Multicoin：闪电网络正在成为比特币 Web 3.0 开发工具

原标题：《Lightning 2020: A Toolkit for Bitcoin Web3 Developers》

作者：Ryan Gentry，区块链投资机构Multicoin技术研究分析师

许多对Web3感兴趣的开发者和投资人在几年前就放弃了基于比特币区块链进行开发的想法，认为比特币有限的吞吐量、高延迟、保守的可编程性使得比特币的发展遥不可及。 事实上，这就是以太坊和当今许多 Web3 平台（如 Arweave、Cosmos、Polkadot、Solana 等）诞生的原因。 人们普遍认为，这些新平台提供了比特币无法实现的功能……直到现在。

至于基于比特币的闪电网络，大多数人认为它是一个去中心化的、无需许可的比特币 Visa 网络，它为比特币带来了高吞吐量和低延迟的支付。 这个很容易理解，但背后的故事还有很多。 闪电网络还基于最近的两项技术突破提供了更高水平的可编程性：

持久、自主的身份和验证，通过蛋白杏仁饼干、闪电服务认证令牌 (LSAT) 和通用承载数字资产令牌通过类型长度值 (TLV)、Keysend 和 HORNET 实现实现任意数据有效负载

在本文中，我将研究这两个新兴的开发工具如何将闪电网络从一个简单的支付功能扩展到一个强大的 Web3 实体。 在保证支付至上的基础上，闪电网络正逐步成为一种新型的自主权认证和数据网络。 在开始讨论之前，让我们回顾一下闪电网络的当前状态。

闪电网络的现状：支付渠道和哈希时间锁合约 (HTLC)

正如 2015 年白皮书中所写，闪电网络通过 HTLC 技术实现双向支付通道。 如果您遇到困难，我认为 Radar Technologies 的 ION Wiki 是一个很好的起点。

闪电网络概念提出后的五年间，其发展极为迅猛。 目前主流客户端有3个：Lightning Labs的lnd、ACINQ的eclair、c-lightning的Blockstream。 目前网络中大约有 6,500 个节点、60,000 个通道和 1,070 BTC 容量（约 900 万美元）。 闪电网络公司在 2019 年筹集了约 4000 万美元，像 Bitrefill 和 Bitfinex 这样规模的公司正在生产中使用该技术。

为了验证闪电网络生态发展的速度能赚比特币的游戏，让我们考虑加密生态面临的一个障碍：用户进入壁垒——例如，一个新用户爱丽丝，她需要半天多的时间才能完成以下操作：

下载钱包购买 BTC 创建通道 成功发送（或接收）交易

为了解决这个问题，Bitrefill 首创了雷神通道，允许用户购买一个 BTC 通道，然后在链上确认之前进行交易。 Zap 的 Strike 和 Escher App 等新解决方案已将法币到比特币的门槛从 24 小时降低到 15 秒，并且只需要一次 KYC 检查和几次鼠标点击。 Fold、Lolli、Blockrize 和 Pei 通过允许用户被动地赚取 BTC 使这变得更容易。 Zebedee、Satoshis.games、Thndr Games等游戏公司允许用户在游戏中获取BTC并允许随时提现，进一步推动了加密生态的发展。

所有这些解决方案都是去年推出的。 我提到它们是为了说明当今开发人员的工具触手可及。 许多企业正在与他们合作开发产品、吸引用户并解决当前行业中真正的痛点。 未来的协议升级（例如支持 PTLC 的 Taproot 和支持通道工厂的 Eltoo）将进一步改善用户隐私并降低整体系统成本能赚比特币的游戏，但它们不会要求开发人员使用新工具。 开发工具方面一切就绪。

两项新兴技术

有了这些核心工具，闪电网络就可以成为比特币的 Visa。

但闪电网络还有更大的发挥空间：它也可以成为 Web3 开发的基础。 下面描述的两种新兴技术将带来市场爆炸。

持久的、自主的身份和验证

闪电网络的一个有趣的特点是它不同于比特币底层不鼓励重复使用地址：闪电网络中的节点要想保持永久的通道就必须有持续的身份认证。 此身份是随机生成的公钥，与用户的真实身份完全分离。 用户无需信任第三方来管理这些身份：它们是自主的。

Web3 的开发者应该都清楚地意识到，自主身份的方案将改变下一代互联网的格局。 Multicoin 的 Web3 投资主题是“拆分数据和应用逻辑”。 自主身份和支付是这种范式转变的第一个环节：身份验证和支付将与应用程序逻辑完全分离。 最后，开发者可以使用这些工具开发盈利的应用程序，而不需要用户设置个人信息。

图 1：目前我无法知道这些新用户体验将启用哪些功能，但我知道它们很重要

闪电网络以三种不同的方式利用了持久节点身份验证功能：

根据正常运行时间、速率、通道年龄、数量和大小等各种公开变量计算路由节点的信誉分数。 该分数告知节点如何分配其稀缺的流动性以最大化利润。 在节点的 macaron bakery 中创建 macarons（类似于 cookie，但粒度更细），授予应用程序访问节点特定功能的权限，例如“聊天应用程序 X 不需要批准”最大限制是每天 100 Satoshi (sat)” . 然后节点可以自行决定取消对应用程序的验证（这类似于 Torus、Argent、Gnosis 和 Authereum 等团队引入的高级智能合约钱包功能。）生成更高级的 macaron——Lightning Service Authentication Token (LSAT) 这样，爱丽丝可以从服务商那里购买，然后作为以后的访问凭证，比如“爱丽丝不用登录就可以浏览一个网页，但是浏览时她必须每秒支付1聪网页。”

在这些工具中，LSAT 对于 Web3 开发者来说是最重要的。 可用于开发一套用户自助登录流程，与Oauth2方案相同，但不信任第三方。

对于不熟悉Oauth2的读者，下图做一个简单的介绍。 这种范式与现状（用户名和密码）之间存在细微但重要的区别。 互联网标准组织达成共识，要求每个网站使用不同的密码是不人道的，容易导致相同的密码被重复使用，鼓励开发者转向token认证标准。

图 2：Google 的 Oauth 按钮和合成过程

当用户点击“Login with Google”登录网站时，他启动了上图所示的OAuth流程，但身份验证令牌被替换为用户名和密码。 这个过程比要求每个网站的用户名和特殊密码要友好得多。 然而，相应的代价是谷歌控制了用户的在线身份。 谷歌可以跟踪用户登录过哪些网站，并有权拒绝经过身份验证的用户的访问请求。

通过闪电网络的LSAT，用户可以使用类似于“用谷歌登录”的方式对网络服务进行自我认证，认证伙伴通过一定的UX使用认证机构的密钥。 这对用户隐私有着巨大的影响，并且是拆分数据所有权和应用程序逻辑的关键基础设施。

目前，Sphinx.Chat 和 Tierion 团队都利用闪电网络来实现持久的、自主的身份：

Sphinx.Chat 利用用户的永久身份发行另一种称为 JSON Web 令牌 (JWT) 的不记名资产令牌，它符合传统互联网多年来的标准。 通过它，用户使用闪电网络购买电子商品（如文章），他们的节点将收到由服务器签名的 JWT 作为加密收据。 有了收据，用户无需在本地下载或再次购买，以后可以登录服务器重新取回。 这个过程的一个关键点是：由于节点的持久化身份，服务器可以知道收据是否已经转移到另一个节点（不是原来的买家节点）。 Tierion 正在尝试发展马卡龙和分期付款的新业务。 例如，只要 Alice 向服务器支付 HODL 发票上销售价格的 10%，她就可以出售一些 LSAT 来授权 Bob 30 秒的免费服务器访问权（而一笔交易通常只满足某些外部条件——例如, 相关付款 - 仅在实际完成时）。 在某种程度上，这是一个智能合约，因为在服务器收到到期付款之前，Alice 无法赎回二次销售的收益。任意数据负载

闪电网络另一个有趣的方面是它的结构与匿名网络 Tor 非常相似。

两个网络都使用洋葱路由来保护发送方和接收方在数据传输过程中免受第三方监视。 这两个网络都有数据/支付通过的电路。 类型长度值 (TLV) 允许用户将任意数据有效负载附加到付款，而 Keysend 允许用户将付款存根发送给收件人而无需收到发票。

结合 TLV 和 Keysend，闪电网络成为一个激励的、洋葱路由的数据网络。 也就是说，任何闪电网络节点都可以将任意数据附加到支付中并通过网络发送，确保它使用专用路径将数据传输到目的地。

另外，闪电网络的设计正好解决了Tor网络的三大缺点：

闪电网络上更好的隐私：Tor 网络不混合数据包，因此容易受到关联攻击。 Lightning 使用 Sphinx 格式改进 Tor，通过隐藏传输信息（即环路有多长，环路的哪一段属于指定节点等）来保护网络免受中继节点相关的攻击。 闪电网络更加去中心化：Tor 网络中的每个节点都依赖九个集中的直接授权 (DA) 服务器来持续检查哪些节点可用。 Lightning 的节点通过广播来自去中心化网络中其他节点的消息来更新状态（底层和第 2 层），这一点优于 Tor。 闪电网络的激励机制更加合理：由于所有流量都是匿名的，Tor节点不能向用户收取中继数据费用，也不能将用户数据出售给第三方。 但闪电节点默认对中继数据收费。

由于第三个缺陷，监督者可以以相对较低的成本运行 50% 以上的 Tor 中继——这一直是 Tor 的致命弱点。 目前 Tor 网络中大约有 6,000 个中继站，它们都是由自筹资金的个人爱好者或各种基金会资助的业余爱好者组织运营的。

闪电网络的节点数量已经超过了 Tor 中继的数量，其中一些节点已经开始仅通过中继支付来盈利。 随着流量和网络费用的增长，节点数量进一步增长，控制超过 50% 网络的成本也随之增加。 这是至关重要的。

现在闪电网络处于起步阶段，在数据层上比Tor网络差。 但随着技术的成熟，它有可能提供比现在更私密、分散和可持续的数据层。 与持久的、自我主权的身份一样，私有数据层是 Web3 开发人员分离数据所有权和应用程序逻辑的重要工具。

总结

虽然 Web3 社区长期以来一直对最终用户应用程序应该是什么样子有一个愿景，但他们没有开发它们的工具。 闪电网络为 Web3 开发人员提供了三个核心新工具：

即时、无需许可的小额支付 永久身份和自治 可编程承载资产 隐私、激励数据层

有了这些新工具，开发人员终于可以开始构建将身份验证和支付逻辑与应用程序逻辑分开的应用程序。 这将带来全新的在线体验，其中一次性小额支付（无需登录或订阅）最容易实现。

图 3：成本降低导致需求增加（杰文悖论）和差异化

PayPal 的出现使在线销售实物商品变得容易 10 倍，使 eBay 成为全球市场； Stripe 的出现使将支付嵌入软件服务变得容易了 10 倍，促成了过去 10 年在线商务的爆炸式增长； Emergence 将使小额支付和将任意数据直接传输到匿名个人或网络服务变得容易 10 倍，从而实现 Coinbase 首席执行官布赖恩阿姆斯特朗所说的“带来前所未有的行为和创新”。

闪电网络上的通信应用（如 Whatsat、Sphinx.Chat、Shockwallet、Juggernaut 等）是非常有趣的第一次尝试。 Telegram、Signal、Kik、Line、Klaytn 和 Whatsapp 已经筹集了数十亿美元用于开发本地加密货币支付功能，验证了基于消息的小额支付市场的可行性。 然而，这些现有企业采用自上而下的策略，利用现有渠道创造货币网络效应。 闪电网络的通信应用采用自下而上的策略，免费享受比特币和加密货币支付的全球流动性。

看看哪种策略胜出将会很有趣。 Chris Dixon 在他的开创性文章“Why Decentralization Matters”中提到，中心化平台不可避免地会在各自的生态系统中从提供价值转向提取价值。 到目前为止，这些中心化通信应用（尤其是 Telegram）对第三方开发者一直很友好，但为什么他们认为这次不一样呢？ 是的，Web3 开发人员应该以开放、可互操作、免许可的标准为目标进行开发。

如果您是对这些新工具感兴趣的 Web3 开发人员，请通过电子邮件或 Twitter 上的 DM 与我们联系。

利益声明：Multicoin Capital 看好 BTC。

感谢 Kyle Samani、Ben Sparango、John Robert Reed、Elizabeth Stark、Jim Patterson、Paul Itoi、Joost Jager 和 Buck Perley 审阅本文。