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理解閃電網絡:構建網絡

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在上一篇文章中,Alice 和 Bob 建立了一個雙向的支付通道。現在,Alice 想要給一個第三方 Carol 支付 1 btc。

一般來說,Alice 和 Carol 需要在彼此之間開設一個支付通道。但實際上并不需要。因為 Bob 和 Carol 之間已經有了一個通道,所以 Alice 可以通過 Bob 給 Carol 支付。

具體來說,Alice 可以給 Bob 支付 1 btc,而 Bob 再支付 1 btc 給 Carol。

但是,Alice 實際上并不信任 Bob,或者 Carol 并不信任 Bob。她擔心把錢給 Bob 之后,Bob 不會給 Carol;又或者,他把錢給了 Carol,但 Carol 謊稱自己壓根沒見到錢,而 Alice 也不知道該找哪個來追責。

因此,Alice 希望能保證,僅當 Bob 給了 Carol 1 btc,自己才需要給 Bob 支付 1 btc。

當 Alice 要給 Carol 支付 1 btc 時,她讓 Carol 先生成一個秘密值(一個隨機的數字串)并把對應的哈希值發給她。Alice 也告訴 Carol 可以用這個秘密值跟 Bob 交換 1 btc。

與此同時,Alice 把從 Carol 處得到的哈希值發給 Bob,并告訴 Bob 如果 Bob 能提供對應于這個哈希值的原始值,她就會給 Bob 1 btc(這個原始值當然只有 Carol 擁有)。

所以 Bob 找到 Carol,用 1 btc 換來了 Carol 的初始值。

然后,Bob 找回 Alice,提供這個初始值。Alice 因此知道了 Bob 一定給過錢了,也就是 Carol 肯定已經收到了 1 btc,于是就把錢給了 Bob。

皆大歡喜。

幾乎,啊,幾乎是皆大歡喜。

在這種 “過家家” 的情形下,中間人 Bob 還是需要新人 Alice 和 Carol。Bob 必須相信 Carol 給他的是一個真正有用的值(不然錢都給了就拿不回來了),而且要相信 Alice 真的會給他 1 btc,假如他能提供對應于哈希值的原像的話。

這時候,我們就需要哈希時間鎖合約(HTLC)啦!

哈希時間鎖合約

哈希時間鎖可以讓 Alice 和 Bob 用秘密值來交換 btc(當然 Bob 和 Carol 也需要這個,但我們先按下不提)。

為了使用哈希時間鎖,Alice 要將 1 btc 發送至一個新的多簽地址,而非直接發送給 Bob。這個地址中鎖定的 btc 可以通過兩種方式解鎖。

第一種方式是 Bob 將自己的簽名和秘密值一起發送至該地址。

第二種方式是 Alice 將自己的簽名發送至該地址。但是,這個方式存在?CLTV 時間鎖限制:Alice 必須等待一段時間(例如兩周)才能簽署并廣播交易取走這個 btc。

也就是說,Bob 有兩周時間來創建一個包含簽名和秘密值的交易,并廣播該交易,將多簽地址上的 btc 發送給自己。這樣一來,這筆交易就有了保證。只要 Bob 能提供秘密值,他就能取走 Alice 的 btc:在比特幣網絡公開廣播該交易可以讓 Alice 看到它。

如果 Bob 沒有在規定時限內提供秘密值,Alice 就可以取回她的 btc。就這么簡單。

再說回網絡,因為這是哈希時間鎖合約真正發揮作用的地方。

如上文所述,不僅 Alice 和 Bob 之間有哈希時間鎖合約,Bob 和 Carol 之間也有。因此,如果 Carol 向 Bob 索要 btc,Bob 也可以從 Carol 那里取得秘密值。這些在區塊鏈上都是可見的。

因此,如果發生這種情況,Bob 也一定可以從 Alice 那里拿到 1 btc。Bob 可以將從 Carol 那里拿到的秘密值在鏈上公開,發送至他與 Alice 的哈希時間鎖合約,然后取走多簽地址上的 1 btc。這兩個狀態通道有效地關聯了起來。

最后要強調的一點是,Bob 必須在有效期內從 Carol 那里拿到秘密值,否則 Alice 就有可能取回多簽地址上的 1 btc。如果等 Alice 取回 1 btc 之后 Bob 才從 Carol 那里拿到了秘密值,Bob 就會被卡在中間進退兩難。因此,Bob 和 Carol 的哈希時間鎖合約必須比 Alice 和 Bob 的先到期(例如,前者的時限可以設成 10 天,而非兩周)。這就是為什么哈希時間鎖合約需要 CheckLockTimeVerify(絕對時間鎖)而非 CheckSequenceVerify(相對時間鎖)。

最后還有一個問題需要解決:要保證閃電網絡的可用性,所有這些必須在鏈下完成。具體是如何實現的將在本系列第三篇文章中揭曉。

原文鏈接:

https://bitcoinmagazine.com/technical/understanding-the-lightning-network-part-creating-the-network-1465326903

作者:?AARON VAN WIRDUM

翻譯&校對: 閔敏?&?阿劍

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