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闪电网络在2018年取得显著进展
评估闪电网络（LN）自推出以来的发展，我们可以看到一些令人印象深刻的进展和采用率的显著提升。目前，闪电网络拥有超过18,000个开放通道，通道内总金额接近487 BTC，这表明闪电网络作为点对点支付网络的进一步扩展潜力。
然而，在实现其全部潜力并获得更多商户和用户采用之前，闪电网络仍面临一些显著障碍。解决通道再平衡问题并拓展其设计空间将是未来网络采用的关键步骤，目前已有一些引人入胜的解决方案被提出。
闪电网络再平衡问题
再平衡问题源于闪电网络的双向支付通道设计和链上资金交易的需求。通道资金由双方在开启链下闪电网络时预先确定，称为通道承诺。
例如，如果Alice和Bob开启一个通道，Alice存入2 BTC，Bob也存入2 BTC，那么通道承诺就是4 BTC。Bob和Alice可以在这个链下通道内多次交换BTC，无需费用且几乎即时结算。
然而，交换金额取决于发送方的余额，因为不能超过发送方的余额，这使得链下闪电网络通道对于定期通过通道进行交互的实体来说非常方便。相反，对于一次性使用闪电网络通道的案例目前并不方便，因为通道的资金交易和关闭交易都需要链上费用和时间。
再平衡问题的功能限制在于用户希望通过闪电网络与多方或没有开放通道的方进行交易。如果Alice希望与Bob、Charlie和Daisy开启通道，她必须单独开启每个通道并存入固定金额。她无法处理与任何一方的大额交易，因为她的资金分散并被锁定在单独的通道中，这要求她根据支付对象和支付金额的动态变化不断开启和关闭新通道。
闪电网络通过使用哈希时间锁定合约（HTLCs）允许用户通过网络中的链式支付通道进行交易，从而解决这个问题。用户不需要明确地与他们希望交易的对方开启直接支付通道，因为HTLCs创建了两个交互方之间的中间节点作为路由节点的可能性。
最终，HTLCs和路由节点的潜力将闪电网络的容量扩展到用户不需要与网络上的任何人开启直接通道的程度，支付将根据协议自动在用户之间路由。然而，再平衡问题阻碍了这一目标的实际实现。那么，问题到底是什么？
如果Alice和Bob希望在不开启直接支付通道的情况下进行交易，他们可以在Charlie与双方都有开放支付通道的情况下进行交易。
例如，Charlie与Alice和Bob都有2 BTC的余额（总共4 BTC），而Alice和Bob与Charlie都有2 BTC的余额（发送余额）。
如果Alice希望向Bob发送1 BTC而不与他开启直接通道，她可以通过Charlie作为路由节点进行。然而，这要求支付链中的所有余额相应更新，导致以下余额。
Charlie与Alice的通道收到1 BTC，更新为3 BTC，而他与Bob的余额减少到1 BTC，因为他向Bob发送了1 BTC（来自Alice）。Charlie仍然保留4 BTC，但他与Bob的通道减少到1 BTC。随着交易涉及多方变得更加复杂，你可以看到问题的所在。
最终，如果Alice希望通过相同的支付路径再次向Bob发送1 BTC，Charlie与Bob共享的通道中的发送余额将为0 BTC，有效地禁用Alice和Bob之间的路由通道，因为它不平衡。他们可以简单地关闭通道并以新的余额重新开启，但这种方法无法很好地扩展，并带来了商户希望避免的不便。
由此产生的困境就是再平衡问题，随着更多中介和路由节点的参与，它变得更加复杂。路由节点为其工作收取小额费用，因此在问题的背景下，再平衡主要是他们的目标。已经提出了几种解决再平衡问题的方法，其中许多方法非常聪明，并提供了各种优势和不足。
解决闪电网络再平衡问题
虽然有几种提出的解决闪电网络再平衡问题的方法，但没有一种是完美的。提供一些知名方法的示例将让我们一窥这一领域的持续创新。主要有两种类型的方法可以规避再平衡问题：链上方法和链下方法。
让我们评估两种主要方法：链上的拼接和链下的循环支付。
链上方法
最直接的方法是开启和关闭通道，退款并重新开始。然而，这需要为每个通道支付链上费用和时间（以及链上确认时间），这是一个不便的解决方案。另一种使用链上方法的解决方案称为拼接，这是一种稍微更高效地利用链上开启/关闭功能的方法。
例如，让我们使用Charlie与Bob的通道中剩下1 BTC，Alice希望再次向Bob发送1 BTC的情况。在这个例子中，Alice现在与Charlie的发送通道中有3 BTC。
基于这种动态，如果Alice希望向Bob发送1 BTC，她无法做到，因为Charlie与Bob的发送余额中没有剩余的BTC。拼接使Charlie能够分两个阶段关闭他与Alice的通道并重新开启。
在拼接出阶段，Charlie关闭他与Alice的通道并退款3 BTC，同时在链上保留1 BTC，仍然相当于他之前的总共4 BTC。现在，通道中的设置将如下所示：
在拼接入阶段，Charlie关闭他与Bob的通道并添加在拼接出之后链上的1 BTC，导致以下动态：
Charlie现在可以再次在Alice和Bob之间路由1 BTC或更少的支付。然而，Charlie为拼接出和拼接入分别支付了链上费用。所产生的费用就是Charlie可以收取小额费用作为Alice和Bob之间路由节点的原因。
总体而言，拼接比关闭和重新开启各方之间的通道更高效，因为只有Charlie参与。尽管效率提高，它仍然会产生费用成本，并需要链上交易的确认时间，这对商户来说并不理想。这种模型的费用结构也导致了进一步的再平衡复杂性。
链下方法
另一种使用完全链下结构的通道再平衡方法称为循环支付，最好通过稍微更复杂的支付模型来理解。本质上，循环支付是通过指定的路由路径进行自我支付，其中节点通过链式链下交易而不是开启新通道来再平衡。
例如，Charlie希望在下图中重新平衡他与Bob的通道。循环支付实际上可以作为三角形工作，因为只需要至少3个节点参与。
在上面的例子中，Charlie将从他与Alice的通道中发送1 BTC（逆时针）通过箭头的方向最终在他与Bob的通道中收到1 BTC。结果，Charlie与Bob的发送余额现在为2 BTC。
Charlie随后可以从Alice向Bob路由2 BTC的支付，方向相反（顺时针）。Alice无法直接通过她与Bob的通道发送2 BTC，因为她在通道中只有1 BTC，但她可以使用Charlie将其发送给Bob。
随着更多节点和通道价值的增加，该过程可以成为基于费用结构的自我维持生态系统。再平衡节点完全在链下完成，不需要链上交易。路由节点可以随时通过简单地发起自我交易来重新平衡他们的通道。
然而，循环支付也有其注意事项。它们导致自支付周期中的路由节点收取费用。交易链越大，支付的费用越多。节点仍然不需要等待链上交易确认时间，但费用结构可能变得复杂，并受到支付链中路由节点余额的限制。
在这种生态系统中，如果商户长时间参与链，他们也会聚集大部分交换的BTC，因为他们只是接收而不是支付。这种系统最终可能产生竞争性路由和非商户不必要的大通道余额，以使其持续运行。
闪电网络的其他发展
克服闪电网络通道的再平衡对于闪电网络能够在用户无需彼此开启直接支付通道的情况下运行至关重要，这是其最强大的特性之一。想象一下，每次去新的咖啡店或快餐店都必须开启支付通道并存入特定数量的BTC。这种方法不仅对客户不便，对商户也不便。
最终，这些解决方案应该与其他发展协同工作，使用户能够无缝地使用闪电网络进行交易，而无需开启直接通道。唯一的要求是商户和客户都拥有与闪电网络兼容的比特币钱包。
随着闪电网络的不断发展，还有几个更重要的组件值得一提。具体来说，闪电网络还允许洋葱路由微支付以增强网络层隐私，闪电实验室在更新其9月份发布的闪电网络桌面应用的安全性方面取得了进展。
目前，闪电网络的用户体验主要面向开发者。新兴技术的高技术采用门槛是自然的，但闪电网络的UI/UX已经在迅速改进。Pierre Rochard提供了一些关于使用闪电网络的优秀指南，特别是与Joule——新的闪电网络Chrome扩展。
此外，潜艇互换的进展也应促进更轻松的通道填充和互操作性，这是增加闪电网络在商户中灵活性的重要考虑因素。Blockstream最近包括卫星兼容的闪电网络微支付，也是为没有互联网连接的用户迈出的重要一步，为许多没有银行账户的人开启了闪电网络的力量。
比特币的闪电网络在开发和采用方面都取得了显著的进展。路由链中的再平衡通道为网络实现其全部潜力提供了障碍，但最终应证明是其加速向可行和无处不在的点对点支付层发展的一个减速带。
