一、通道平衡
闪电网络中最重要的概念之一就是通道平衡。对于最终用户来说,闪电网络中的通道余额在概念上和从银行取现金现金到钱包类似。用户将钱转入闪电钱包,满足他一段时间的使用,然后重新转入。通常希望闪电网络用户能够保持通道开放数月甚至数年,从而最大限度地降低关闭和打开新通道所需的费用。
通道平衡对于商户、交易所等业务也是有意义的。这些企业将通过其通道实现资金的流入和流出。如果用户和企业希望通过闪电网络增加可发送和接收的“限制”,可以打开其他通道或增加现有通道的容量(调整通道大小的过程称为“拼接“)。所有类型的参与者都会管理通道的流入和流出。
二、路由节点
路由节点是闪电网络节点,始终保持在线,通过路由闪电网络支付来赚钱。 路由节点必须连接到比特币节点,不需要是完整节点,可以使用neutrino这样的轻节点(这个暂时还是实验性质的)。然而一般路由节点可能需要比特币全节点数据来保证安全性。
网关路由节点是直接为最终用户服务的节点。现在一个网关节点可以为少量用户(几百个)提供服务。随着时间的推移,网关节点的网络联通性会更好。
三、通告/非通告的通道
闪电网络的大部分节点和通道实际上无法用于路由,并且在网络拓扑中不可见。最终用户节点,默认不会“通告”自己的通道。可以使用付款请求中的额外路由信息,来访问这些未通告的通道。这些额外信息(称作路由提示)提供有关接收方的非通告通道信息,允许发送方构建的路由同时具有两种通道。由于非通告的通道成为最终用户的默认通道,所以闪电网络的路由表会更小,节点信息更加可靠,从而导致路由更加高效。
将来路由提示还可用于提供有关有效路由路径的更多信息,使得支付发送方可以查找到接收方的路由,即使发送方和/或接收方只有网络图的不完整视图也是如此。
四、缓冲资本
除了提供网络联通性之外,路由节点会聚合很多用户的流入流出,以便路由节点达到总体平衡。在给定的时间内,路由节点会对外支付(支出),也会收到支付(收入),因此可以达到平衡。然而,有时候资金会向一边流动,例如支出大于收入的情况。这种时候,路由节点必须保持足够的缓冲资本,以便能够等到资金流向逆转(收入大于支出)并恢复到平衡状态。如果没有足够的资金,那么路由节点就会信道耗尽,最终导致路由故障。因为产生这种路由故障的节点将被其他节点隔离,所以这种类型的故障不会频繁发生。节点运营商也有强烈的动机提供缓冲资本。
五、节点可用性指标和自动选择路由
lnd具有自动导航功能,可自动执行查找网关路由节点和打开通道。 在确定要连接的节点时,将迭代使用网络通道图中的指标。 关键指标包括节点正常运行时间,出站通道数量,通道连接的广度以及与特定目的之间的距离。 该数据将由路由节点收集,以促进初始信道创建以及进行信道优化。由于大部分网关节点已经显示出能够的可靠性,所以大部分情况下会选择网关节点。
最终用户可能有几个完全不相关的路由节点的开放通道(当前默认值为5)。 这在路由节点发生下线的情况下提供更高的可靠性。 这与互联网路由形成对比,其中ISP受到构建物理基础设施成本的限制。 在闪电网络中,新路由节点的成本仅仅是链上交易。
六、发送方路由和洋葱路由
闪电网络中,路由由发送方构建,而非路由器。闪电网络使用了洋葱路由进行多跳支付,支付路径的中间节点仅仅知道前后两个几点的信息。发送方路由和洋葱路由保护了发送者和接收者的信息,增强了用户隐私。在未来的闪电网络版本中,会支持Tor,提供额外的隐私保护。
七、桥接通道和网络连接
为了低成本增加连接的广度以及快速可靠地向网络中任何其他参与者发送付款,具有资本的可靠节点可以在其他路由节点之间“桥接”流量。 这些节点将接受来自其他路由节点的入站通告信道,并且将出站信道连接到其他节点。网关节点和桥接节点之间没有明显区别。一些节点可能具有相对较多的网关信道,而其他节点可能更多地关注于桥接信道。
桥接节点实际上服务的最终用户更多(因为桥接到多个网关节点),所以桥接节点有更平衡的流量。桥接节点为闪电网络提供更广泛的连接,其成本低于单独使用网关节点所能实现的成本。
随着网络的发展,可能会出现更多跳数和更多的桥接通道,从而支持更多用户。 初步建模表明,10-15跳的网络可以支持数十亿用户,每笔交易的费用大概为0.01美元。 由于上面讨论的资本效率原因,网关节点通常只为所需数量的用户提供服务,以便平衡流入和流出(大约数百个用户),然后利用桥接信道提供更广的连接。 从最终用户的角度来看,钱包只会选择费用较低的路线,意味着桥接节点的效率更高。
由于最终用户将通过多个点连接到网络,并且由于每个路由节点将连接到许多其他路由节点,因此任何审查都不太可能实现。另外,洋葱加密会使来自桥接节点的发送方和接收方信息模糊不清,从而使审查更加困难。
八、原子多路径支付(AMP)
AMP允许发送方将大额付款拆分为多个小额付款。 每个拆分付款都通过不同的路线发送,接收方将它们组合在一起。 对于普通用户,AMP过程在后台自动进行。 AMP提供额外的路由灵活性,并且还将多个小信道统一呈现给用户。
结论
使用当前协议,闪电网络上的路由可以且廉价且可靠地扩展到至少数百万用户,同时增强用户隐私。
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