在上一篇《閃電網絡是如何工作的（2）》中，我們探討了比特幣閃電網絡（Lightning Network）的工作原理。本質上，閃電網絡是一個精心設計的支付通道系統，它把一條條支付通道串聯起來，形成一個廣闊的、相互連接的支付網絡，讓不直接相連的各方可以透過多跳路由實現相互支付，HTLC、PTLC 等合約會保障路由的安全。
經過多年的發展，儘管閃電網絡在技術和用戶體驗方面取得了長足進步，但我們不得不直面一個現實：它仍未達到可大規模採用的程度。 今天這篇文章，我們將聚焦閃電網絡當前面臨的一個關鍵挑戰：流動性問題。這一問題可進一步細分為兩個方面，一個是網絡整體流動性不足，另一個是流動性分配問題。
網絡整體流動性不足#
根據 mempool 的最新統計數據，比特幣閃電網絡目前擁有 12,389 個節點，48000 條支付通道，所有的通道容量加起來為 5311.8 BTC。
閃電網絡是一個 P2P 的流動性網絡，如果要真正走向大規模採用，無論是節點數量、通道數量，還是通道容量，都還需要再增長上百倍甚至上千倍。 那麼，如何吸引更多的節點加入到網絡中來呢？
首先，要降低閃電網絡節點的搭建和維護門檻，讓沒有技術背景的普通用戶也能輕鬆運行閃電網絡節點， 這一點至關重要。比特幣生態中，已有不少團隊推出了即插即用的硬件設備，比如 Umbrel 的硬件盒子，支持運行比特幣閃電網絡節點，再比如 Fi5Box，不僅支持比特幣閃電網絡，也支持運行其他閃電網絡的節點（如 CKB 的 Fiber Network），他們為用戶提供了免維護的閃電網絡節點解決方案。
其次，引入額外的激勵機制是推動閃電網絡進入良性循環的關鍵。 閃電網絡開設通道後，資金就被鎖住了，如果 Alice 想做閃電網絡服務商（LSP），要跟 100 個人開設通道，每個通道放 1 個 BTC，那就要鎖定 100 BTC。這 100 BTC 只有在流動時才會產生收益，靜止時不會，因為閃電網絡節點的收益主要來源於手續費。手續費的收費標準是 “基礎費用（Base Fee）+ 每聰費率（Fee Rate）”，其中基礎費用是閃電網絡節點對每筆交易發票收取的固定費用，和交易金額大小無關，而每聰費率是針對交易發票的每一聰收取費用的比例。
根據 mempool 的統計，目前比特幣閃電網絡的平均基礎費用為 950 mSat（即 0.95 聰），平均每聰費率為 764 ppm（即每聰收取 0.000764 Sat），這意味著一筆金額為 1 萬聰 （0.0001 BTC，當前約為 6.5 美元）的交易，路由節點收到的手續費還不到 9 聰。況且，當前閃電網絡的交易量並不大，其中還有很多交易不需要通過路由節點進行（即交易雙方直接有支付通道）。因此，那些持有 BTC 想要進行理財的人，第一選擇並不是將 BTC 存入閃電網絡來賺取手續費， 而是去交易所放貸或者去某些新興項目上做 Staking/Restaking。
如果能引入額外的激勵機制，讓更多的人願意運行閃電網絡節點或者成為 LSP，讓更多的 BTC 持有者願意把 BTC 存入閃電網絡來賺取激勵，網絡流動性不足的問題將有可能得到解決，閃電網絡將變得更好用。閃電網絡更好用之後，又會吸引更多人的使用閃電網絡，帶來更多的交易，增加路由節點的手續費收入，激勵更多的人去成為 LSP…… 最終，讓閃電網絡進入良性循環。
目前，在比特幣生態中，UTXO Stack 已經宣布轉型為閃電網絡質押層， 通過去中心化質押協議為閃電網絡提供更好的流動性和更好的收益模型。同時，UTXO Stack 還將推出代幣激勵機制，激勵用戶質押 BTC 以增強閃電網絡支付通道的流動性。
流動性分配問題#
即便解決了整體流動性不足的問題，如何有效分配這些流動性仍是一個挑戰。
我們以 Alice 通過路由節點 Bob 向 Carol 付款為例，假設初始狀態時 Alice 和 Carol 在通道中各自有 2 萬聰，Bob 在每條通道中有 1 萬聰。經過幾次交易後，通道中的餘額分布如下（為了簡化，不考慮路由節點 Bob 收取的手續費）：
如果未來的一段時間內，Alice 和 Carol 還有業務往來，還需要 Alice 向 Carol 發起付款，應該怎麼辦呢？Bob 已經無法路由支付了（即 Bob 與 Carol 的通道中，Bob 已無法再向 Carol 轉移資金），他需要再平衡自己的通道。
上面這種情形對於閃電網絡中的那些路由節點而言非常常見。節點運營者必須在自己的通道之間不斷平衡流動性， 如果通道在你這一端沒有資金，就無法發送支付；如果通道內的所有資金都在你這一端，就無法收取支付。
上面例子中，一種方法是直接關閉 Bob 和 Carol 之間的通道，並開啟新的通道，但這個方法並不經濟，因為關閉通道和開啟通道的交易都需要上鏈，都需要支付比特幣礦工費。閃電網絡的設計初衷，就是為了減少鏈上操作，把盡可能多的交易放在鏈下通道中進行，如果閃電網絡每天有幾億個通道要開啟和關閉，比特幣區塊鏈會一直擁堵，礦工費會高到離譜。
為此，比特幣社區提出了多種創新方案來解決流動性分配問題：
Submarine Swap（潛水艇互換）#
簡單來說，Submarine Swap 可以讓用戶向閃電網絡中的互換服務商發送通道中的 BTC，而互換服務商會將相應數量的 BTC 發送到比特幣鏈上的收款地址，或者反過來，用戶發送鏈上 BTC 給互換服務商，互換服務商發送通道中的 BTC 給指定的接收節點。這一過程雖然有互換服務商的參與，但是通過 HTLC（哈希時間鎖合約），全程無需信任。
Submarine Swap 還啟發了許多後來者，比如通道餘額調節協議 PeerSwap，可以讓用戶直接跟他的通道對手實施潛水艇互換。在上面的例子中，Carol 可以直接充當互換服務商的角色，Bob 轉鏈上的 BTC 給 Carol，Carol 在通道中支付相應數量的 BTC 給 Bob，即可。具體來說：
- Bob 生成一個秘密值 R（原像）及其哈希值 H。
- Bob 在比特幣區塊鏈上使用哈希值 H 創建一個 HTLC：Bob 會給 Carol 支付 1 萬聰，只要他能在 5 個區塊內提供秘密值 R，否則這些錢會返回給 Bob。
- Carol 在他和 Bob 的支付通道中，使用同樣的哈希值 H 創建一個 HTLC：Carol 會在通道中給 Bob 支付 1 萬聰，只要他能在 4 個區塊內提供秘密值 R，否則這些錢會返回給 Carol（為了簡化，這裡不考慮互換服務商收取的服務費）。
- Bob 使用秘密值 R 解鎖通道中的 HTLC，拿走 1 萬聰。
- Bob 拿走資金之後，Carol 也知道了秘密值 R，他用 R 解鎖比特幣鏈上的 HTLC，拿走 1 萬聰。
相比關閉通道然後開啟新通道，Submarine Swap 只有一筆鏈上交易，更加經濟，而且全程無需信任。
通道拼接（Splicing）#
通道拼接是一種鏈上的再平衡方法：節點在單筆交易中關閉通道又再開啟通道，從而改變鎖在通道中的餘額。 當這樣做的節點鎖入更多資金，我們稱為 “加長（splice in）”；如果減少了鎖定的資金，就叫 “剪短（splice out）”。在上面的例子中，Bob 和 Carol 之間的通道可以通過通道拼接進行加長。
通道拼接比起用兩筆交易來關閉、重新開啟通道要方便得多，不過它依然要在網絡中廣播交易、支付鏈上礦工費並等待交易確認。
多路徑付款（Multi-Path Payment，MPP）#
多路徑付款可以將一筆付款分割成幾部分，這些部分可以同時在不同的地方停駐或流轉。如果 Alice 需要繼續給 Carol 支付 1 萬聰，雖然 Bob 已經無法路由支付了，但 Alice 通過路由節點 David 可以向 Carol 支付 6000 聰，通過路由節點 Eva 可以向 Carol 支付 4000 聰，那麼 Alice 的這筆 1 萬聰交易就可以通過多路徑付款的方式完成。
多路徑付款技術的初衷是為了克服了單路徑支付的局限性，允許更大數額的支付通過分割成較小的多個部分來送達， 比如一筆金額為 1 BTC 的閃電網絡交易，可以分成 100 笔 0.01 BTC 的交易來完成。多路徑付款對網絡的去中心化和交易的隱私保護有好處，在安全性上，原子化多路徑付款（AMP）技術可以保證如果有一條路徑無法完成付款，則所有付款都不會成功，從而防止混亂和欺詐。
順便提一下，在閃電網絡中，大額的交易除了通過多路徑付款之外，還可以通過 Wumbo 通道完成。 Wumbo 通道取消了常規閃電通道所能持有的比特幣數量上限 — — 0.1667 BTC，允許節點擁有更高的通道容量，從而支持大額交易。
結語#
流動性是制約閃電網絡發展的主要因素之一。通過降低閃電網絡節點的搭建和維護門檻，引入額外的激勵機制，可以幫助閃電網絡解決網絡流動性不足的難題，而 Submarine Swap、通道拼接、多路徑付款等方案，在解決閃電網絡流動性分配方面有一定的幫助。
除了上述方案，比特幣社區還提出了 Lightning Pool（一種通道租賃拍賣市場）、Liquidity Advertisement（一種通道租賃方案）、環路支付（一個節點通過一條由支付通道形成的環路來給自己支付，實現鏈下再平衡）等其他方案來優化網絡的流動性。
流動性管理無疑是閃電網絡面臨的一項複雜工程，但隨著技術的不斷進步和社區的持續努力，我們有理由相信，這些流動性難題終將得到解決。
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