金额,那种延迟是一个明显的问题。如今想象一下,若是不是单个HTLC的两轮签名,而是有数百轮签名来将不异的付出分红单个微付出大小的金额。

就用户体验而言,那是一个更大的问题,同时也是路由节点的扩展瓶颈。加密签名操做十分快速和廉价,但在一个同时构建闪电以促进各类小额付出和流付出用例以及更传统的大额付出的世界中,也必需合成成小额付出大小的比特币,那也成为路由节点的一大瓶颈。从久远来看,那种动态很可能会扼杀在廉价硬件(例如Raspberry Pi或其它单板计算机)上运行有利可图(以至足够可靠以被普遍利用)的路由节点的设法。

通道数量的可行性

HTLC并非闪电收集中遭到链上费用的颠簸或不变上升的严峻影响的独一工具。闪电通道自己也成为了那种动态的受害者。假设你想翻开一个容量为10美圆的BTC的闪电通道,但那笔交易的连锁费用将为1美圆。该通道一起头就要收取10%的费用。然而,若是你帮助一个通道为100美圆,你的现实收费只要1%。那为试图间接与闪电收集互动的人们缔造了一个十分实在的市场层。若是开通一个通道的有效收费过高,他们就不会开通该通道了。

对那种动态的独一实正的权衡或处理计划是时间。若是你只要10美圆而不是100美圆,而且不想付出10%的费用,那么你就会以较低的费用提交你的通道开放交易。你继续期待。期待时间将取决于实时比特币收费市场和内存池(mempool)的积压情况(比特币矿工从内存池中选择费用更高的交易,曲到他们的候选区块拆满)。在好的情况下,期待可能只会多花几个小时。在蹩脚的情况下,你可能不能不等几天或几周。在极端交易需求的时候,内存池以至能够肃清费用更低的交易,以确保你的通道永久不会翻开。按照目前闪电通道的工做体例,那个期待游戏实的是处理那个问题的独一处理计划。

高有效费率还有另一个含义:关于不想付出高有效费率的低价值通道来说,用来包管某人能够赏罚旧的预先签名交易的时间锁(timelock)必需要长得多。时间锁的全数意义在于,你能够有效地跳过队列,并击败你的通道合做伙伴来申请资金。但是,若是你不肯意或不克不及为你的声明付出可能很高的费用以快速施行,那么你需要将迟缓的低费用交易的额外期待时间编码到你的预签名交易中。跟着时间的推移,那可能会招致低价值通道在链上翻开和封闭的期待时间更长,并需要更长的时间锁按时间,以确保那些低价值通道所有者在歹意通道的情况下不会因偷盗而丧失金钱。

取决于Tor收集

即便长短手艺用户也应该晓得闪电收集的次要缺点之一:你必需在线才气利用它,因为发送和领受是一个交互过程。那意味着对等方需要IP地址才气彼此通信。必需将你的IP地址公开给你的频道对等方是一个很大的隐私问题,若是互联网办事供给商(ISP)想要窥探相互通信的IP地址,则还可能还要面对审盘问题。

Tor几乎是目前处理那个问题的首选处理计划。问题是Tor自己本身就有良多问题。它依赖于一个由意愿者运营的完全基于信赖的声誉权势巨子机构。那些“目次办事器”由项目成员运行,Tor节点能够在那里找到收集上的所有其它节点来构建Tor电路。那些实体的可信度是允许你通过Tor节点的根底,那些节点其实不晓得你的信息在收集中的整个途径。

Tor还遭到许多攻击破绽的影响。散布式回绝办事(DDoS) 攻击在Tor中比在更普遍的互联网上更难处置。有一些专业办事能够处置常规互联网上的大量流量顶峰。也能够回绝来自未屏障互联网上的歹意端点的流量。但在Tor收集中,按照设想,你不晓得流量来自哪里,因而 DDoS攻击更难处置。那现实上是一个系统性问题,Tor开发人员目前正在考虑集成匿名代币或工做量证明(如哈希现金hashcash)以应对那些攻击向量。因为收集如斯容易遭到那些类型的攻击,因而对在Tor上运行的闪电节点的可靠性提出了量疑。

Tor与闪电收集交互的最底子的弱点以至比收集中断或必需信赖Tor目次当局的风险更大。Tor毗连是很容易识此外,所以你的互联网办事供给商或政府能够完全阻断毗连Tor的才能。显然,在世界上大大都处所,那种情况不会发作,但很容易发作。可悲的是,最有可能发作那种情况的处所是那些最需要庇护小我隐私的威权国度。伊朗也曾试图封锁Tor收集,但被Tor收集开发商胜利否决。在过去十年摆布的时间里,俄罗斯和法都城出于差别的原因提出了封锁Tor收集的话题:俄罗斯和法国针对的是儿童色情,以应对恐惧袭击。

更多的手艺读者可能会晓得Tor上的桥接节点(bridge nodes)。那些有点像特殊的Tor节点,它们不像通俗节点那样公开宣传本身,允许无法间接拜候Tor的用户通过那些桥节点停止毗连。但是桥接节点也不克不及幸免于遭到攻击、识别和屏障。最末,若是国度或互联网办事供给商想要对Tor收集施加压力,它就会酿成一个猫和老鼠游戏,会酿成进一步降低Tor的可靠性,做为一种暗里快速无缝比特币付出的体例。

总结

闪电收集关于比特币协议仓库来说是一个实正惊人的前进飞跃。它是对区块链结算机造的可伸缩性扩展,它缔造了区块链的指数吞吐量收益,而不是仅仅依赖区块链自己来处置交易。但就像区块链自己一样,它也有其局限性。那不是一颗灵丹妙药,也不是处理每个问题的法子,也不是没有本身的缺点,但不妨。

在闪电收集在主网上上线之前,比特币已经存在了9年,存在各类开放式或未处理的存在问题和扩展问题。但它仍然存在,仍在被利用。比特币其实不仅仅因为问题是开放式的或未处理就消逝。开放式问题意味着我们没有对本身扯谎。那意味着比特币开发者正在认可事物的现实缺点并寻找处理计划。那不是心理战术或攻击,那是一件功德。那就是事物变得更强大和进化的体例,认可其当前的局限性并寻找超越它们的办法。

那是Shinobi的客座文章。所表达的完满是小我的概念。

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