      闪电网络是依附在区块链主链上的区块链状态通道，类似于主链的网络缓存，通过智能合约功能以支持跨参与者网络的即时付款，同时利用区块链的特性消除将资金托管给第三方带来的风险。主要用于即时、高频的支付，它的设计初衷就是希望比特币的交易可以提升效率，快如闪电。

一、缘起扩容

      比特币在设计之初，每个区块容量的大小被限定为1MB，而1MB的比特币区块每秒大约可以处理7笔交易，这个处理速度，就当时比特币的交易量而言，1MB的区块容量是足够使用的。
      但从2013年开始，随着比特币价格的水涨船高，比特币的用户规模日益扩大，1MB的区块容量已经无法支持比特币网络进行快速交易确认，造成比特币网络拥堵。
      试想，你去便利店买桶泡面，你把泡面泡好了，吃完了，支付都还没有完成，这是一种怎样的体验？更离谱的是，当很多人跟你一样都在进行支付时，你还得支付非常高昂的手续费。
      因为矿工是根据手续费的高低来决定打包支付的优先级的，如果你给的手续费太低，别说吃完泡面的时候能不能支付完成，等到第二天吃泡面的时候，再看看有没有完成吧。
      2017年底，因为比特币币价大涨，导致交易量激增，那时的手续费最高曾达到过每笔55美元，折合人民币300多块。也就是说，你买了一个8块钱的泡面，为了付钱，还要另外支付300块钱给矿工。可能，你也吃不下这碗泡面了！
      所以，人们开始讨论如何给比特币“扩容”的问题。

二、比特币的扩容方案

1.链上扩容

      什么意思呢？就是直接扩大区块容量，1MB不够，那就2MB，2MB不够，那就10MB，管够为止。只是这样的扩容方式，会对网络的存储和运输带来很大的压力，区块是够了，宽带和硬盘容量不够了。
      举个例子，有一家叫做比特币的银行，由于人手有限（区块容量小），一秒钟只能处理七笔业务，而这家银行的生意又很好，每天都有成千上万笔业务需要处理，然后这家银行又有一个规定，每笔业务都必须经过柜台操作，导致效率很低，每一位想要办理业务的人通常都要等待很久，长此以往，肯定会有人不愿意等那么久，致使比特币银行的生意受到影响。
      于是，比特币银行开始考虑如何提升效率？最简单粗暴的办法，就是招人（区块扩容），扩大组织规模，把1个柜台变成8个。不够用？那就32个，100个。可是招那么多人，办公室不够用了。

2.链下扩容（相当于节流）

      就是把一部分交易区分出来，这些交易的交易过程不再直接记录在区块链之中，而是以缓存的方式进行记录，区块链中只记录其交易结果。以此来减少每一个区块需要记录的信息量。
      还是比特币银行的例子，柜台有很多要处理的业务，导致效率低下，然后银行引入了ATM机，规定低于两万的业务，大家可以在ATM机上自助办理小额业务，需要到柜台办理的业务减少了，效率自然也就提升了。
      闪电网络就是比特币链下扩容方案的一种，从理论上来说，利用这项技术，可以提升比特币的交易速度。

三、技术实现

      那么，闪电网络是如何实现交易提速的呢？

      这里我们需要搞清楚两个关键性的技术：序列到期可撤销合约RSMC（Revocable Sequence Maturity Contract）和哈希时间锁定合约HTLC（Hashed Timelock Contract）。

1.RSMC ：Revocable Sequence Maturity Contract，序列到期可撤销合约

      RSMC，按照专业术语来讲，是一个资金池的机制。这有点像两个人私下记账，而且不能违反承诺，否则会受到惩罚。
      举个例子，在比特币银行里，张三和李四有一本共有的存折（资金池），为了交易便捷，他们两人都会先预存100元到这个存折里，这时这张存折的最大交易金额就是200元。每一次发生交易，张三和李四都需要对这200元钱的分配结果共同进行签字（数字签名和时间戳）确认，同时把之前交易后的分配方案作废。
      示例如下：

第一笔交易：张三支付给李四50元，则分配结果为张三50元，李四150元，然后张三和李四共同对这一分配结果在存折上签字确认。
第二笔交易：李四支付给张三20元，则分配结果为张三70元，李四130元，然后张三和李四共同对这一分配结果在存折上签字确认，同时废除第一笔交易的分配结果。
第三笔交易：张三再支付给李四10元，则分配结果为张三60元，李四140元，然后张三和李四共同对这一分配结果在存折上签字确认，同时废除第二笔交易的分配结果。
之后，如果张三或者李四需要把最后的分配结果进行提现，就需要把经他们双方共同签字确认过的分配结果拿去柜台登记(录入区块链)。
      这一整个过程，只有在提现的时候，才需要把张三和李四的余额结果录入到区块链当中，既减少了柜台的业务量，还减免了每一次在柜台办理业务的手续费。
      需要注意的是，任何一笔交易的分配结果都需要经过双方的签名确认才算是合法的，而在提现时，需要提供最后一笔交易，也就是时间戳最新的一笔交易的双方签名。
      这样的设置，是为了防止其中一方拿着已经作废的交易结果去提现。比如说，张三和李四，明明进行了第三笔交易（张三支付了10元给李四），但是张三为了多提现10元，把第二笔交易的交易结果拿去柜台要求提现。
      这时，比特币银行会先将李四的钱打到李四的个人账户上，并发送短信提示到账金额为130元，然后李四就会知道张三在提现时动了手脚。于是，李四拿着第三笔交易（张三余额60元，李四余额140元）的双方签名提交给比特币银行，比特币银行就会判定张三作恶，将归张三所有的60元余额罚归李四所有。这就是闪电网络“先提现后到账”以及“作恶罚没”的设计。

2.HTLC：Hashed Timelock Contract，哈希时间锁定合约

      RSMC解决了两个人或者说是两个点之间的交易往来，那么，如果是10个人，100个人需要进行交易，那不可能每一个人都要准备100个与另一个人共有的存折吧。于是，HTLC出现了。
      HTLC是一个限时转账的机制，就是转账方先把转出的钱进行冻结，再提供给收款方一个哈希值，在一定时间之内，收款方通过能提供出与这个哈希值相匹配的值，从而获得这笔钱。怎么用呢？
      在比特币银行里，张三和李四有一个共有的存折，李四和王五也有一个共有的存折，这时，张三需要给王五转账，可以由张三先转给李四，再由李四转给王五，那么张三和王五就不用再开一个共有存折了。
      张三通过智能合约将要转给王五的1000元进行冻结，并发送一个哈希值给王五，然后张三在朋友圈发布公告，“如果谁能给我一个暗语（与哈希值相匹配的值）”，我就给谁一笔钱。
      李四收到了张三的公告，也在朋友圈公告，“如果谁能给我一个暗语（与哈希值相匹配的值）”，我就给谁一笔钱。
      这时，王五把暗语提供给李四后，李四就需要转1000元给王五，然后王五再拿着这个暗语去找张三拿钱。从而实现张三和王五的转账。
      这个过程当中，李四充当了一个中转站的作用。当然在这个过程当中，充当了中转站的李四需要得到一定的激励，这个过程才能得以实现。

      现在清楚了吧，如果有什么不懂的地方，欢迎邮件我：chenzuoli709@163.com

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