最近及加密市场的动荡为区块链技术揭开了旧伤疤。为了使加密货币和比特币能够在全球范围内竞争支付交易，每秒的交易数量必须与需求相匹配。比特币还必须满足市场对微交易的需求。在当前的协议下，用比特币支付啤酒在经济上是不可行的。
对于加密货币爱好者来说，比特币闪电网络提供了一个可扩展的解决方案，并提供了真实世界的例子。
本文将阐述这种新系统的工作原理，并探索将比特币推向未来的一些更技术性的想法。
了解当前比特币在全球的普及速度
在当前的协议下，比特币区块链的可扩展性是不可行的。目前的交易能力为7 t/xs左右，这与Visa的24000 t/xs相比简直糟透了。显然，在目前的状况下，这项技术无法满足世界数字交易的需要。世界各地的发展界都在提出和讨论这一问题的解决办法。
其中一个解决方案是增加块大小。
建议更大的数据块以促进更多的交易
比特币区块链中的每个块都保存着证明交易已经发生的信息。在验证块时，将验证交易。可以在块中容纳的交易越多，则每秒可以发生的交易就越多。
一个正在讨论的解决方案是将当前块从4mb增加到8mb。理论上，这将使能够进行的交易数量翻一番，减少费用，并对网络进行模仿。不幸的是，如此大规模的更新将会带来广泛的影响：
· 将比特币的块大小从4mb增加到8mb，需要存储和验证大量的数据，这将使比特币的开采变得极其困难。
· 更大的数据需求使挖掘更加昂贵。
· 昂贵的挖矿设备为新矿工的进入制造了障碍。
· 矿商的减少不可避免地导致比特币网络的集中化。
矿池的集中化会造成交易费用的垄断，从而不可避免地导致更高的费用。大的区块规模不可避免地导致矿商的集中信任——这与信任中央信用卡公司来验证交易没有多大区别。
为了让比特币的规模大到足以容纳全球金融支付系统，交易必须脱链进行。它们必须分散，并利用可靠的验证形式。闪电网络试图解决这个问题，同时创建一个微支付系统。
小额支付渠道
区块链的工作方式是跟踪个人之间进行的每个交易，并记录每个交易，以确保对协议的信任。随着网络规模的扩大，由于相对较小的P2P传输而变得臃肿，这对整个网络来说是不重要的。允许发生在主区块链之外的一系列交易可以减少膨胀，并且在全局范围内具有可伸缩性的潜力。在一系列交易完成之后，可以通过原始区块链来验证BTC的最终总数。这就是闪电网络的基本思想。
创建一个微支付通道，允许个人之间进行无限数量的交易，而不收取交易费用或等待原始的区块链来赶上并验证交易。每一方之间最终的BTC总数在支付渠道关闭后被推迟到原来的区块链。通过这种方式，微支付不是一个独立的网络，而是具有底层协议安全性和不变性的合法的BTC支付。第二层网络独立存在，与每一笔交易在完成后所面临的可伸缩性的物流缺陷无关。
解决小额支付中的信任问题
打开支付通道要求双方将BTC转到钱包上。这样就创建了一个代管帐户，可以从中执行交易。现在，BTC已经被安全地验证为位于单独的支付通道中，每一方都可以彼此发送和接收支付，而无需等待底层区块链来验证每个交易。
要使支付有效，与支付渠道有关的每一方都必须进行验证。如果没有进行验证，则将退还每一方原来投入渠道的金额。
比特币闪电网络是如何运作的？
为了进行微交易操作，用户必须能够使用“未签名”或未通过区块链进行验证的交易。下面的步骤说明了如何做到这一点：
1.创建交易总数。
2.双方将BTC转入支付渠道。
3.使用通道中的BTC相互进行交易。
4.每个人在自己的交易确认书上签名。
5.交换密钥，使对方能够确认对方的交易，即所谓的“母密钥”。
6.每一方通过签署第一个交易总额（称为“母密钥”）来确认BTC的原始金额。
7.将母密钥交换给双方进行确认。
8.最后一个交易被播送到块链，验证最终输出并关闭微支付通道。
交易的所有产出很少向区块链播送——但每一方都可以访问这些产出，以便在向区块链播送不诚实的交易的情况下，允许每一方强制执行合约。任何一方出口不诚实交易将没收账户上的所有资金给另一方。通过这种方式，每个成员都被激励保持诚实。各渠道永远保持开放，直到各方同意关闭该渠道或者一方恶意行为导致损失所有资金。
通过这个概念，可以使交易渠道在当事人之间开放多年，而不必通过区块链进行验证。
通过微支付渠道解决可伸缩性问题
1：1的转账是通过创建类似代管的支付渠道证明的概念。然而，这并不能解决全球范围内的可伸缩性问题。
对于BTC网络上的每个人来说，几乎不可能在他们希望与之互动的每一方创建一个1：1的支付渠道。通过将所有支付通道相互链接，交易可以在承载此类微支付通道的节点之间发生。这样，用户就没有理由与转账方创建类似于托管的账户。相反，他们可以创建一个加密散列来对支付进行加密，并通过现有节点将其定向到所需的输出地址。
可以将其想象为将BTC付款从一个钱包发送到另一个钱包，而无需支付或等待矿商交易费用。
这需要一个哈希时间锁定合约(HTLC)
通过使用时间作为开放契约的度量，可以跨节点发送支付，从而促进交易的全局级别。接收端的个人只需要正确的输入就可以验证交易。这将锁定支付，防止其他节点打开支付（实际上窃取支付）。通过区块链验证时间，计算完成的块的数量–每10分钟就样子一个块。
让我们探讨一下HTLC如何在闪电网络中工作。
1.接收方必须能够在商定的时间范围内打开付款。一般来说，时间是短期设定的，例如三天。
2.如果交易未按约定时间进行，则该交易无效。
3.该合同可能会在商定的最后期限之前完成——而且很有可能会完成。
4.任何一方的任何违规行为都将百分之百的资金没收给诚实的一方。
可以把HTLC看作是“智能合约”——执行由基础区块链裁定的商定规则，而不需要一个中央清算所或法官。
收费标准
在网络中的节点之间进行HTLCs的时间值要求激励保持节点对交易的操作，并在通道关闭时有机会在区块链上确认交易。
因为一个节点可以同时验证区块链上的多个交易，所以它允许相对较低的费用。
在有足够的节点托管支付交易的情况下，费用会越来越低，因为对交易费用的竞争会越来越大，而要找到一个节点来促进交易的难度也会降低。
在节点之间传输信息
多跳传输用于BTC的接收和接收之间发送资金。每个节点都连接到网络中的其他节点。更多受信任的节点将有更多的连接，允许通过它们路由更多的支付。由于费用结构的原因，这些“中心节点”被激励来托管交易。
其他节点，如只想接收或发送资金的个人，位于网络的外围。这些节点不需要在交易发生时保持联机状态。
对新交易的竞争将带来越来越多的在线节点。因为托管节点的资源密集程度低于挖掘，所以即使是简单的家用计算机也可以承载数千个交易。作为一个节点，资本成本相对较低，这将鼓励闪电网络的分散化，从理论上讲，如果闪电网络的规模足够大，将为这样的小费用户提供交易，甚至不会注意到。
或者，低容量的路径将有“负费用”，并实际向用户支付使用该路径的费用。
比特币闪电网络解决方案
比特币的底层区块链协议太慢、太麻烦，无法创建一个能够承载世界上数字金融交易的系统。信用卡公司仍然更快、更方便，这让许多人怀疑比特币是否有能力破坏我们现有的支付系统。
为了解决可伸缩性、高交易费用和小额支付的问题，一个第二层的软件解决方案正在开发中，这就是比特币闪电网络。
· 建立在现有比特币协议之上。不需要硬叉来实现闪电网络。
· 创建一个节点网络以方便交易。每个有电脑的人都可以帮助管理网络。
· 允许无限微交易与天文小费用。1:1转账理论上是无限的。
· 在不影响原始区块链的情况下激励第二层交易。
比特币闪电网络的基础技术尚处于起步阶段，但工作产品已经证明了其工作能力。
比特币闪电网络何时问世？
闪电网络目前还在运行，尽管还没有在全球范围内发挥作用。ITC是一家开发一款应用的公司，该应用可以让比特币购买啤酒变得简单，而且无需支付过高的交易费用。
每天都有更多真实世界的例子出现在网上。要让比特币成为默认的全球交易系统，需要付出比许多人最初想象的更多的努力，但闪电网络已经证明自己是比特币全球主导地位的第一步。
