# 闪电网络 比特币的交易网络最为人诟病的一点便是交易性能：全网每秒 7 笔左右的交易速度，远低于传统的金融交易系统；同时，等待 6 个块的可信确认将导致约 1 个小时的最终确认时间。 为了提升性能，社区提出了闪电网络等创新的设计。 闪电网络的主要思路十分简单——将大量交易放到比特币区块链之外进行，只把关键环节放到链上进行确认。该设计最早于 2015 年 2 月在论文《The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payments》中提出。 比特币的区块链机制自身已经提供了很好的可信保障，但是相对较慢；另一方面考虑，对于大量的小额交易来说，是否真需要这么高的可信性？ 闪电网络主要通过引入智能合约的思想来完善链下的交易渠道。核心的概念主要有两个：RSMC（Recoverable Sequence Maturity Contract）和 HTLC（Hashed Timelock Contract）。前者解决了链下交易的确认问题，后者解决了支付通道的问题。 ## RSMC Recoverable Sequence Maturity Contract，即“可撤销的顺序成熟度合同”。这个词很绕，其实主要原理很简单，类似资金池机制。 首先假定交易双方之间存在一个“微支付通道”（资金池）。交易双方先预存一部分资金到“微支付通道”里，初始情况下双方的分配方案等于预存的金额。每次发生交易，需要对交易后产生资金分配结果共同进行确认，同时签字把旧版本的分配方案作废掉。任何一方需要提现时，可以将他手里双方签署过的交易结果写到区块链网络中，从而被确认。从这个过程中可以可以看到，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，提现时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，被双方确认过，但未必是最新的结果）。在一定时间内，如果另外一方拿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），则资金罚没给质疑方；否则按照提出方的结果进行分配。罚没机制可以确保了没人会故意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。通过 RSMC，可以实现大量中间交易发生在链外。 ## HTLC 微支付通道是通过 Hashed Timelock Contract 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。 不太恰当的例子，约定一定时间内，有人知道了某个暗语（可以生成匹配的哈希值），就可以拿到这个指定的资金。 假设 Alice 和 Bob 想进行跨链或链上资产交换： * Alice 是交易的发起者，生成 secret。Bob 是交易的参与者，需要使用 Alice 的 secret 解锁资产。 * Alice 生成一个随机密钥（secret），并计算其哈希值 H。 * Alice 部署 HTLC 合约，将资金锁定到合约中，解锁条件是：任何人提供满足 Hash(secret) = H 的 secret，即可解锁资产。同时设置时间锁，超时后资金退还给 Alice。 * Bob 观察到 Alice 提供的哈希值 H，并在链上（或跨链）部署一个自己的 HTLC 合约，将他的资金锁定，并使用同一个哈希值 H 作为解锁条件。 * Alice 提供 secret 原像（例如 "abc123"）到 Bob 的 HTLC 合约上，满足了哈希值要求，获得资产。 * Bob 通过链上记录看到 Alice 提供的 secret，在 Alice 部署的 HTLC 合约上，使用 secret 解锁资金，获得资产。 如果任意一人不提供正确的信息，则智能合约在超时后，会将资产退回。从上面过程可以看出，Bob 的合约超时时间，要短于 Alice 的合约超时时间。 HTLC 机制还可以扩展到多个人的场景。例如三个人的场景，甲想转账给丙，丙先发给甲一个哈希值。甲可以先跟乙签订一个合同，如果你在一定时间内能告诉我一个暗语，我就给你多少钱。乙于是跑去跟丙签订一个合同，如果你告诉我那个暗语，我就给你多少钱。丙于是告诉乙暗语，拿到乙的钱，乙又从甲拿到钱。最终达到结果是甲转账给丙。这样甲和丙之间似乎构成了一条完整的虚拟的“支付通道”。 ## 闪电网络 RSMC 保障了两个人之间的直接交易可以在链下完成，HTLC 让支付可以沿着多跳通道路由。闪电网络整合这两种机制，使得许多交易可以在链下完成，但并不保证任意两点之间总能成功支付。 实际使用中，发送方需要找到从自己节点到接收方的可用路由；公开网络图只能说明哪些通道存在，不能保证中间节点在线、方向性流动性充足或费率可接受。收款需要入站流动性，付款需要出站流动性，路由节点也需要在相邻通道之间具备合适方向的流动性。通道参与者还需要保持节点在线并监控链上关闭交易，或使用 watchtower 在离线时协助监控旧状态欺诈。 在整个交易中，智能合约起到了中介的重要角色，而区块链网络则确保最终的交易结果被确认。 --- # Agent Instructions: Querying This Documentation If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question. Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter: ``` GET https://yeasy.gitbook.io/blockchain_guide/06_bitcoin/lightning_network.md?ask= ``` The question should be specific, self-contained, and written in natural language. The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation. Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.