閃電網(wǎng)絡該如何克服再平衡問題

在比特幣最近的技術(shù)進步中，閃電網(wǎng)絡是最雄心勃勃的項目。一旦剩下的障礙被清除，它承諾提供更快的交易，更低的費用，更寬敞的街區(qū)和更滿意的錢包。

盡管閃電網(wǎng)絡的優(yōu)勢是熱門話題，但人們對它的障礙卻知之甚少。再平衡問題是閃電網(wǎng)絡每個節(jié)點都必須克服的挑戰(zhàn)之一。我們將在一系列文章中闡明這個問題。

在我們開始之前，快速回顧一下閃電網(wǎng)絡的基礎知識。

支付渠道

你可能聽說過支付渠道。它們是閃電網(wǎng)絡的第一個構(gòu)件。簡單地說，支付通道是雙方之間的管道，我們稱他們?yōu)锳lice和Bob，這允許他們來回發(fā)送金錢，而不需要向區(qū)塊鏈廣播交易。這些移動被稱為脫機交易，并且可能是免費的，并且是即時的。

在閃電網(wǎng)絡中，支付渠道也被設置為不可信的。Alice和Bob不需要成為朋友就能做到這一點。

首先，Alice和Bob必須打開一個支付通道。他們簽署并傳播一個交易。這個初始承諾的總和稱為共享通道的余額，Alice和Bob各自擁有屬于自己的部分。

Alice和Bob打開支付通道，分別存入2個BTC和3個BTC。

一旦打開，Alice和Bob就可以更新通道，在它們之間重新分配余額，次數(shù)不限。每次更新都需要簽署一個交易，并且必須經(jīng)過同意，但是不需要將其廣播到網(wǎng)絡。沒有確認時間，沒有開礦費。

Alice給Bob發(fā)送了一個BTC。

Alice和Bob可以通過該通道進行任意數(shù)量的支付，但是每次支付中處理的金額受發(fā)送方余額的限制。在給定時刻，Alice給Bob的錢不能超過她自己那部分余額。

Bob給Alice發(fā)送了3個BTC。她現(xiàn)在可以發(fā)送最多4個BTC給Bob， Bob可以支付最多1個BTC。

最后，Alice和Bob可能決定通過廣播第二個交易來關(guān)閉頻道。渠道中的資金被解鎖并分配給Alice和Bob，與他們在關(guān)閉時各自擁有的余額成比例。

Alice和Bob關(guān)閉了他們的頻道。Alice擁有4個比特幣，Bob擁有1個比特幣。

當通道被多次更新時，它們是有意義的。開通和關(guān)閉通道都需要進行鏈上交易，因此需要支付費用并等待確認時間。此外，盡管該渠道是開放的，但它們的資金是鎖定的，這意味著它們不能將資金用于其它地方。如果Alice和Bob使用一個通道進行單次非鏈交易，他們就是在浪費金錢和時間。

HTLC

Alice可能也想和Eve 和 Dave進行交易。為了做到這一點，她可以和他們每個人都開一個頻道，然后決定她將為每個頻道投入多少錢。

Alice打開三個通道，每個通道提交2個BTC，總共鎖定6個BTC。最初，她可以為每個頻道支付最多2個BTC。

投入渠道的資金只能用于該渠道的支付。盡管Alice擁有這些比特幣，但她無法用她承諾給Eve頻道的錢付給Bob。Eve為了支付，她首先需要關(guān)閉現(xiàn)有的渠道。

Alice把錢分在太多的頻道，問題是她不能給任何人一大筆錢。遲早，她將不得不關(guān)閉現(xiàn)有的頻道，用新的頻道取而代之。這將花費她的金錢和時間。

這個問題的解決方案是一種特殊的交易輸出，稱為HTLC。它們是閃電網(wǎng)絡的第二個組成部分。

HTLC帶來了通過幾個連鎖渠道匯款的可能性。這意味著可能沒有必要讓成對的用戶在他們之間創(chuàng)建一個直接的通道來支付。

如果Bob、Eve和Dave連接到另一個用戶Carol， Alice可以與Carol打開一個單獨的通道，并將她所有的資金投入其中。她不會與任何她想要打交道的人直接聯(lián)系，但這不會成為障礙。

Alice與Carol打開一個通道，并在那里提交6個BTC。最初，她最多可以支付6個比特幣。

Carol是一個路由節(jié)點，將在與她連接的用戶之間路由支付。讓我們放大Carol， Alice和Bob，看看他們頻道的狀態(tài)。

Alice和Carol分別用6BTC和2 BTC共享一個通道。Carol和Bob還分別用2BTC和4 BTC共享一個通道。

Alice和Bob之間的一次支付涉及到沿途所有通道的更新。首先，Alice把錢寄給Carol更新他們的頻道。然后Carol把錢寄給Bob更新他們的通道。

Alice向Carol發(fā)送一個BTC，更新通道A-C的狀態(tài)。

Carol向Bob發(fā)送一個BTC，更新通道C-B的狀態(tài)。

HTLC的操作是原子性的、不可信的。雖然支付分為兩部分（首先Alice支付Carol，然后Carol支付Bob），但是操作要么完全執(zhí)行，要么根本不執(zhí)行。

再平衡

鏈接通道出現(xiàn)了一個很容易被忽略的問題。為了使整個工作正常進行，路由節(jié)點必須預先為其通道提供資金。Carol只有在她和Bob的通道中有足夠多的余額時才能進行付款。

有時，路由節(jié)點將沒有足夠的資金來路由支付。這是因為每當節(jié)點路由支付時，其與接收方的余額減少，而與發(fā)送方的余額增加。雖然她的總金額保持不變，但她的錢分配得更不均勻。

Alice想寄2個BTC給Bob，但是這次Carol無法匯款。她只有一個BTC在她的頻道與Bob。

為了保持支付的正常運行，Carol需要在平衡她的頻道。在平衡是一個節(jié)點采取的戰(zhàn)略行動，以增加其在支付通道中的余額為代價，減少其在另一個通道中的余額，從而保持路由支付。

拼接

Carol可以選擇使用鏈上交易將她的錢從一個渠道轉(zhuǎn)移到另一個渠道。要做到這一點，她必須首先關(guān)閉與愛麗絲的頻道，并重新開放，留出一些資金。這個操作稱為外拼接，可以在單個鏈上交易中完成。

Carol關(guān)閉了她與Alice的頻道，并打開一個新的頻道。她現(xiàn)在用一個BTC解鎖。

以類似的方式，Carol將廣播另一個交易并進行拼接。這次行動包括關(guān)閉她與Bob的頻道，并用額外的資金重新開通。

Carol關(guān)閉了與Bob的通道并打開了一個新的通道，提交了額外的BTC.

總結(jié)

在平衡渠道需要資金。雖然拼接比單獨關(guān)閉和打開頻道要方便得多，但它們?nèi)匀簧婕皬V播交易和支付鏈上費用。

因此，路由支付至少涉及兩項成本：開通和關(guān)閉渠道的運營成本，以及鎖定資金的財務成本。