闪电网络是一种BTC链下支付协议，目标是解决BTC的可扩展性问题。尽管闪电网络还处在早期发展阶段，但BTC支付网络+闪电网络利用链下支付和“净额轧差”概念，有助于提高BTC交易效率，降低交易成本，一定程度上加强了BTC作为交易媒介的属性。

闪电网络应用

闪电网络应用目前还处于发展早期，但其即时性和低手续费吸引了支持闪电支付的应用，包含钱包、游戏、购物、加密资产兑换、餐饮、即时通讯等。据 Lightning Network Stores 的数据统计，目前有387家商户支持闪电网络支付，自2020年以来成长了17%。而市面上共有30款加密钱包支持闪电网络支付。

闪电网络运作

首先，希望相互交易的两方建立了一个多重签名的钱包（multisig wallet）（需要多个签名才能进行交易）。该钱包持有一定数量的BTC。该钱包的地址将存入BTC区块链链。如此便设置了付款渠道。设置好付款渠道后，双方便可以进行无限数量的交易而无需涉及存储在BTC区块链上的信息。当双方完成交易后，他们关闭闪电通道，最终最终的余额计入BTC区块链中。如有争议，双方都应使用最近签署的资产负债表来恢复他们的钱包的分配。根本的是，进行闪电交易无需特殊设置直接渠道-您可以通过与您有关的人员之间的既有渠道向某人发送付款。网络会自动找到最短路径。通过隔离见证在BTC网络上的应用，闪电网络技术的发展得到了显着的推动。若无此升级中的交易延展性修复，闪电网络上的交易将因风险太大而无法使用。如果突破性的区块链缺乏安全性，闪电网络就不会那么安全，这意味着主要的风险弥补的小型甚至微型交易。穿透额度的交易则更可能在原始层上完成。闪电网络的技术本质并不难理解，但要将之付诸实践则相当复杂，因为一个好的方案在真正实施的过程中，必须要考虑大量的软硬件故障与黑客入侵尝试所带来的各种异常情况，作为一个跟“交易”有关的产品，任何一点点的疏漏就可能导致整个体系的崩溃。

闪电网络技术开发

目前闪电网络被视为去中心化且无须许可的BTC链下支付网络，主要功能有三个：

第一，提升BTC网络扩展性。闪电网络设计了 RSMC 和 HTLC 机制，提供在链下进行点对点小额交易的能力，既缓解了BTC链上的压力，又为用户提供了便捷的支付方式。

第二，降低交易时间和资金成本。闪电网络点对点的交易模式下，交易双方只需签署双方均认可的交易协议就可以提交，双方均在线的情况下实时就可达成。通道的持续时长不受限制，用户可在通道内反复交易，在交易结束后再将资金分配状态广播到主链确认资金分配。闪电网络路由手续费极低，约为主链交易手续费1%-20%。

第三，扩大BTC生态。BTC生态一直未能发展出像以太坊的去中心化应用生态，应用场景始终局限于支付及价值存储。闪电网络可以贡献更多元的应用场景，为扩展BTC生态做出一个正向的循环。去年，开发者社群开展了许多闪电网络的扩展技术及相关服务来解决应用痛点，包含瞭望塔、潜交换、原子多路径支付及中微子协议等。这不但解决了数据隐私问题，也提升了可用性。2020年闪电网络有三个技术及应用的进展：节点身份验证、数据传输网络及BTC衍生品，提升了上层应用开发的基础。

闪电网络瓶颈

虽然闪电网络应用持续进展，但目前尚有三个瓶颈未克服。

1.节点与资金集中

由于闪电网络开关通道费用的设计，用户多开一个通道就多一笔开关通道费，且各节点的服务高度同质化，不同之处主要是连接其他节点数量多寡。因此，用户倾向找一个较多连接其他节点的节点，这样不仅交易较容易成功，所需支付的通道费也越低。从经济层面考虑，中心化超级节点是用户较为理想的选择。

但超级节点也导致资金集中的问题，据统计数据表示，闪电网络从2018年至2019年中资金分布并不均衡: 10%的节点承载了80%的资金，而50%的节点持有了99%的资金。集中化的节点也会造成路由路径缩短，虽然能够提升交易效率，但也导致隐私及单点故障问题。

2.网络安全及稳定性

闪电网络节点之间由多个首尾相连的支付通道串联起来形成的支付路径，并通过哈希时间锁定合同（HTLC）进行条件支付。HTLC 允许参与者通过无信任的中间节点来付款，以确保他们中的任何一个都不会窃取资金。如果中间节点试图窃取资金，则另一方可以在有限的时间内将交易广播至区块链以索取资金。

攻击者可以通过同时创立源节点及目标节点(交易双方)，来窃取中间节点的资金。假设 Bob 设立两个节点意图窃取中间节点 Carol 资金，Bob 会向 Carol 提供原像R，以获得 Carol 资金。并且，Bob 会在 Carol 向同样是 Bob 设立的源节点提供R并试图获取资金时，直接关闭通道拒绝交易，迫使 Carol 需要在一定的时间内将交易广播至区块链索要资金。而当 Bob 向多条路径同时发起攻击时，将会有大量中间节点向BTC主链索要资金，区块链将会拥塞。Bob 便可利用区块链拥塞来窃取在截止日期之前未领取的资金，完成攻击。

3.路由可扩展性

闪电网络为高隐私性而实行洋葱路由。在洋葱路由下，每个节点只知道前后两个节点的地址，没法重新还原整条链或确定收款人的身份，中间方只在掌握须知信息的基础上进行传输。实际操作中的问题在于，无法得知究竟哪个节点在线，哪个节点能连通到目的用户。

一旦中间有节点发送失败，发起交易的用户除了要重新发送交易以外，还要从起始节点开始重新计算费率，导致时间浪费及用户体验下降。当网络规模扩大后，全网节点的连接信息和可支付金额信息如何实时更新会成为一大挑战，且路径余额分配的选择等等都会带来扩展性问题并制约闪电网络的发展。 

总结

闪电网络从技术角度设计和实现仍处于相对早期的阶段，未来的技术发展重心将聚焦在支付网络的稳定性、隐私性及可用性，逐渐向主流金融行业及企业应用发展。

随着闪电网络的持续增长，预计将看到新的企业和应用程序接受BTC闪电网络支付。闪电网络提供了完美的支付手段，具有即时的低成本交易，所以更多的企业开始使用它只是时间问题。闪电网络上的BTC交易将是互联网上小额交易的未来。