雷电网络为啥可以治以太坊的“堵”病？

雷电网络为啥可以治以太坊的“堵”病？

以太坊被人最广为诟病的一点就是交易速度比较慢，动不动就拥塞成狗（“以太猫事件”最为典型），GAS消耗比较巨大（GAS相当于以太坊世界中的钱，存储、执行代码、转账都要花费GAS）。而雷电网络被认为是有效解决以太坊拥堵、提高交易速度的一种技术。今天，树哥就和大家聊一聊“雷电网络”！

一、什么是雷电网络

雷电网络是利用链下（off-chain）状态网络对以太坊交易处理能力进行扩展，利用雷电网络转账资产（不仅指以太币，还有其它建立在以太坊之上的代币）。—百度百科

其中，我们注意几个关键点：

1、链下（off-chain）

代表着雷电网络其实不是在以太坊主链上进行的扩容方案，而是在以太坊的主链外执行的扩容方案。

既然这么讲，那么是不是还有在以太坊主链上的扩容方案啊？

对的！

在以太坊主链上的扩容方案叫“分片”技术。那这两种技术有什么差别呢？

那先看一下以太坊的执行结构吧。

大家看到吗？本质上讲：

区块链的每个节点都一个虚拟机EVM，代表着每个交易或代码都需要每一台的虚拟机（EVM）进行执行和验证。

所以，这也是智能合约的不可篡改性，同时也代表着这么多虚拟机(EVM)同时的操作和相互验证就成了影响效率的根源。

EOS的解决思路是，全网只设置21个节点来干这个事情。所以其执行效率要高的多。

（备注：EOS的解决方案实际会复杂一些，树哥在本文不做详细讨论）。

那么分片技术的思路是：把区块链分成不同的部分（称为碎片），每个部分分别处理不同的交易。这样就可以成倍增加以太坊的吞吐量了。

因为分片技术是在以太坊本身的主链上进行操作，所以称之为链上扩容。

而雷电网络的思路是：不在区块链的底层主链上进行任何改造，而是区块链上再设置一层，所有的操作都在这个高的一层进行操作。

举个不恰当的案例：分片技术要拓宽主干道，而雷电网络是增加了一些支线，没有必要上主干道的车就不要上来。

2、状态网络

我们的日常交易中，80%的交易可能是我们最常用的交易。

假设树哥的店子和邻居店子总会有一些钱财拆借。

那么，其实是有两种处理方法：第一种是每次借完就必须还，了解一笔再新的一笔。

另外一种是：大家记账，月底在核算结清。

其实大家也应该很理解，一定是后一种用途最广了。

而雷电网络原理是：只是在最开始的时候，告知区块链这两个人要发生交易了，然后中间这两个人交易是不向其他的人进行广播，自然也不会记录在区块链中。等两人约定的结算时间时，两人再把交易的数据写进区块链之中。

大家可以看到，中间两个人可能交易了很多次，是不需要把他们的数据写进主链中，从而降低了对主链的使用频次，由于又不需要全网节点对这个交易进行验证，从而大大提升了效率。

而这一切，是需要一个叫状态网络（支付通道）的方式来进行实现。

这个状态网络（支付通道）是由以太坊上的智能合约来实现的，智能合约在支付通道建立的时候将持有双方代币，通道关闭时根据大家交易情况和签名信息进行余额更新。

需要说明的是，这样的一个状态网络不仅仅使用于两个人之间的转账，当存在一些中介的支付通道后，就可以更多地应用于不同节点之间的转账或者商业应用的转账了。

这就像有一些提供POS的商家一样，商户收到的钱实际上是先到这个POS机商家（中介），再通过定期转账到商户的银行账号中一样。

就这样，交易双方或和中介只要在链上存在交易通道，就能在链下基于被锁定的余额进行高频、双向的即时确认交易，多个通道形成的支付路径构成“雷电网络”。

小结：雷电网络是以太坊的链外扩容方式之一，通过链上的智能合约来创建交易通道，便可以在链下进行频繁交易确认，从而大大的降低对以太坊的主网的使用。需要说明的是，雷电网络使用“智能条件（Smart Condition）”来让智能合约设置更加灵活的转账条件。

二、雷电网络的特点

1、越生长越强大

当参与的者越来越多的时候，在雷电网络上建立的交易通道就会越多，一些交易中介也会越来越多，而这都会促使雷电网络的交易处理能力就越来越强，可以实现每秒10万+笔的交易。

其实这是可以理解的，越来越多的交易都是在链下处理的，而不是需要在链上全网都要处理验证，那么整体速度自然会越来越快。

2、不仅仅是以太币

以太坊是一个基础生态，在其上除了以太币之外，还有数以千计的代币及应用。而这些应用和代币都是可以使用雷电网络的。对于雷电网络而言，这些代币的底层是相同，所以不仅是同一种代币的交易转化可以实现，甚至是不同种的代币之间，如果建立了交易通道和相应兑换比例的智能合约，他们也是可以利用雷电网络进行交易结算的。

3、广阔的商业场景

我们日常的金融支付场景就是“微支付”场景了，这种“微支付”场景简直是无所不在的，无论是买份早点还是买杯咖啡，都无处不在利用“微支付”！而雷电网络具有着这样的广阔商业场景，因为它有如下这些特色：

1）保护隐私

不像是区块链上的交易，需要全网广播而不具备隐私性，雷电网络上的单笔交易是不需要在区块链的主链上进行广播的，所以就会保护进行交易双方的隐私。

2）确认速度快

不同于以太坊确认交易速度依赖于网络是否拥堵，雷电网络的交易确认速度会更快，更容易在”微支付”场景中使用。

3）交易的费用低

大家都知道，在以太坊上做任何操作都是需要消耗GAS的，高昂的GAS费用也是制约以太坊应用的原因之一。而在雷电网络上的交易费用要远比区块链上的交易费用少得多（7个数量级左右）。

小结：雷电网络由于采用链外的技术，可以实现单个交易不公开、确认速度快、交易费用低等特点，可以实现“微支付”的一些场景，应该会有广阔的商业应用前景。

三、雷电网络需要解决的问题

任何技术从诞生的那一刻起，就在不断的优化和完善中。雷电网络也是如此。

1、成本问题

在以太坊上为建立一个“支付通道”的智能合约成本极高，会远远超过一般的智能合约消耗的GAS费用。

为每个代币都设立一个“通道合约”，可以管理这个代币的所有通道，是其中的一种解决方案，不过具体实施起来有一定难度。而且，如果两个节点间频繁产生交易，再为每个代币建立一个通道又会让问题复杂化。

2、中介问题

当没有建立支付通道的两个节点要发生交易的时候，可以采用有通道联系的中介节点进行中介，而中介节点是可以赚取交易的手续费的。

同样的，就会产生中介节点未在线、查找中介路径、中介节点突然离线等情况，并由此情况导致的转账未完成、交易通道被关闭等等问题。

作为一个新的、不断应用的技术，遇到各种问题都实属正常，唯一需要确认的就是“问题是否是不可解决的”！当前，雷电网络遇到的成本问题和中介问题都是可以解决的问题，随着技术不断发展、应用的逐渐增多、交易中心的出现，这些问题也将不再是问题。

总结：雷电网络是以太坊的链外扩容方式之一，它通过“支付通道”的方式，让频繁的小额交易在链外进行。由于其可以满足“微支付”的场景，将会有比较广阔的应用场景。

以上，为树哥区块链从小白到精通课程节选。

作者介绍：树哥，树哥区块链创始人、《区块链从入门到精通》作者，U赞签约作者，对话区块链合伙人。立志用最通俗的语言让小白透彻了解区块链技术。公众号\头条号\新浪博客\百度百家：树哥区块链，星球:区块链从小白到精通。