网络推手网：项目评析之雷电网络：以太坊大规模商用的潜在推手

前段时间火爆的云养猫游戏让以太坊网络再次出现大规模的拥堵，受此影响，很多人不得不增加交易费来加快确认，而部分交易所并且一度暂停了相关代币的提取。随着以太坊平台上DApp的降低，整个链上的交易量在不断增长，交易阻塞问题也逐渐严重。为了解决这一刚需问题，众多扩展方案应运而生，包括分片（Sharding）、侧链（Plasma）、雷电网络（RadienNetwork）等等。这些方案都可以提高以太坊系统的整体交易能力，不过在稳步减弱交易延迟与成本方面雷电网络虽然更胜一筹，并且相较于还处在酝酿阶段的其它方案，Raiden的完成度终于获得了实质性的进展。

成为一种链下扩展方案，雷电网络是靠什么方法来解决以太坊系统交易痛点的，对于大规模商用其优势又在哪里，离链交易会不会带来第三方中心化的问题……为了寻求答案，我们有必要进一步来知道下雷电网络的运作原理。

雷电网络的解决方案

雷电网络（RadienNetwork）是基于以太坊智能合约的链下扩充方案，主要用来解决以太坊平台资产小额快速支付的问题，可支持所有符合以太坊ERC20标准代币的交易，具有即时到账，低转账费用，可大规模扩充，隐私保护的特性。雷电网络的节点在相互转账时，不必须通过以太坊主链的交易确认，仅需通过节点之间创建的支付通道便可迅速完成链下交易。

类似于比特币的闪电网络（LightningNetwork），雷电网络上的支付通道虽然是一种基于以太坊系统的状态通道（StateChannel），通过打开这些通道可以将部分链上小额交易分流到链下处理，当交易达到一定量或时间后再关闭通道并进行结算，最终交由链上进行确定。这样一来便可大幅降低链上的总交易量，达到减少交易成本和推迟的目的。

那到底哪些是状态通道呢？

要理解状态通道我们首先要知道「状态」在此的含义，不妨把区块链想象成一本大的会计账本，上面记录了每一笔钱被分配到了那里，比如张三给李四转了30个以太币，我们可以看到李四的账户余额多出了这笔钱，它从张三那里流转到李四这里，不再属于张三，账本上记得清清楚楚，此即为该笔加密资产的状态。

而状态通道简单来讲就是从以太坊主网上抓取交易者的资产状态，然后"储存"在交易方之间开辟的单向通道上，双方以这个初始状态为基础进行通讯，通讯内容主要是经双方数字签名的交易信息，这些信息反映了双方资产的流动状态，从而达到减少交易确认门槛的目的，为离链交易提供了安全方便的保障。当然，这样解释可能有些抽象，我们可以找个简单的类比。

在传统的经济活动中，当我们进行大额交易，比如买一栋房屋，拍卖一幅古画，或达成一份重要协议时，通常必须某类型型的第三方担保或公证人，以声明资产转移的状态，确保交易的有效性。而当我们进行小额交易，比如吃一餐饭时的签单，或到学校的小卖部赊账时，我们还必须一个公证人跟着吗？不必须，否则代价实在太高，在这些状况下你们默认签个名即可。

同样的道理，在区块链网络中，链上的记账共识扮演了第三方公证的角色，这针对大额交易是必要的，对于大量的小额交易，则会占用过多资源，拉高整条链上的交易成本。而雷电网络为了减少这部分小额交易的信用费用，开辟了专门的状态通道，参与到通道中的节点，仅凭数字签名便可确定交易状态。可以说状态通道就非常于一套约定俗成的规矩，这套规矩省去了劳民伤财的信用环节，大大提升了经济效率。

那状态通道具体又是怎样运作的呢？

首先我们要了解雷电的状态通道是有生命周期的，从打开到关闭为一个周期，为了确保通道中的双方最终成功结算，在创建状态通道时双方必须把一定量的代币锁定在通道所对应的智能合约中。在这个状态通道周期结束之前，智能合约确保了锁定在上面的代币只能在两个参与者之间流动，从而避免其中一方参与者将代币二次花费给其他人。

在状态通道创建后，参与者可以自由地来回发送经过数字签名的交易信息，然后只保留最新的资产状态。这里引入了一个叫做余额证明（BalanceProof）的模式，它包含了直到此时所有发送给参与者的转账总合，即双方在通道中的余额状态，由发起方A进行数字签名后发给接收方B，以证明双方更新后的资产状态是有效的。由于每个通道有且仅有两个参与者，所以余额证明永远只有两个。

余额证明如同是每位参与者在此状态通道的酒吧消费额度卡一样（当你在酒吧喝酒的之后，可以将你的信用卡交给调酒师，他们会先将你的信用卡收出来，等你要离开时再结账，这样就不用每点一次酒就付一次钱）。多次信用交易来回进行，不断改变参与者的总余额。

最后，当状态通道中一方决定在区块链上结算时，可以随时向智能合约提供其余额证明来拿回属于自己的那部分余额，同时关闭此通道。同理，另一方也必须向智能合约提供其余额证明。在双方都提交余额证明后，存款可以被提取出来。

如果另一方参与者没有及时递交余额证明，智能合约则会按照首先提出结算一方的余额证明来进行验证，只要它的解锁签名合法，智能合约就可以进行结算。通过这些方法，雷电网络确保了每位状态通道的参与者能及时提取出它们的资产。

上图显示了雷电状态通道的生命周期。

雷电网络的形成

成为雷电网络的基础，状态通道为交易双方的互通有无提供了方便渠道，但假如每个节点都必须跟网络中的所有节点开辟通道的话也会使成本变得很高。因为每条通道的生命周期都必须经过两次链上确定，而且因为雷电网络有余额证明，在整个状态通道生命周期间必须把用户的代币锁定在智能合约上。假如从ATM取点零用钱的话，你肯定不乐意把自己的较大金额在状态通道冻结，一旦你从ATM取钱，你不能将它用作其他事情，就像在线支付或转账。所以说全部这样做肯定是不合理的，不仅费事都会锁定过多的代币。

为了进一步提升效率下降成本，雷电采取了一种拓展通道的解决方案，即每一个存在多条状态通道的节点都可以作为其交易节点的中介，为这之中没有打开过状态通道的两个节点牵线搭桥，使所有状态通道都可以像管道一样联通起来，进而产生网络，让其中的小额代币自由流动起来。

这样一来，参与的中介节点越多，网络效应就越显著，交易容量也就越大。一旦状态网络产生规模后，任意节点间的转账会显得异常高效，交易费用和抵押代币也会大大增加，雷电网络的强大之处正在于此。不过还有人怀疑这些中介节点会造成额外的问题，比如私吞经手的代币，或者少数节点过于强大引起的中心化问题，事实上某些担心是多余的，我们可以来进一步挖掘里面的技术细节：

打个比方，A想把代币发给D，如右图所示。她首先需要在状态通道网络中找到一条通往D的路线。然后，该线路上的每个中介节点通过把支付渠道租借给A，来一起帮A把代币转发给D。每个中间转账都被套上了一把锁（加密哈希锁），这个锁可以避免所有这种中间转账在D确认他收到了A的付款之前被使用。一旦A决定解锁付款，她会把无法解锁的钥匙（密码）给D。如果D目前想拿到付款，他则需要将该钥匙传递给路线上的上一个前面商C，同理C又必须把钥匙传递给其上一个前面商B来拿到属于自己的付款。

因为该路线上的每位参加者就会想立刻解锁哈希锁来拿到属于她们自己的收款，所以这个密钥自然地通过状态通道路线向后传播回A。所有锁定的转账都可以使用A提供的密钥在链上进行兑换。一般来说，在状态通道未关闭前，参与者会将所有锁定的转账合并到一个余额证明中。因此，在接收到密钥然后，每个中介节点将用密钥解锁其收到的加锁转账，并且签署一个新的余额证明来把这种加锁转账合并进去，使转账间接完成。

其实，雷电网络中的中介节点很可能不会免费地提供状态通道给其他人使用。毕竟，转账将造成额外的网络流量和付款通道的资金不平衡。这些提供状态通道的参与者可以给她们的状态通道设置服务费。这些成本可以拿来覆盖网络流量花费和激励中介节点再次平衡这些不平衡的状态通道，从而确保状态通道能长期被使用。好在，这是一个自由竞争的行业，由于每个参与者提供状态通道的成本很低，通过激烈的竞争，预计收费将比线上交易的收费低好几个数量级。

另外，第三方中心化确实或许存在，因为更大的节点将比小节点发送更多的转账交易，并且拥有更多的支付通道与代币存款。然而，中介节点无论多大都不能进行欺骗行为，大的节点也不能阻止较小的节点加入到网络中。一个节点停止接收和转发转账交易的时刻，就是它与网络中其他部分节点断开链接的时刻。大机构可能设立小型的转账中心来赚取转账费，但这只会有助于维护网络流动性与竞争性交易费，而不会威胁到去中心化。

雷电网络的特色

在知道了雷电网络的运作原理后来，我们可以很清楚地看见雷电网络的主要特征：

这种特性可以很好地覆盖以太坊平台的不足，满足其大规模商业应用的必须，为平台生态的可持续发展奠定良好基础。

雷电网络应用前景

成为以太坊平台的基础设施，雷电的应用前景非常广阔，既可以用于零售微支付，也可以用于IoT微支付，还能用于即时性的代币交换。据官方消息显示，目前一些项目已经打算采用雷电网络：

另据一些非官方消息显示，还有不少项目方也对雷电网络感兴趣：

结语

雷电网络从而解决以太坊平台的交易速度，费用以及可扩展性等问题，作为辅佐网络，雷电也不是所有支付都通吃，它本质上是对以太坊主链的补充，对于大额的交易抑或更适合在以太坊主链上进行。可以说它扮演的是一个辅助的角色，是拿来帮以太坊分担大量脏活累活的。而以太坊成为现在最大的去中心化应用生态平台，正不断面临来自EOS等变革型平台的挑战，如何延续先发优势确保平台生态进一步可持续发展，雷电网络可以说是不可忽略的一环。随着区块链应用大规模商业化需求的爆增，Raiden极有也许作为以太坊经济繁荣的重要幕后推手，让我们期待这一项目为以太坊新一轮的野蛮生长注入新鲜的血液吧！