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制约比特币闪电网络生长的五个局限

admin1周前8

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说句真话,我对闪电网络挺有信心的,这是比特币协议客栈里我最喜欢的部门,多年来我一直亲热关注它。若是闪电网络不存在了,我会继续持有比特币,但对比特币的未来潜力则不会那么乐观了。

(注:闪电网络的发生源于解决比特币网络的拥堵问题,比特币开发团队为此萌生了一个想法——在比特币主链上确立第二层生意网络,即闪电网络。详细原理为:生意双方都抵押一部门资金到一个多重署名的地址上,资金需要双方同时出具私钥才气提出。在闪电网络里,双方的生意历程不会被纪录在链上,只有最终的效果即一笔生意会纪录在主链,这相当于只需要一次排队,大大削减了链上记账的流程和手续费。)

原理上,闪电通道实在很简朴:

然则闪电网络不仅仅只是双方之间的一些直接的联系。这些单通道可以与其它单通道毗邻在一起,形成一个伟大的相互毗邻的支付网络。这是一个异常天真的系统,可以在其它无关的当事人之间举行支付。话虽云云,我看到有许多瑕玷和局限性,但除了开发团队和一些手艺用户之外并没有获得普遍的认可或讨论。

状态治理问题

闪电通道现实上只是一组预先签署的生意。我没有涉及到的是允许它事情的激励模子。生意一旦签署,你将永远无法收回。它将永远存在,而且始终是有用的比特币生意,除非你将该比特币用于差其余生意(你不能将比特币破费两次;一旦生意破费了一些比特币,任何其它实验对这些代币接纳行动的生意都将无效)。现在,由于闪电通道是2对2多重署名,任何一方都不能在没有另一方互助的情形下签署新的生意。这意味着没有另一方的互助,你无法使你在链上举行的所有其它预署名生意无效。好比你们两个一起开了这个通道,以是你们必须一起更新。若是任何一方可以片面接纳行动,那么你们中的一小我私人就可以窃取所有资金。

每次双方在他们的闪电通道交流资金时,Bob向Alice发送1000个比特币,他们天生一个新的预署名生意,反映他们更新的余额。若是各方都显示得友好,他们将只保留最新的预先签署的生意,由于之前的生意将不再反映准确的余额。若是双方都想兑现,他们可以使用最新的预先签署的生意,以链上比特币的形式向双方支付当前余额。

但若是另一方不友好呢?若是Bob通过将资金发送给Alice而花掉了他的那部门资金,但现在想要使用先前的预先署名生意将其兑现,该生意仍然显示了其通道的所有资金?我们用“责罚密钥”来解决这个问题。这允许你有用地使所有之前的预署名生意无效,而现实上不必每次都真正使它们在链上无效。

一旦双方用更新余额的新生意取代了旧的预先署名生意,他们也会交流责罚密钥。该系统的设计是这样的,若是其中一方试图执行旧的生意,另一方的罚款密钥是启用的,并可用于索取通道中100%的资金。至关主要的是,预先署名的生意有一个内置的时间锁,以是在生意可以在比特币区块确认之前,另一方总有时机使用责罚密钥。现实上,你并没有使现有的预署名生意无效,你只是在激励另一方不要使用它们。若是他们想偷,而你捉住了他们,你就能拿走他们所有的钱。

这引入了一种扩展动态,我以为对手艺不熟悉的用户不太领会这种动态。每次你们中的任何一个破费一个比特币,你都市用一个新的生意替换一个预先签署的生意。然则你仍然需要保留每笔旧友易的一些信息,以及与该特定生意相关的责罚密钥。以防你不得不使用它来责罚不忠实的通道对手。没有设施阻止这种情形,由于若是通道生意对手要实验关闭旧友易的通道,你需要该生意的责罚密钥才气住手和责罚他们。这意味着你必须保留与他们举行的每笔生意的所有相关数据。

我信托许多读者都在翻白眼,“这没什么大不了的,硬盘很廉价。”让我们看看这种动态可能导致的问题的所有差异方式。不外在此之前,我想提醒人人闪电网络的一个焦点假设:开通通道的想法是尽可能长时间地保持开放,以便在发生链上用度之前最大化从中获得的价值。因此,理想情形下,用户希望打开一个通道并保持很长时间的开放。

让我们以移动用户为例:比特币并不是人们手机上唯一存储的器械。人们会用手机摄影、下载音乐、视频、应用程序和等。我信托你们大多数人都很熟悉由于空间不够而不得不从存储库中删除一堆器械的情形。只要你在生意,你的闪电钱包必须存储的数据就会一直增进(直到你关闭你的通道)。最终,这将与你想要存储在手机上的其它器械发生冲突,在那之后,最终会到达你手机的存储上限。记着,必须保留100%的数据,否则你的闪电通道要保持开放可能不。

现在让我们思量路由节点。这个名字说明晰一切。这些节点被设置为闪电网络的高速公路,起劲通过全心治理的通道举行大量地支付。同样的基本逻辑,只管在这种情形下,很有可能有人为了运行他们的闪电节点而购置了装备。然则固然,路由节点会更频仍地更新通道余额,因此若是它是一个乐成的路由节点,其增进率将远远跨越移动钱包的增进率。请注重,你必须存储的要害义务数据越多,冗余存储的成本就越高,这样装备故障就不会导致亏损。

最后,我以为这种动态确实会导致一些问题的泛起,即瞭望塔(watchtower)。大多数人将无法24小时全天候在线以确保他们的同志对手不会试图诱骗他们。这就是瞭望塔的用武之地,他们会为你看守器械。然则为了做到这一点,他们需要存储你所做的所有相同数据,以便在他们作弊时能够责罚你的生意对手。瞭望塔还没有开发或部署,但从久远来看,它们是人们平安使用闪电网络的绝对要害基础设施。

瞭望塔可以通过三种方式事情。首先,一个无私的瞭望塔,为你盯着链上情形而得不到任何回报。其次,只有在你的生意对手作弊而且他们必须对其举行责罚时才气获得待遇的瞭望塔。最后,一个靠存储数据和考察链上情形而获得待遇的瞭望塔。思量到每个用户的数据将永远连续增进,直到通道关闭,你看到了问题了吗?在第二个和第三个模子中,通道打开的时间越长,用户的用度将最先增添以支付瞭望塔的数据存储成本。这将是用户必须支付的一种隐藏用度,可能会增进到疯狂的水平。

对于那些仍然以为这基本不是一个实质性的规模问题的嫌疑论者,在一个闪电网络仅仅用于适度的一样平常生意的天下里,好比咖啡和晚餐,那我赞成你说的不实质性。但在这个天下中,闪电网络的主要用例是通过整个互动实时完成的微生意和流媒体支付,例如每分钟甚至每秒钟向广播者发送流支付,在这种情形下我以为不实质性是不确立的。

值得庆幸的是,这个问题将通过提议的比特币协议升级解决,称为ANYPREVOUT和基于eltoo的闪电通道,这将允许单个牢靠巨细的数据块完成与责罚密匙现在相同的抑制机制。然则直到该功效进入比特币,当前的闪电通道都存在这个扩展问题。

HTLC(哈希时间锁定合约)问题

接下来的两个主要问题围绕着HTLC(哈希时间锁定合约)。这些是添加到预先署名生意中的新输出,示意“若是你知道一个隐秘,你可以要求付款,否则发送方可以在守候一段时间后收回它。”它们使用哈希锁和时间锁。这就是支付若何通过闪电网络在多个跳间可靠地转发,最后的吸收者要么宣布隐秘,每个通过他们的通道转发付款的人可以索赔他们的欠款,要么吸收者不宣布隐秘,在守候一段时间后,每小我私人都获得退款。

这种结构对扩展有两种影响:

1) 一个通道可以在任何时间转发若干个HTLC。

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2) HTLC的最小值,由于若是转发中止,它们最终必须在用度上经济地在链上解决。

一个闪电通道一次只能转发云云多的HTLC,由于每个HTLC都必须由最近的预署名生意中的现实输出示意。这不是信用系统,我们不会在比特币或闪电网络中举行再抵押。你只能转发最终由你的通道具有可证实声明的特定链上输出支持的索赔。而且由于比特币生意自己有最大巨细限制,以是生意可以拥有的HTLC数目也有限制。若是一笔生意有更多的HTLC,那么它就不是有用的比特币生意,因此会使通道处于一种新鲜的状态,在这种状态下,每个有用的预署名生意(在到达483限制之前构建的生意)都将允许其他人窃取你的钱,而且当前的任何预署名生意(在483限制之后构建的生意)都不能用于忠实地关闭通道。除非找到此问题的解决方案,否则它会显示一次可能通过一个闪电节点的HTLC数目上限,这最终会导致整个闪电网络在任何给定条件下可以转发若干HTLC的上限不平均。

链上动态也将HTLC的价值思量在内。若是一个HTLC只转发10个比特币,但添加HTLC输出将破费100个比特币的链上用度,若是有需要,你真的能在链上强制执行吗?谜底是否认的。由于在链上执行它现实上会损失你的钱,没有经济念头去执行它,而且在高收费的环境中,确实没有一个合理的点来首先确立HTLC。从耐久来看,用度很可能会连续上涨,因此这将影响HTLC通过闪电网络合理路由的价值。

这个问题确实存在一个解决方案,但它有自己的权衡和瑕玷:即打包支付。这个想法不是一次性使用一连串HTLC路由支付,而是将其剖析为多个不使用HTLC的单独支付。这使你可以一遍又一各处将一小部门付款推送给预期的吸收者,直到完成为止。然则由于没有HTLC,你的任何小额付款数据包都可能被完全扯掉。若是有任何一条支付失败,你可以住手使用当前的蹊径并寻找另一条路。问题是,若是部门支付失败,你不知蹊径由链上应该找谁认真。因此,你必须重新最先重修一条新蹊径,不要信托先前蹊径中的任何人。

支付延迟

每次闪电支付通过网络传输时,所有涉及的节点都必须签署从路由最先到竣事的其通道的更新两次。一旦使用HTLC设置支付,并再次当HTLC被祛除和结算。这就引入了一种“最弱环节”的动态,即支付现实祛除的速率。若是你是闪电的频仍用户,你可能会注重到这一点;有时钱包需要几秒钟(或者差的情形下需要几秒钟)才气真正通过并更新余额。我唯一熟悉的高清钱包(light wallet)是Breez,凭证我的履历,它可能需要5-20秒的时间,在点击发送后才气真正完成。

现在,这只不外是一个稍微的用户体验小问题,与不得不尴尬地站在收银机前守候信用卡购置获得授权没有什么差异。然则回忆一下上面提到的分组支付的建议,以解决金额太小而无法使用HTLC的问题。作为一个异常小的、不停增进的网络,使用HTLC推动非小额支付金额,这种延迟是一个显著的问题。现在想象一下,若是不是单个HTLC的两轮署名,而是有数百轮署名来将相同的支付分成单个微支付巨细的金额。

就用户体验而言,这是一个更大的问题,同时也是路由节点的扩展瓶颈。加密署名操作异常快速和廉价,但在一个同时构建闪电以促进种种小额支付和流支付用例以及更传统的大额支付的天下中,也必须剖析成小额支付巨细的比特币,这也成为路由节点的一大瓶颈。从久远来看,这种动态很可能会抹杀在廉价硬件(例如Raspberry Pi或其它单板盘算机)上运行有利可图(甚至足够可靠以被普遍使用)的路由节点的想法。

通道数目的可行性

HTLC并不是闪电网络中受到链上用度的颠簸或稳固上升的严重影响的唯一器械。闪电通道自己也成为了这种动态的受害者。假设你想打开一个容量为10美元的的闪电通道,但这笔生意的连锁用度将为1美元。该通道一最先就要收取10%的用度。然而,若是你资助一个通道为100美元,你的现实收费只有1%。这为试图直接与闪电网络互动的人们缔造了一个异常真实的市场层。若是开通一个通道的有用收费过高,他们就不会开通该通道了。

对这种动态的唯一真正的权衡或解决方案是时间。若是你只有10美元而不是100美元,而且不想支付10%的用度,那么你就会以较低的用度提交你的通道开放生意。你继续守候。守候时间将取决于实时比特币收费市场和内存池(mempool)的积压情形(比特币矿工从内存池中选择用度最高的生意,直到他们的候选区块装满)。在好的情形下,守候可能只会多花几个小时。在糟糕的情形下,你可能不得不等几天或几周。在极端生意需求的时刻,内存池甚至可以祛除用度最低的生意,以确保你的通道永远不会打开。凭证现在闪电通道的事情方式,这个守候游戏真的是解决这个问题的唯一解决方案。

高有用费率另有另一个寄义:对于不想支付高有用费率的低价值通道来说,用来保证某人可以责罚旧的预先署名生意的时间锁(timelock)必须要长得多。时间锁的所有意义在于,你可以有用地跳过行列,并击败你的通道互助同伴来申请资金。然则,若是你不愿意或不能为你的声明支付可能很高的用度以快速执行,那么你需要将缓慢的低用度生意的分外守候时间编码到你的预署名生意中。随着时间的推移,这可能会导致低价值通道在链上打开和关闭的守候时间更长,并需要更长的时间锁准时间,以确保这些低价值通道所有者在恶意通道的情形下不会因偷窃而损失款项。

取决于Tor网络

纵然是非手艺用户也应该知道闪电网络的主要瑕玷之一:你必须在线才气使用它,由于发送和吸收是一个交互历程。这意味着对等方需要IP地址才气相互通讯。必须将你的IP地址公然给你的频道对等方是一个很大的隐私问题,若是互联网服务提供商(ISP)想要窥探相互通讯的IP地址,则还可能还要面临审盘问题。

Tor险些是现在解决这个问题的首选解决方案。问题是Tor自己自己就有许多问题。它依赖于一个由自愿者运营的完全基于信托的声誉权威机构。这些“目录服务器”由项目成员运行,Tor节点可以在这里找到网络上的所有其它节点来构建Tor电路。这些实体的可信度是允许你通过Tor节点的基础,这些节点并不知道你的信息在网络中的整个路径。

Tor还受到许多攻击破绽的影响。漫衍式拒绝服务(DDoS) 攻击在Tor中比在更普遍的互联网上更难处置。有一些专业服务可以处置通例互联网上的大量流量岑岭。也可以拒绝来自未屏障互联网上的恶意端点的流量。但在Tor网络中,凭证设计,你不知道流量来自那里,因此 DDoS攻击更难处置。这现实上是一个系统性问题,Tor开发职员现在正在思量集成匿名代币或事情量证实(如哈希现金hashcash)以应对这些攻击向量。由于网络云云容易受到这些类型的攻击,因此对在Tor上运行的闪电节点的可靠性提出了质疑。

Tor与闪电网络交互的最基本的弱点甚至比网络中止或必须信托Tor目录 *** 的风险更大。Tor毗邻是很容易识其余,以是你的互联网服务提供商或 *** 可以完全阻断毗邻Tor的能力。显然,在天下上大多数地方,这种情形不会发生,但很容易发生。可悲的是,最有可能发生这种情形的地方是那些最需要珍爱小我私人隐私的威权国家。伊朗也曾试图封锁Tor网络,但被Tor网络开发商乐成否决。在已往十年左右的时间里,俄罗斯和法国都出于差其余缘故原由提出了封锁Tor网络的话题:俄罗斯和法国针对的是儿童色情,以应对恐怖袭击。

更多的手艺读者可能会知道Tor上的桥接节点(bridge nodes)。这些有点像特殊的Tor节点,它们不像通俗节点那样公然宣传自己,允许无法直接接见Tor的用户通过这些桥节点举行毗邻。然则桥接节点也不能幸免于受到攻击、识别和屏障。最终,若是国家或互联网服务提供商想要对Tor网络施加压力,它就会酿成一个猫和老鼠游戏,会酿成进一步降低Tor的可靠性,作为一种私下快速无缝比特币支付的方式。

总结

闪电网络对于比特币协议客栈来说是一个真正惊人的提高飞跃。它是对区块链结算机制的可伸缩性扩展,它缔造了区块链的指数吞吐量收益,而不是仅仅依赖区块链自己来处置生意。但就像区块链自己一样,它也有其局限性。这不是一颗灵丹妙药,也不是解决每个问题的设施,也不是没有自己的瑕玷,但没关系。

在闪电网络在主网上上线之前,比特币已经存在了9年,存在种种开放式或未解决的存在问题和扩展问题。但它仍然存在,仍在被使用。比特币并不仅仅由于问题是开放式的或未解决就消逝。开放式问题意味着我们没有对自己说谎。这意味着比特币正在认可事物的现实瑕玷并寻找解决方案。这不是心理战术或攻击,这是一件好事。这就是事物变得更壮大和进化的方式,认可其当前的局限性并寻找逾越它们的方式。

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