网络整体流动性不足

根据最新的mempool数据,比特币闪电网络目前有12,389个节点和48,000个支付通道,总通道容量为5,311.8 BTC。

闪电网络是一个点对点的流动性网络,要实现大规模应用,需要大幅增加节点数量、通道数量和通道容量,可能需要增长数百甚至数千倍。那么,我们如何吸引更多节点加入这个网络呢?

降低节点设置和维护的障碍

首先,降低设置和维护比特币闪电网络节点的难度非常关键,使没有技术背景的用户也能轻松运营这些节点。在比特币生态系统中,几个团队已经推出即插即用的硬件设备,如Umbrel的硬件盒子,支持运行比特币闪电网络节点。此外,Fi5Box不仅支持比特币闪电网络,还可以运行其他闪电网络(如CKB的Fiber Network)的节点,为用户提供无需维护的节点解决方案。

引入激励机制

其次,引入额外的激励机制对于促进闪电网络内部的正反馈循环至关重要。在开设通道时,资金会被锁定。例如,如果Alice想成为一个闪电服务提供商(LSP),她需要与100个个人开设通道,每个通道锁定1 BTC,总计100 BTC。这100 BTC只有在流通时才能产生收益;如果保持静止,就不会产生收入,因为闪电网络节点的收入主要来自交易费。费用结构计算为"基础费用+每Satoshi的费率",其中基础费用是每笔交易的固定收费,费率是每Satoshi收取的百分比。

根据mempool数据,比特币闪电网络的当前平均基础费用为950毫Satoshi(0.95 Satoshi),平均费率为764 ppm(每Satoshi收取0.000764 Satoshi)。这意味着对于一笔10,000 Satoshi(约0.0001 BTC,目前约6.50美元)的交易,路由节点收到的费用不到9 Satoshi。此外,闪电网络的交易量相对较低,许多交易不需要路由节点(即两方之间存在直接的支付通道)。因此,许多BTC持有者更倾向于将BTC存入交易所贷款或参与新兴项目的质押/再质押,而不是存入闪电网络赚取费用。

如果能引入更多激励机制,鼓励用户运行闪电网络节点或成为LSP,并激励BTC持有者将BTC存入闪电网络获得回报,就可能解决网络流动性不足的问题。随着闪电网络变得更加实用,它将吸引更多用户,增加交易量,提高路由节点的费用收入,这将进一步激励更多个人成为LSP,最终形成一个正循环。

目前,在比特币生态系统中,UTXO Stack宣布将转型为闪电网络的质押层,通过去中心化的质押协议提高流动性和收益模式。此外,UTXO Stack还将引入代币激励机制,鼓励用户质押BTC,从而增加闪电网络支付通道的流动性。

流动性分配问题

即使整体流动性短缺得到解决,如何有效分配这些流动性仍然是一个挑战。

例如,考虑Alice通过路由节点Bob向Carol进行支付。最初,Alice和Carol各有20,000 Satoshi,而Bob在每个通道中各有10,000 Satoshi。经过几次交易后,通道中的资金分布发生变化(为简单起见,我们不考虑Bob可能收取的费用)。如果Alice需要在不久的将来再次向Carol付款,她该怎么做?此时,Bob已无法路由该笔付款(即他与Carol的通道中没有可转移的资金),需要对他的通道进行再平衡。

这种情况在闪电网络的路由节点中非常普遍。节点运营商必须不断调整通道之间的流动性。如果一个通道在你这一端没有资金,你就无法发送付款;相反,如果所有资金都集中在你这一端,你也无法接收付款。

在这个例子中,一个解决方案是直接关闭Bob和Carol之间的通道,然后重新开设一个新的通道。但是,这种方法并不经济高效,因为关闭和开设通道需要在链上进行交易,需要支付比特币矿工费。闪电网络的最初设计目的是尽量减少在链上的操作,尽可能多地进行链下交易。如果闪电网络每天需要开设和关闭数百万个通道,比特币区块链将面临拥堵,矿工费也会飙升。

因此,比特币社区提出了几种创新性的解决方案来解决流动性分配问题:

潜艇互换

简单来说,潜艇互换允许用户将BTC从他们的通道发送到闪电网络中的一个互换服务提供商,后者再将等值的BTC发送到比特币区块链上的一个接收地址,反之亦然。用户可以将BTC从区块链发送到互换提供商,后者再从通道向指定的接收节点支付BTC。尽管这个过程涉及一个互换服务提供商,但通过使用HTLC(哈希时间锁定合约)实现了无信任。

潜艇互换还启发了一些后续协议,如通道余额调整协议PeerSwap,允许用户直接与他们的通道伙伴进行潜艇互换。在上述例子中,Carol可以充当互换服务提供商,Bob将BTC从区块链转移到Carol,Carol则从通道向Bob支付相应数量的BTC。具体步骤如下:

• Bob生成一个秘密值R(预映像)及其哈希H。

Bob在比特币区块链上创建一个HTLC,使用哈希H支付10,000 Satoshi给Carol,前提是他能在5个区块内揭示秘密R,否则资金将退回给Bob。

Carol在他们的支付通道中创建一个HTLC,使用相同的哈希H支付10,000 Satoshi给Bob,前提是他能在4个区块内揭示秘密R,否则资金将退回给Carol(为简单起见,我们不考虑互换提供商的服务费)。

• Bob使用秘密R解锁通道中的HTLC,取回10,000 Satoshi。

一旦Bob拿到资金,Carol也获得了秘密R,他可以用它来解锁比特币区块链上的HTLC,获得10,000 Satoshi。

与关闭一个通道并重新开设一个新的通道相比,潜艇互换只涉及一个链上交易,因此更加经济高效和无需信任。

• 拼接

拼接是一种链上再平衡方法,允许节点在一笔交易中关闭一个通道并重新开设另一个通道,从而调整通道中锁定的余额。如果一个节点锁定更多资金,这个过程称为"拼接进入";如果减少锁定的资金,则称为"拼接退出"。在前面的例子中,Bob和Carol之间的通道可以通过拼接进行扩展。

多路径支付(MPP)

多路径支付(MPP)技术允许将单笔支付拆分成多个部分,通过不同的路由同时传输。例如,如果Alice需要向Carol支付10,000 Satoshi,即使Bob无法路由该笔付款,Alice仍然可以通过路由节点David支付6,000 Satoshi,通过路由节点Eva支付4,000 Satoshi,成功完成10,000 Satoshi的交易。

多路径支付的主要设计目的是克服单路径支付的局限性,实现更大金额的支付,将其拆分成较小的部分。例如,在闪电网络上的1 BTC交易可以拆分成100笔0.01 BTC的交易。多路径支付不仅有助于网络的去中心化和交易隐私的保护,还增强了安全性。原子多路径支付(AMP)技术确保如果一条路径无法完成支付,所有相关的支付也会失败,从而避免混乱和欺诈。

此外,在闪电网络中,不仅可以通过多路径支付来实现大额交易,还可以利用Wumbo通道。Wumbo通道消除了比特币闪电通道的传统限制(0.1667 BTC),允许节点拥有更大的通道容量,从而支持高价值交易。

结论

流动性是制约闪电网络发展的关键因素之一。通过降低设置和维护闪电网络节点的障碍,并引入额外的激励机制,我们可以帮助解决网络流动性不足的问题。潜艇互换、拼接和多路径支付等解决方案提供了有效的流动性分配策略。

除了这些解决方案,比特币社区还提出了其他创新方法,如闪电池(通道租赁拍卖市场)、流动性广告(通道租赁方案)和循环支付(通过支付通道循环进行链下再平衡),以进一步优化网络流动性。

流动性管理无疑是闪电网络面临的一个复杂挑战,但随着技术的不断进步和社区的不懈努力,相信这些流动性问题最终将得到解决。