閃電網絡中的 Submarine Swap_比特幣

有關 submarine swap（“潛水艇互換”）的討論已經持續好一段時間了，而且已經出現了有意思的產品和服務。那么，Submarine Swap 到底是什么，又是怎么工作的呢？本篇文章就要講解這個問題。

要理解 submarine swap，我們先要知道什么是 HTLC：哈希時間鎖合約。名字很唬人，但實際上很容易理解。而且，理解 HTLC 不僅僅是理解 submarine swap 的關鍵，也有助于理解閃電網絡本身。

假如你是高貴的 Bictoiner，擁有 1 btc，你把一些錢轉給了你的朋友 Martin 持有的地址。（得到你的支付之后）在花費這些比特幣時，Martin 需要證明自己擁有這個地址所對應的私鑰。這就是比特幣最基本的工作形式：Martin 證明自己擁有私鑰，然后就能花費那些錢。

我之所以說這事 “最基本的工作形式”，是因為你可以給 Martin 的使用行為添加更多的約束條件。實際上，你可以加入條件，要求 Martin 必須在一段時間內提供一個特定的秘密數據，否則就不能花這筆錢。一旦超時，這筆比特幣就只能用另一組密鑰（比如你自己的密鑰）來使用了。

數據：比特幣閃電網絡節點數量一年翻了三倍:在主要的加密貨幣交易所和支付應用程序采用了閃電網絡技術之后，閃電網絡節點數不斷上漲。Bitcoin Visuals的數據顯示，從2019年4月到2020年4月，閃電網絡節點的數量僅從4000多個增加到5000多個。但不到一年時間，在3月24日，閃電網絡節點突破10000，達到10084個。此后數量仍然一直增加，據1ML數據，截至4月8日，閃電網絡節點達到18960個，在過去30天內增加了8.13%，比起去年4月翻了3倍。[2021/4/8 19:57:40]

這個秘密數據是怎么來的？始作俑者是誰？這不是太重要。只有一點區別，如果這個數據是 Martin 自己創造的，那在使用這筆資金時就不會遇到任何障礙。但如果這個數據是別人創造的，那 Martin 就只有找到這個人、要到這個數據之后才能使用這筆資金。

無論如何，只要 Martin 知道了這個秘密數據，他就會盡快花掉這筆錢，哪怕是發給自己持有的另一個地址也好，以免超時。我們把這個動作叫做 “申領資金”。

閃電網絡節點數量已達18365個:金色財經報道，據1ML.com數據，目前，支撐網絡的節點數量達到18365個，相較30天前數據，環比上漲7.71%；通道數量為40516，相較30天前數據，環比上漲6.5%；閃電網絡承載能力目前為1163.6BTC，約合6000.49萬美元。[2021/3/25 19:18:22]

你看，這就是所謂的哈希時間鎖合約了：它是一個要求資金的接收方在一段時間內證明自己知道一個特定的數值，否則就無法花費這筆錢的合約。

事實證明，可以增加這種條件，讓許多非常有趣且有用的功能得以實現，其中之一就是 “連鎖支付”。這種功能對鏈上的交易來說可能用處不大，因為你畢竟可以把錢直接支付給最終的接收方。但對閃電網絡來說就非常有用，因為閃電網絡是由一對一的支付通道組成的，要讓每個人都能給另一個人直接支付是非常低效的。

因為在路由網絡（比如閃電網絡）的語境下會更容易理解 HTLC 的作用，我們會先看一些鏈下支付的例子。不過，請記住，HTLC 在鏈上和鏈下交易中都能實現。甚至在別的區塊鏈，比如萊特幣中，也能實現。

動態 | 比特幣閃電網節點數量已達11605個:據1ML數據，當前比特幣閃電網絡節點數為11605個，過去30天內增加4.09%；通道數量為36308個，過去30天內增加1.2%；網絡容量達到896.58個BTC，過去30天內增加1%。[2020/2/23]

假設你要給 Sandra 支付 1 btc，但你們之間沒有支付通道；只有 Bob 跟你們倆都分別開設了一個支付通道，可以轉發你的支付給她。這種連鎖支付會遭遇什么問題呢？

如果沒有哈希時間鎖，事情可能在兩個環節失控，就取決于誰先支付了”

但如果有了哈希時間鎖，Sandra 可以生成一個只有自己知道秘密數據，然后告訴你可以放心地轉賬給 Thomas，只是這筆資金有一個附加條款，Thomas 必須能在給定時間公開這個秘密數值，否則這筆錢會重新回到你手上。Sandra 可以在閃電網絡收款請求中使用二維碼給你這個指示。她完全無需把秘密數值透露給你，因為，即使你對這個數值一無所知，也可以知道 Thomas 公開了 Sandra 的數值（錢會被取走）。

動態 | 閃電網絡節點數量達10647個:1ML.com數據顯示，閃電網絡節點數量呈持續上升趨勢。目前，支撐網絡的節點數量達到10647個，在過去的30天中上漲了3.14%，而通道數量為35059，在過去的30天中下降了0.35%。閃電網絡承載能力目前為832.24BTC，約合608.04萬美元。[2019/12/2]

現在 Thomas 可以給 Sandra 發送 1 btc，但是附上了一摸一樣的條款：Sandra 必須在給定時間內揭示這個秘密數據。Sandra 自己知道這個數據，因此當然可以取走這個錢。然而，在她申領資金的那一刻，這個秘密也隨之暴露，Thomas 也就知道了這個數值，因此可以申領你給他的資金了。

結果就是，你成功通過 Thomas 支付給了 Sandra，無需信任他們，也沒有人會面臨風險。現在你和 Thomas 都知道了 Sandra 所生成的秘密值，你也可以用它作為一種 支付證明，因為 Sandra 揭示它就獲得了支付給她的資金。注意，這里的的超時機制是很重要的，它充當了應對 Sandra 拒絕或不能揭示這個秘密值時候的 “退款” 措施。

金色相對論 | 比太錢包文浩：閃電網絡對于未來的區塊鏈生態會有徹底的顛覆作用:在本期金色相對論之“閃電網絡：Hello，TPS”上，金色財經合伙人佟揚對話比太錢包創始人文浩，針對閃電網絡如果興起會在比特幣經濟體系中增加更大的流通性，這將對比特幣和加密貨幣發展有哪些影響的問題，文浩表示，三年前當我第一次和阿彪、東叔深入討論閃電網絡技術的時候，當時我們幾個就有了個共識，即“閃電網絡白皮書”是數字貨幣世界里既中本聰白皮書之后第二重要的論文。閃電網絡對于比特幣和加密貨幣可以說會有巨大的影響，對于未來的區塊鏈生態會有徹底的顛覆作用。閃電網絡的主要場景是支付，我們都知道，區塊鏈上的資源總的來說還是受限的，無論是比特幣區塊大小之爭所導致的BCH分叉事件，還是后來從以太開始到 EOS/TRX 等公鏈所發展出來的高TPS概念，其實本質上還是為了能更好的滿足用戶低成本、高效率支付的需求，但鏈上解決這一需求其實是永遠受限的，哪怕是像EOS，仍然要受到鏈上資源（CPU、內存能）的限制，閃電網絡可以說是很牛逼的從另一個角度徹底的解決了這一需求，其意義是革命性的。隨著閃電網絡的發展，比特幣支付將真正接近甚至達到支付寶、微信支付的體驗，這樣講大大擴展比特幣支付場景的適用范圍，并且隨著真實支付需求的發展，比特幣的流通性將大幅提升，比特幣等數字貨幣將更多的從“炒”的場景進入到“用”的場景，用戶行為將從交易所轉移到錢包、支付等真實的應用場景，這對于數字貨幣發展的意義顯然是巨大的。另外，由于閃電網絡去中心化、無需信任的特點，基于閃電網絡模型還可以擴展出跨鏈去中心化交易的模型，這將從另一個角度對當前的中心化交易所以及單鏈去中心化交易所產生顛覆式的影響，大家可以設想一下，您未來可以無需信任的通過閃電網絡模型跨鏈的交易 BTC/ETH/EOS/USDT，成本近乎為零，都是瞬時成交的，不用存幣，不用提幣，不用擔心平臺跑路，這對于區塊鏈世界的發展顯然也將是革命性的。[2019/3/7]

哈希時間既可以用在鏈上交易中，也可以用在鏈下交易中。實際上，它可以用在鏈上的支付方和鏈下接收方之間的連鎖支付中，反過來也可以。這就是所謂的 “潛水艇互換”。

假設你想在閃電網絡中為某事支付，到又不想自己手動管理一個通道。那么 submarine swap 讓你可以使用鏈上的比特幣給閃電網絡的收款請求支付，只需通過一個 “互換服務提供商”。這是怎么做到的呢？

閃電網絡的收款方可以生成一個二維碼，來提示你設置給予互換服務提供商的資金的申領條件。這樣你就可以放心地在鏈上把比特幣發給互換服務提供商，附上哈希時間鎖。

互換服務提供商沒法立即使用你發給他的錢，因為他還不知道哪個秘密值。相反，他要通過閃電網絡給收款方轉賬，附帶一摸一樣的申領條件，要求收款方公開這個秘密。

收款方知道這個秘密數值，但要領走這筆資金就只能暴露這個秘密，這時候，服務商也就知道了這個秘密，可以申領你支付給他的資金了。服務商和收款方皆大歡喜，區別只在于服務商要在鏈上申領資金，而收款方在鏈下申領。

潛水艇互換可能是人們嘗試閃電網絡支付最簡單的手段。雖然你還是要支付鏈上手續費，整個支付流程也很像鏈上支付，但收款方可以是即時到賬的（跟具體的實現有關）。如果你想開一個閃電網絡通道，也需要發起一筆鏈上交易。考慮到我們現在還在閃電網絡早期，有一個易于上手的玩法是很重要的。這也是為什么我們在 Muun Wallet 中實現了潛水艇互換。

潛水艇互換對于想把部分資金從鏈上轉移到鏈下（或者反之時），也很有用。舉個例子，靠閃電網絡來收賬一周之后，店家可能需要一些鏈上的比特幣來償還賬款。Loop Out 提供了一種支持反向潛水艇交換的方法，執行時可以重新調整通道內的余額平衡并獲得入賬容量。

最后，給定潛水艇互換也可以在其它鏈上實行，你可以使用其它幣，比如萊特幣（手續費更低且上聯速度更快）來做閃電支付，或者給自己的通道提供更多流動性。

潛水艇支付的觀念來自 Lightning Labs 的開發者 Alex Bosworth 和 Olaoluwa Osuntokun，如今獲得了越來越多的熱度。雖然不無缺點，它可以幫早期的網絡解決兩大問題：流動性和接受度。

有關閃電網絡，這里還有一些閱讀材料：

Rebalancing: The Key to the Lightning Network

Rebalancing in the Lightning Network: Circular Payments, Fee Management and Splices

How Splices Impact Lightning Network Fees

The Inbound Capacity Problem in the Lightning Network（中文譯本）

原文鏈接: https://medium.com/muunwallet/a-closer-look-at-submarine-swaps-in-the-lightning-network-4417a2e8f93c作者: Florencia Ravenna翻譯: 阿劍

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