闪电网络是当今最著名的比特币二层网络，长期以来一直被誉为世界上最有价值区块链可扩展性的关键基石。
虽然闪电网络并不能解决比特币面临的所有问题，但它可以调整加密货币网络的扩展方程，从每秒交易到每秒新增用户，而不会在去中心化和抵制审查方面做出太大牺牲。此外，闪电网络还是一种重要的技术，可以将未来几年可能出现的大量不同的比特币 L2 连接在一起。
但闪电网络是什么？它是如何工作的？让我们深入研究一下这个专注于支付的比特币 L2。
虽然比特币最初是作为一种点对点数字现金系统推出的，它具有基于区块链的廉价支付功能，但现实情况是，这种系统永远无法在基础区块链上发布所有交易的同时，扩展到一个庞大的用户群。过去，比特币的峰值是每秒处理不到 9 笔链上交易。虽然在网络发展的最初几年，链上交易基本上是免费的，但在 2016 年，当首次达到每个区块一兆字节的容量限制时，系统的局限性受到了冲击。
随着网络的普及，网络上稀缺的区块空间也被填满，最终出现了一场危机，即链上交易的成本变得空前昂贵，而且在何时能在区块中得到确认方面也变得不可预测。
这种情况是区块大小之争的关键，用户就处理比特币容量限制和长期可扩展性的各种方案展开了辩论。一些人认为，短期内最简单的选择是简单地增加比特币的区块大小限制，但问题是，与这种扩展方法相关的许多最突出的提案都使用了硬分叉——这种改变实际上要求所有用户转移到一个新的、向后不兼容的比特币网络。这使得就这种改变达成共识变得非常困难。
此外，到目前为止，比特币协议的各种贡献者都倾向于采用多层扩展方法，以便更有效地利用区块链上有限的可用区块空间。人们认为，仅仅增加区块链可以容纳的数据量也会增加运行完整节点的成本，这将进一步使网络集中化，并使比特币的价值属性受到质疑。通过允许用户选择加入比特币 L2，较小的支付（例如购买一杯咖啡）可以在基础区块链之外进行，同时仍保持高度的去中心化。大型中心化实体还可以进行许多更改，以更有效地利用区块空间，例如交易批处理。
最终，通过共识选出的最佳升级方案是软分叉（向后兼容）变更，即隔离见证 (SegWit)。此变更既增加了区块大小，又解决了交易延展性问题，从而为比特币支付（如闪电网络）提供了更高效、更安全的链下扩展机制。
闪电网络实际上是一个智能 IOU 网络，各方可以以极低信任度的方式相互发送链下付款。用户无需为每次转账进行链上交易，而是相互发送签名的加密付款证明，而无需将其广播到更大的比特币网络。在完成大量付款后，连接到闪电网络的用户最终可以随时将款项兑现到比特币基础区块链。
这项创新的关键在于，不需要为每笔支付都打上链上印记。相反，当有人试图对闪电网络上的支付历史撒谎时，用户可以利用区块链。在这种情况下，盗窃行为的受害者只需在区块链上发布一份加密证明，证明已进行的链外支付历史。
某种程度上，闪电网络改变了比特币的扩展方程，从每秒支付次数变为每秒用户入站和出站次数。一旦用户通过链上交易加入闪电网络，他们就可以发送无限数量的付款，前提是有足够的流动性。
从技术角度来看，闪电网络是一个支付渠道网络。当两个比特币用户通过 2-of-2 多重签名地址（即要求每一方签署交易）获得一定数量比特币的协作保管权时，就会创建一个支付渠道。然后，这两个用户可以在不接触比特币区块链的情况下来回发送比特币。这是通过让用户签署交易来实现的，这些交易允许用户将比特币取回自己的地址，而无需将交易广播到网络上进行挖掘。
例如，Alice 和 Bob 可以分别向 2-of-2 多重签名地址发送 2 个比特币，总共 4 个比特币。如果 Alice 想要向 Bob 发送 1 个比特币，她和 Bob 将合作从 2-of-2 多重签名地址签署两笔交易，但不将它们广播到网络。第一笔交易将 4 个比特币中的 3 个发送到 Bob 的个人地址，而第二笔交易将 1 个比特币发送到 Alice 的个人地址。尽管区块链上没有发生任何事情，但双方现在都可以随时发布这些交易。因此，实际上，Alice 现在拥有 2-of-2 多重签名地址中的 1 个比特币的所有权，而 Bob 拥有 3 个比特币的所有权。
支付渠道本身就是一个强大的工具，但闪电网络的创新之处在于将这一概念推广到连接更多方。将上述 Alice 和 Bob 的例子延伸开来，我们可以想象有另一个名叫 Carol 的比特币用户也与 Bob 开通了支付渠道。借助闪电网络，Alice 可以将比特币发送给 Carol，而不必直接与她开通渠道，因为他们都与 Bob 开通了渠道。
为了进一步了解闪电网络的工作原理，让我们了解一下打开通道、发送付款和关闭通道的过程。