从技术人视角看闪电网络之微支付通道

　　（要看懂这篇文章，读者需掌握BTC基本原理，包括转账原理和多签地址、地址锁定时间、隔离见证）

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　　比特币的价值传输相当安全，但是要和其他体系对接也要考虑一些问题，比如要如何保证交易效率（不可能每10分钟交割一次，太慢了），如何指定对单方违约的惩罚规则。

　　光靠主链还是不够。如果需要在双方之间达成需要多次交割的交易（像Alice是数据提供商，Bob是用户，Bob需要购买Alice的文件版权，又不想一次性付1BTC给Alice，就达成协议：Alice给Bob传输1M文件，Bob就给Alice0.001BTC），就需要在双方之间建立微支付通道。这条通道只有开启和关闭时，才会在主链写入交易，其他时间只要交易双方拿着合理的账本即可。

　　1.打开通道（指双方开始交易），为了防止单方违约，Alice和Bob各拿5BTC，一起把10BTC锁在Alice和Bob一起锁的保险箱里（多签地址），下图左边俩就是Alice和Bob的钱包地址，右边就是锁着双方共同财产的多签地址；

　　

 

　　同时还要保证如果交易中断，这个多签地址的BTC可以取出；但是如果单方面断开通道，对方不同意的情况下要惩罚。

　　这里就需要把打开这个多签的钥匙给Alice和Bob，但是不同人拿到的钥匙能打开的东西不同：从自己那一侧打开，对方的财产要比自己先拿到。

　　预先锻造特制钥匙：对方锻造了另一把锁，然后给自己，打开之后，对方立马就拿到币，自己要晚一些拿币。反之亦然。

　　（为什么不是其他惩罚，比如手续费翻倍，或者锁定地址什么的，一是这些惩罚太重了，又不是要占用财产；二是某些情形下，延时退款可以为违约惩罚争取时间）

　　

 

　　因此需要预先生成交易：

　　1号交易：使用Alice2&Bob秘钥加密：在区块高度达到本块高度+1000时，把这笔交易打包出去，将本地址的4个币打到Alice

　　2号交易：使用Bob秘钥加密：立刻将本地址的6个币打到Bob

　　3号交易：使用Alice&Bob2秘钥加密：在区块高度达到本块高度+1000时，把这笔交易打包出去，将本地址的6个币打到Bob

　　4号交易：使用Alice秘钥加密：立刻将本地址的4个币打到Alice

　　

 

　　Bob把1号和2号签名好了给Alice，Alice把3号和4号签名好了给Bob。

　　把这5条交易（转到多签地址和双方的断开通道合约）生成之后，再把多签地址的交易提交上链，以防止多签地址的币被永久锁定。

　　双方都想关闭怎么办？用双方的钥匙直接签名，退回协定余额。

　　

　　1号和3号交易，就是学名为Revocable Sequence Maturity Contract (RSMC) 可撤销序列成熟合约的交易，其实这种交易机理也很简单。一个1/2多签地址，有俩公钥，只要能提供匹配的1个私钥就能打开，但是两条分支是不同的：在1000个块之后解锁，自己能取得币；或者由对方持有私钥解锁。

　　这种交易己方一般不提供自己的钥匙，而是每次生成时另打一把，理由会在第2步说明。

　　2.修改双方余额状态

　　和1操作一样，只不过1-4号交易要打给不同地址的币量不同。

　　这里就有一个问题，发送方有动力打包前一次签名的2条交易，使前一次余额变化作废。

　　如何保证Bob不敢打包历史交易？这里需要让Alice能对Bob广播历史交易的行为作出惩罚。

　　

 

　　很容易想到，如果Bob在生成转出交易之前，先把上一条交易的钥匙Bob2给Alice，Alice就可以在Bob把历史交易发出去之后，在另一条分支（上图分支的上选项）执行前，用Bob2和自己的钥匙解锁多签地址（上图分支的下选项），把币打到Alice地址，Bob一聪都拿不到。这也是第1步说的要另打钥匙的原因。如果自己的私钥泄露，财产安全没有保障。

　　在下一条交易签名之前，一定要拿到对方在上一条交易的钥匙，保证对方的作恶行为受到牵制。

　　如果发送方广播交易拖太久的话，Alice的钥匙就没用了，因为这次历史交易已经上链，币已经到Bob地址了，并且交易是有次序的，互相有依赖关系的交易比先执行上一条，所以过了RSMC锁定期之后，即使Alice在Bob发出历史交易之后立马（同出块周期）发出惩罚交易，也会因为历史交易上的多签地址先执行打币给Bob的分支而无法执行。

　　当然历史记录不广播的话，Alice拿的Bob2私钥没用，因为对应的多签地址没有币。所以每次生成新交易，也是必须另打一把钥匙，防止我方想广播最新交易时，被对方用旧钥匙开锁。

　　如果是双方资金来往，双方收发关系频繁转变，Bob也要做好防违约工作。