以太坊雷电网络（项目评析之雷电网络：以太坊大规模商用的潜在推手）

　　以太坊雷电网络（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度出现大规模的拥堵，受此影响，很多人不得不提高交易费来加速确认，而部分交易所甚至一度暂停了相关代币的提取。随着以太坊平台上 DApp 的增加，整个链上的交易量在不断激增，交易阻塞问题也愈发严重。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（Radien Network）等等。这些方案都可以提升以太坊系统的整体交易能力，不过在大幅降低交易延迟与成本方面雷电网络似乎更胜一筹，并且相较于还处在酝酿阶段的其它方案，Raiden 的完成度已经取得了实质性的进展。

作为一种链下扩展方案，雷电网络是靠什么方式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……为了寻找答案，我们有必要进一步来了解下雷电网络的运作原理。

雷电网络的解决方案

雷电网络（Radien Network）是基于以太坊智能合约的链下扩展方案，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，可大规模扩展，隐私保护的特点。雷电网络的节点在互相转账时，不需要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快速完成链下交易。

类似于比特币的闪电网络（Lightning Network），雷电网络上的支付通道其实是一种基于以太坊系统的状态通道（State Channel），通过开启这种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认。这样一来便可大幅减少链上的总交易量，达到降低交易费用和延迟的目的。

那究竟什么是状态通道呢？

要理解状态通道我们首先要明白「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哪里，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，它从张三那边流转到李四这里，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双向通道上，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，从而达到降低交易确认门槛的目的，为离链交易提供了安全便捷的保障。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，比如买一栋房子，拍卖一幅名画，或签署一份重要合同时，通常需要某种类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，我们还需要一个公证人跟着吗？不需要，否则代价实在太高，在这种情况下大家默认签个名即可。

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，这对于大额交易是必要的，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。而雷电网络为了降低这部分小额交易的信用成本，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认交易状态。可以说状态通道就相当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，大大提高了经济效率。

那状态通道具体又是如何运作的呢？

首先我们要知道雷电的状态通道是有生命周期的，从开启到关闭为一个周期，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需要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里面的代币只能在两个参与者之间流动，从而防止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（Balance Proof）的机制，它包含了直至此刻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。

余额证明就像是每个参与者在此状态通道的酒吧消费额度卡一样（当你在酒吧喝酒的时候，可以将你的信用卡交给调酒师，他们会先将你的信用卡收起来，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，另一方也需要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提交余额证明，智能合约则会根据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。通过这种方式，雷电网络确保了每个状态通道的参与者能及时提取出他们的资产。

上图显示了雷电状态通道的生命周期。

雷电网络的形成

作为雷电网络的基础，状态通道为交易双方的互通有无提供了便捷渠道，但如果每个节点都需要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需要经过两次链上确认，而且由于雷电网络有余额证明，在整个状态通道生命周期间需要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，你肯定不愿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，就像在线支付或电汇。所以说全部这样做肯定是不合理的，不仅费事还会锁定过多的代币。

为了进一步提高效率降低成本，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成为其交易节点的中介，为这之中没有开启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水管一样联通起来，进而形成网络，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，网络效应就越明显，交易容量也就越大。一旦状态网络形成规模后，任意节点间的转账会变得异常高效，交易成本和抵押代币也会大大降低，雷电网络的强大之处正在于此。不过也有人担心这种中介节点会产生额外的问题，比如私吞经手的代币，或者少数节点过于强大导致的中心化问题，事实上这种担心是多余的，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，如下图所示。她首先必须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），这个锁可以防止所有这些中间转账在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，她会把能够解锁的钥匙（密钥）给D。如果D现在想拿到付款，他则必须将该钥匙传递给路线上的上一个中间商C，同理C又需要把钥匙传递给其上一个中间商B来拿到属于自己的付款。

由于该路线上的每个参与者都会想立即解锁哈希锁来拿到属于他们自己的收款，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，在接收到密钥之后，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些加锁转账合并进去，使转账间接完成。

当然，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，转账将导致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他们的状态通道设置服务费。这些费用可以用来覆盖网络流量费用和激励中介节点重新平衡那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市场，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，第三方中心化确实可能存在，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诈行为，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。大机构可能建立大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

在了解了雷电网络的运作原理之后，我们可以很清楚地看到雷电网络的主要特点：

• 链下支付交易，速度不受主链限制，可以瞬间确认

  　　
  

• 交易费用低好几个数量级，几乎为零

  　　
  

• 可以点对点交易，也可跨节点交易，通道越多容量越大

  　　
  

• 支持所有遵循以太坊标准代币，实现代币无障碍流通

  　　
  

• 单笔转账不显示在共享账本上，能起到一定的隐私保护

  　　
  

这些特点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需要，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

作为以太坊平台的基础设施，雷电的应用前景十分广阔，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，目前一些项目已经准备采用雷电网络：

• Tobalaba

  　　
  

  简介：作为一个全球性的非营利组织，能源网络基金会专注于加速能源领域的区块链技术落地。能源网络基金会期待通过其能源网络平台开发一个市场标准，在该标准下，信息能够互用，并能大大降低区块链落地的成本和复杂性。

  　　
  

  Raiden 使用 ！ “可扩展性是能源网络设计的核心特征之一。目前，它交易处理能力已经大大超过以太坊交易处理能力。进一步的改进将通过嵌入式解决方案，如雷电网络，支持超过100万每秒的交易量。”

  　　
  

• Smart Mesh

  　　
  

  简介 ！ Smart Mesh是基于区块链的物联网底层协议，它使智能手机，机载设备和其他设备无需互联网即可相互连接。 SmartMesh内置区块链轻节点，并通过扩展Raiden网络协议以实现Tokenless Meshless Pay。受区块链代币的驱动，SmartMesh可以自行组织创建一个弹性的，分散的，可自我修复的Mesh网络，它提供比互联网更高的近场通信速度和带宽，而且近乎免费。

  　　
  

  Raiden 使用 ！ “随着Raiden网络在链下小额支付和SmartMesh在Raiden扩展方面取得的进展，离线高速支付成为可能。。。。 与此同时，SmartMesh App已经集成了Raiden网络技术来加速小额支付交易。。。。 雷电网络具有可扩展性强，交易快速，保密性强，互操作性好，成本低廉，支持微支付的优点，每秒可处理多达100万笔交易，转账的可以在1秒内完成，交易成本可以低至链上交易的百万分之一，这使得SmartMesh成为可行的小额支付解决方案。”

  　　
  

• Enjin

  　　
  

  简介 ！ Enjin® 发布了新的加密货币Enjin Coin(ENJ)和智能合约平台，为游戏开发者，内容创造者，和游戏社区提供基于区块链的虚拟商品交易和管理工具。区块链平台

  　　
  

  Raiden 使用 ！ “Enjin Coin SDK在列举ENJ和自定义资产时会显示已确认和未确认的账户余额。在Raiden和Casper更新被部署在以太坊网络上后，由于交易速度大幅提升，未确认的账户余额几乎可以忽略。一旦Raiden的最低可行产品在年末发布，Enjin测试RaidenNetwork的交易确认速度。“

  　　
  

• Grid+

  　　
  

  简介 ！ Grid +正在开发一个硬件和软件栈，以创建一个安全的，支持以太坊的网关，并连接物联网(IoT)设备。硬件网关或“智能能源代理”是一种支持互联网的，永远在线的设备，它将安全地存储加密货币并实时处理电力账单支付。

  　　
  

  Raiden使用 ！ “Grid+将在Raiden发展初期抓住市场份额，而不是通过hub最大化短期收入。因此，收取的费用将非常低(每笔交易0。0001美元)。截至撰写本文时，Visa交易的平均成本为交易额度的2%加0。1美元，因此对于一笔10美元的交易，费用将为0。3美元。有人说Grid+只需要比Visa便宜就好，但我们团队认为它也必须努力击败以太坊的交易成本。目前，以太坊网络的转账成本中位数为0。11美元。因此，Grid+ Raiden hub10美元付款的预期转账费用仅仅是Visa交易成本的0。033%，以太网交易成本的0。05%。这意味着Grid + Raiden hub交易将比通常交易方式成本低2000-3000倍。”

  　　
  

• Wala

  　　
  

  简介 ！ Wala是一家金融科技公司，致力于通过向用户提供数字金融平台来为全球“无银行账户”的用户提供所需的所有金融和交易服务。 Wala财务平台是由一个拥有100多万新兴市场消费者的在线社区产生的，大部分社区成员为了提升财务状况和享受免费金融服务加入该平台。

  　　
  

  Raiden 使用 ！ “Raiden网络提供了最好的快速，近乎免费的微型区块链交易解决方案。鉴于此，Wala将在Raiden网络上部署大量节点，以提供Wala支付通道。这些节点将拥有高资金流动性，并作为连接其他Wala支付渠道的枢纽，Wala公司将提供这种流动性，并补贴枢纽节点的经营成本。 Raiden网络是公开的，将允许任何Wala代币持有者通过放置一些自己的Wala代币成为Raiden网络的活跃节点来参与在快速，低成本交易。其相关费用比链上交易的类似费用低了几个数量级。 任何由Wala Financial Platform用户发起的Raiden网络交易费用将由Wala来代替支付，从而实现免费金融服务。作为区中心化路线图的一部分，Wala将把Raiden网络轻客户端整合到钱包中，以支持代币的真正区中心化管理。Wala轻客户端基于官方Raiden Network的轻客户端搭建和开源，并支持在移动应用程序内运行。 “

  　　
  

• OpenANX

  　　
  

  简介 ！ OpenANX是一个创新、开源、去中心化的交易平台，将更透明、安全和高效 ，改变数字化代币市场的交易模式，解决大规模采用加密货币的资产障碍，把现实世界的法币加到加密货币的系统。

  　　
  

  Raiden 使用！ “ openANX 平 台将会利用以太坊(Ethereum)区块链的技术发展，如支付通道(Raiden 网 络，0x，Swap，ERC20)等，来应对目前中心化交易平台模式(CEM)带来的挑战。它将汲取现有模式的优势来改进去中心化交易平台的运作，通过建立现有的交易平台(资产网关)和基础设施网络之间的联系，并加强抵押存款系统为用户提供风险评估依据。同时，它会提供链下的，具有法律约束力的争议仲裁机制以提供急需的消费者保障。”

  　　
  

• Soma

  　　
  

  简介 ！ Soma是一个基于区块链的社 交市场，通过推行Soma社区币(SCT)的奖励机制来 支持Soma社区的成长。SCT是一种加密货币，用来奖 励社区内的用户为社区创造社会财富。Soma的用户可以和平台的各种功能进行社交互动，并因此得到奖励。Soma包含了传统社交平台的各种理念(例如点赞和分享)，并运用区块链技术来激励用户使用社交资本。

  　　
  

  Raiden 使用 ！ “还计划实施降低交易成本的解决方案，比如Raiden网络或其他，Raiden网络的主要特点是在链下进行一些交易(不用每笔交易都在链上进行)，并确保这些链下交易能像链上交易一样安全。“

  　　
  

• Trade。io

  　　
  

  简介！ trade。io是基于区块链技术的下一代金融机构，具备终极的安全性和透明度。通过利用在投资 银行、交易和金融技术行业数十年的经验，并将他们与分布式总账的能力和透明度相结合，我 们已经创造出了一个真正独一无二的产品，令资产交易和投资银行业彻底实现变革。

  　　
  

  Raiden 使用！ "以支付通道技术为基础的Raiden网络，在可随其用户数量增加而拓展方面独一无二，因此成为 未来几年最佳的支付系统。这意味着随着Raiden网络规模的增长，他们的处理能力也会增大， 几乎没有上限。 trade。io将利用以太币主网和雷霆网络(Raiden network)， 建立直接的p2p 交易平台。"

  　　
  

• Trustlines

  　　
  

  简介！ 一种去中心化的，不需要授权的，用户自定义IOU的开放货币平台。整体设计参考了Ripple的想法，侧重解决易用性和智能合约互操作的问题。平台设计了移动终端接入方式，使得用户更容易使用网络，整个过程不需要与中心化的银行、交易所进行交互。

  　　
  

  Raiden 使用！ "支持1亿激活用户的系统要求现有以太坊平台的吞吐量提升100倍以上。货币网络和互连的用户集群是可选的有效分片策略也是与以太坊2。0设计相一致的。我们和Raiden网络紧密合作，希望搭建一个可以将部分状态交易移到链下处理的高性能框架。"

  　　
  

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：

• Gnosis！ 购买了Raiden(来源！ Purchased RDN )

  　　
  

• Augur！ 似乎正在评估uRaiden。他们的Discord团队管理员透露 - “开发团队正在探索Raiden，EtherDelta和0x的线下交易技术。最终Augur将使用别人实现的解决方案还是自己推出的解决方案还待定“。另外，在这个Medium文章 中，团队评论！“难点在于提高每秒交易处理量，这意味着使用分片和/或Raiden。”

  　　
  

• Power Ledger！ 据Telegram管理员描述，正在评估uRaiden

  　　
  

• Credit Protocol！ 白皮书 - “我们将采用Raiden网络或者我们自己的链下解决方案来大幅降低交易成本，这样的链下解决方案可以将每笔交易的成本降低一百倍以上。“

  　　
  

• Golem！ 白皮书 - “以下系统将被考虑用于整合，最终是否实施将取决于产品代码的发布和整合的复杂性！基于点对点交易的支付渠道解决方案，例如Raiden或多方支付渠道。”

  　　
  

• Indahash！ 白皮书 - 我们计划通过正在积极开发的可扩展合同框架之一(如Raiden，Plasma，EOS，Exonum)来解决这个可扩展性问题。”

  　　
  

• 在过去的几个月里，Raiden团队与德国最大的能源公司之一 - Share&；Charge公司密切合作。 Raiden团队为他们制作了PoC(概念验证)，并得到了很好的反馈。如果德国公司采用Raiden作为他们的付款渠道，这对Raiden来说将是一个巨大的利好。 (世界上没有任何其他的能源公司正按这样的方式收费。) ( 来源！Steemit )

  　　
  

结语

雷电网络旨在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，对于大额的交易还是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，是用来帮以太坊分担大量脏活累活的。而以太坊作为目前最大的去中心化应用生态平台，正不断面临来自 EOS 等创新型平台的挑战，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视的一环。随着区块链应用大规模商业化需求的爆增，Raiden 极有可能成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！

　　
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