深入解读闪电网络：探寻比特币支付通道的前世今生

研究导读：

中本聪在 2009 年创造比特币的时候，就有了关于支付通道的想法，并在 Bitcoin 1.0 中包含了支付通道的代码草稿。之后的几年里，支付通道和闪电网络的实现方案，一直在被比特币社区的极客们推动着向前，其力求实现比特币的初心——搭建点对点的电子现金系统，即便这是一条难而远的道路。

推特创始人 Jack 称，将闪电网络集成到 Twitter 或 BlueSky 中只是时间问题，并在 2021 年宣布 Twitter 可以支持第三方闪电网络打赏服务。近期火热的去中心化社交应用 Damus 内置的比特币闪电网络支付功能，再一次引发了大家对闪电网络的关注。

闪电网络将交易环节放在链下进行，只有最终的交易结果才在链上确认，从而提高比特币网络的交易效率，让用户能够以更低的成本、更快的速度完成支付。

闪电网络的用例包括社交平台打赏支付、跨境汇款、商户支付、转账交易等，能够满足多样化的支付场景需求。

2021 年萨尔瓦多将比特币法币化后，闪电网络的支付数量和金额迅速上升。截止至 2023 年 2 月 8 日，闪电网络一共有 1.6 万个节点，近 7.7 万个支付通道，通道资金约 5356 枚比特币（约合 1.24 亿美金）。

2022 年，闪电网络领域也出现了多笔大额融资，包括a16z、Paradigm在内的顶级机构也参与到了相关项目的投资中。

当然，闪电网络在普及化的路长还存在着许多挑战，如何让用户从心理和行为层面接受用加密货币支付，以及如何基于用户构建起巨大的支付网络，这些都还有很长的一段路要走。但较为乐观的是，闪电网络已经有了不少真实有效的用例，在 Strike、Lightning Labs 等的共建下，随着技术的不断成熟，以及使用场景不断丰富，或许有一天，闪电网络之于比特币，将如同 Visa 之于货币。

一、 闪电网络是什么

闪电网络（Lightning Network）是比特币的 Layer 2 解决方案，在比特币的支付场景中，闪电网络能够帮助用户节省成本，提升效率。

1.发展历程

闪电网络最早的概念叫“支付通道”，其设计思路是，使用交易替换的方式更新未确认的交易状态，直至其被广播到比特币网络上为止。中本聪在 2009 年创造比特币的时候，就有了关于支付通道的想法，并在 Bitcoin 1.0 中包含了支付通道的代码草稿，其允许用户在交易被网络确认之前更新交易。在 2013 年，Mike Hearn 在比特币开发邮件组中进一步阐述了中本聪对支付通道的想法。

在后来的几年里，陆续出现了相关的解决方案，但都没有带来太大影响。直到 2015 年 2 月，由 Joseph Poon 和 Thaddeus Dryja 写的白皮书——“The Bitcoin Lightning Network: Scalable Off-Chain Instant Payment”发布。就此，闪电网络横空出世。

闪电网络的支付信道网状路由

2015 年 12 月，Gregory Maxwell 在比特币开发者邮件中提出了一份扩展方案路线图，其中突出地包括了闪电网络。该路线图获得了比特币技术社区大部分人的支持，并在 Bitcoin Core 项目中实施。这一下，就激发了大家对闪电网络的期待。随之，带着满腔热情的开发者们构建了闪电网络的协议栈——BOLT。基于这个标准，闪电网络能够兼容比特币、莱特币（或其他类比特币的 Token）。

2018 年 3 月，Lightning Labs 发布了 beta 版本的闪电网络实现方案，其功能可以支持早期用户使用，这标志着闪电网络发展的一个里程碑。同时 Lightning Labs 宣布获得了 250 万美元的种子轮融资，投资人包括 Twitter 的创始人 Jack Dorsey。之后有关闪电网络的协议和应用逐渐丰富起来，比如 BOLT 协议的加强版——OmniBOLT、可支持比特币闪电网络的支付平台 Cash APP 及 Strike 等等。在 Damus 推出后，闪电网络又一次迎来了新的突破……

2.实现方式

闪电网络的核心思路并不复杂，即将交易环节放在链下进行，只有最终的交易结果才在链上确认，从而提高现有比特币网络的交易效率，其运作方式如下：

交易的双方在首笔交易时建立一个链下的支付通道，本质上就是待交易双方共持的记账本，用于保存交易记录。交易双方在通道中锁入一定数量的资金，然后通过私钥进行签署交易。

闪电网络的运行逻辑，来源：https://www.youtube.com/watch?v=FOT6NqaEtfc

双方之间的资金转移不在链上进行，而是只保存在彼此的账本上，当其中一方或双方决定不再需要该通道的时候，结算的余额再在主网上广播。

闪电网络的运行逻辑，来源：https://www.youtube.com/watch?v=FOT6NqaEtfc

但是闪电网络不仅仅只是双方的直接连接，其可以使得大量单条的通道串联起来，从而形成一个相互连接的、广阔的支付网络（如下图）。也就是说，假设 C 和 A 有通道，C 和 B 没有通道，但是 A 和 B 有通道，那么 C 就可以通过 A 间接地来和 B 进行交易，而作为中间商的 A 可以收取路由费用。在闪电网络中，网络会找到最少节点、最少交易费的路径来完成交易。

闪电网络运行逻辑，来源：https://www.youtube.com/watch?v=FOT6NqaEtfc

二、 为什么需要闪电网络

1.提升交易速度

比特币网络当前每秒最多可以执行的交易数量为 7 笔，网络使用的增加可能导致交易确认被延迟，十分不利于用户的支付体验，然而 Visa 每秒可执行的交易数量达数千笔。由于闪电网络支付在通道内的交易都是在链下的，只需智能合约来执行，无需全网确认，所以大大提升了处理效率。从理论上讲，闪电网络每秒可实现的交易数量达百万级别。

闪电网络的 tps 优势对比（来源：Blockstream）

2.降低交易额门槛

闪电网络可以用单个比特币划分的最小单位"聪"来支付（1 比特币= 1 亿聪），这满足了日常小额支付的需求。

3.降低交易费用

比特币区块空间属于稀缺资源，需要用户之间相互竞价，才能够确保自己的交易及时纳入区块空间。对于矿工而言，肯定会优先纳入手续费更高的交易。如果没有多少用户做交易的话，可以把手续费设置的很低，这样交易可能会纳入到下一个区块，但是如果同时交易的人很多时，就会导致手续费大幅上涨。当前比特币交易手续费在 1.5 美金左右，而在 2021 年市场巅峰时期则突破了 60 美金（如下图）。对于数千美金的交易而言，这点手续费可以在接受范围内，但对于日常的小额支付，如买咖啡，加上手续费的话就很不划算了。Visa 和万事达卡每笔交易会收取 2% ～ 3% 的手续费，而使用闪电网络， 100 美元的交易费不会超过 1 美分。由于极大地降低了交易费用，闪电网络使得用比特币作为日常支付变得经济可行。

比特币的交易手续费，数据来源：https://bitinfocharts.com/zh/comparison/bitcoin-transactionfees.html#3y

三、 闪电网络现状如何

1.数据表现

2021 年萨尔瓦多将比特币法币化后，闪电网络得到了更多的应用，通道中的BTC数量也在快速增长（如下图）。截止至 2023 年 2 月 8 日，闪电网络一共有 1.6 万个节点，近 7.7 万个支付通道，通道资金约 5356 枚比特币（约合 1.24 亿美金）。

闪电网络中的 BTC 数量，数据来源：https://river.com/learn/files/river-lightning-report.pdf

闪电网络通道的集中地主要在美国、加拿大、德国。仅美国的通道数量就占了 30.15% ，而在亚洲，仅新加坡的通道数量占比相对较高（1.644% ）。由于闪电网络在亚洲的使用极少，东西方之间对闪电网络存在着认知差。

闪电网络全球的节点及通道情况，图片来源；https://explorer.acinq.co/2.使用场景

在技术逐渐成熟的基础上，支付及社交巨头们在推动着闪电网络的普及。当前闪电网络的使用场景包括：

社交平台支付打赏：近期火热的 Damus 支持了闪电网络支付及打赏功能，用户可选择使用 Strike、Cash App、Blue Wallet 等数十个钱包。

跨境汇款：数字支付平台 Strike 于 2023 年 1 月宣布与 Send Globally 合作，使得美国和菲律宾的用户之间可以通过闪电网络进行快速、安全、低成本的汇款。通过 Send Globally，美元可以转换成比特币，通过闪电网络发送至收款人所在国家的第三方合作伙伴，再转换成当地货币并直接发送到收款人的账户。

商户支付：Strike 和 Shopify、Blackhawk Network、NCR 合作建立了比特币支付系统，该系统允许商家在客户使用加密货币付款后快速接收美元。目前支持该支付系统的商家包括麦当劳、CVS、Walgreens、Whole Foods 和沃尔玛等。

转账交易：Jack Dorsey 领导的支付公司 Block 旗下的支付平台 Cash APP 可支持通过闪电网络发送和接受比特币。

3.使用便利性

对于普通用户而言，通过支持闪电网络的钱包即可简便地完成充值及支付。以较为常用的非托管钱包 Phoenix 为例，它可以为用户自动创建支付通道。在创建通道时，Phoenix 会收取 1% 以及约 3000 聪的费用，但若使用已有的通道支付，则是免费的。另外，它拥有兑入和兑出功能，用户可以无缝发送和接收链上交易。除了 Phoenix 外，当前支持闪电网络支付的应用还有 Blue Wallet、Muun、Strike、Cash App 等，这些应用近年来也在不断地优化迭代，极大地降低了用户使用闪电网络的门槛。

支持闪电网络的支付方式，图片来源：file:///Users/xiayiwei/Downloads/the-state-of-lightning-volume-2.pdf

4.投融资

2022 年，闪电网络领域也出现了多笔大额融资，包括a16z、Paradigm 在内的顶级机构也参与到了相关项目的投资中：

2022 年 4 月，专注于比特币业务的公司 Lightning Labs 完成 7000 万美元 B 轮融资，Valor Equity Partners 领投。

2022 年 5 月，由 Meta 加密货币主管 David Marcus 创立的比特币闪电网络公司 Lightspark 完成了一轮融资，本轮融资由a16z和 Paradigm 领投。

2022 年 9 月，基于比特币闪电网络建立的加密支付应用 Strike 宣布完成 8000 万美元 B 轮融资。

四、 闪电网络发展存在的问题

关于闪电网络的缺陷，网络上有观点认为其节点运行可能走向中心化、通道容量较高时路由可能遇到流动性问题等，但闪电网络还处于非常早期，出现一些问题和不足是非常之正常的，且相关的基础设施和生态都在完善之中，只要闪电网络是有价值和意义，且有真实用户需求的，我们不妨可以多给它一些耐心。当然，从闪电网络的普及方面来看，用户教育确实是个不小的挑战，如何让用户从心理和行为层面接受用加密货币支付，以及如何基于用户构建起巨大的支付网络，这些都还有很长的一段路要走。

五、 闪电网络发展将如何

总体而言，闪电网络为比特币用于日常支付开辟了新的路径，也为比特币实现“点对点电子现金系统”的初心而努力着。闪电网络从想法提出到 2018 年正式落地，一直在艰难中前行，至今仍处于早期阶段。但较为乐观的是，闪电网络从 2021 年起发展迅速，逐渐在用户群体间形成共识，并扩展了真实有效的用例。

Damus 作为去中心化社交应用，支持了闪电网络，用户可以在应用中进行支付和打赏，通过这种方式或将有效培养用户使用比特币进行小额支付的习惯。另外，Strike、Lightning Labs 等也在持续推进闪电网络的发展。或许有一天，闪电网络之于比特币，将如同 Visa 之于货币。