示例 1：闪电网络 - 在比特币上实现状态通道

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区块链扩展的两个层次示例一：闪电网络——状态通道在比特币上的实现

闪电网络可以说是 Layer 2 最著名的扩展项目。

适用场景

高频、小额交易。

核心概念 交易流程 双方建立支付通道 资金上链 链下白条交易 关闭链下通道

Bob 和 Coffeeshop 都将资金存入链上地址，Bob 存入 0.05BTC，Coffeeshop 存入 0BTC。 只有关闭通道，链上资金才会释放，用户才能真正拥有资金。

支付通道的建立是在链上完成的，因此需要支付一定的交易费用。

这是一个双向支付渠道。 所谓通道，其实就是双方之间的签名地址和分发状态。 交易双方可以在链下通道完成多笔交易，并将交易余额上传至链上。 这样，很多微小的交易就变成了交易集，大大减少了最终发布到链上的交易数量。

支付通道的建立过程引入了一个“2-of-2双签名地址”：

这个地址就是需要双方签字才能转账的地址。 其中，第二个2表示签名总数，前2表示有多少个数字有效。 这意味着签名总数为2比特币转出资金要多久到账，获得2个签名后一笔交易才有效。 2-of-3表示签名总数为3，获得2个签名后有效。

双人频道=>多人频道

即用户之间的多跳支付。

Alice和Bob建立了“支付宝”支付通道，Bob和Carol建立了“微信”支付通道。 如果 Alice 想与 Carol 进行交易，有两种选择。 第一种是在 Alice 和 Carol 之间建立一个“Apple”支付通道，另一种是通过 Bob 通过 Alice 和 Carol 进行多跳支付。

中继器的条件：

Alice 将“拼图”和转账信息交给 Bob。 Bob 和 Carol 协商转移资金。 如果 Carol 将“答案”告诉 Bob，Bob 就会把钱转给 Carol。 爱丽丝和鲍勃进行了同样的协商转账，如果鲍勃告诉爱丽丝“答案”，爱丽丝就会把钱转给鲍勃。

可以看出，在这个过程中，Bob收到了Alice的预付款后的转账，避免了Bob收到Alice的钱却不转账给Carol的作弊行为。 为什么闪电网络支持高频微交易？

究其原因，在于它的“预付款”机制和资金保证金机制。

在多跳支付过程中，中继者在收到来自发件人的转账之前首先预付资金。 也就是说，发送方需要使用整个价值传输链路上的资金，将资金转给接收方。 只有一个中介 Bob，Alice 和 Bob 的资金都花光了。 如果有10个中介，那么涉及的资金量是Alice直接支付给Carol的11倍。

此外，通道中预存的资金量直接决定了其可进行交易的上限。 因此，闪电网络只支持高频小额交易，不支持大额交易。 大额交易需要在支付渠道存入更大的保证金。

多人通道 => 支付网络

由于可以在多人之间建立状态通道，因此可以在更多人之间建立支付网络。 现在闪电网络也上线了。 下图是闪电网络主网，共有2934个参与者，参与者之间建立了8041个一对一的支付通道。 目前，上面的流通资金量还很少，只有81个比特币。

其实从图中可以看出，还是有几个比较大的中心化节点。

闪电网络总结

优势：

缺点：

示例 2：流动性网络

Liquidity摒弃了两人通道的概念，而是直接引入了枢纽（N-party Hub）进行多人之间的链下交易，多个枢纽可以相互连接形成整个网络。

Liquidity.Network的强大之处在于：

可以是多方交易通道比特币转出资金要多久到账，也可以是双向交易通道； 交易通道中的发送和接收不需要中继（基于Hub网络结构，Hub层路径的作用主要是实现去中心化和高效的信息冗余互联。A直接发送到C、无需B转账）； 没有类似于闪电网络的在线要求； 状态通道抵押额度锁定，减少4464倍。

中心：

Hub 不再是一个封闭的二人世界，而是像一个开放的信用合作社，任何人都可以加入特定的 hub。 枢纽的概念也有点像交易所，去中心化的交易所，交易通常在交易所进行，每笔交易也通过特殊的通道连接起来，形成一个全球性的交易网络。 但与交易所不同的是，集线器没有中央机构持有货币，付款是在链下而不是链上发送的。

集线器减少了路由压力（假设大多数集线器都是自给自足的，有成百上千的用户）。 此外，集线器也可以相互连接。 如果同一用户同时加入多个连接成环的集线器，抵押给这些集线器的金额可以相互动态调整。 这个想法来源于创始人早期的研究成果Revive。 REVIVE是传统二人支付通道中使用的存款再平衡协议，使用线性规划进行优化计算。 例如下图就是最简单的例子。 三人ABC各有100个币，通过双向支付通道形成一个环，但通道内的金额分布很不平衡：

AC、AB、BC之间分别有通道。 在AC通道中，A目前账户上有100，C什么都没有，而在AB通道中，A什么都没有，但是B有100。如果此时A想转50给B，或者多-hop支付交易想走AB通道（比如屏幕外的付款人用50支付给A，A用50支付给B，B在最终收款人之外支付给屏幕50），这里有一个更简单的思路想一想：把AC通道中属于A的100个中的50个通过“动态调整”放到AB通道中供A使用。

动态调整过程如下：

在 ABC 中随机选择一个领导者来指导这个再平衡过程。 这期间，三个通道都需要被冻结，根据大家的喜好和当前的需求构建一系列的链下支付交易，交给大家签名。 一旦通过，将强制执行原子事务。 比如上面的例子，再平衡的结果可以是A转给C 50，C转给B 50，B转给A 50。这时候ABC的每个人还有100个币，没有人多，也没有人少，但每个频道的所有分类账上都有 50 个。

4464倍锁仓说明：

全网需要锁定的资金只能是最近十分钟的平均交易金额，不能是所有交易金额的总和。 例如，假设100个用户之间会发生各种支付交易，平均每月交易量为100 BTC：对于闪电网络，每个参与者必须存入100 BTC，总共需要10,000 BTC BTC被锁定闪电网络。 同样情况下，对于Liquidity，如果时间缩短到十分钟，平均交易量会减少4464次（4464=31天*24小时*60分钟/10分钟，官方还是有点“不要脸” ”，白皮书也直接算了一个月31个月，毕竟这样的数据是最好的），所以需要抵押的总金额减少了4464倍（其实你看了会发现存款已经不重要了）。

示例 3：Celer 网络

CelerNetwork分层技术架构：

受互联网非常成功的分层抽象原则的启发，我们将 Celer Network 设计为简洁的分层架构，将复杂的离线运行网络分解为分层模块。 这种架构极大地降低了系统设计、开发和维护的复杂性，并使每个单独的组件能够快速演进。 我们将各层接口的集体规范称为cStack（分层结构，接口清晰。降低系统设计、开发和维护的复杂度。使各组件的快速演化成为可能。），包括以下组件构建：

cChannel：广义状态通道和侧链套件。 支持网络通道上通用 DAG 的快速状态转换。 灵活的结构最大限度地利用流动性。

cRoute：具有透明通道平衡的可证明最佳状态（例如，微支付）路由。 与最先进的解决方案相比，吞吐量提高了 15 倍。

cOS：支持离线功能的应用程序开发框架。 提供通用设计模式，处理链下状态操作、存储、追踪、链下状态争议。

cApps：在 Celer 网络上运行的应用程序生态系统。 通过区块链系统保证信任、隐私或去中心化，扩展到每秒数十亿笔交易。

在 Celer Network 中，终端用户通过 cChannel 连接到 Celer 节点去中心化、去信任化的网络，实现广义状态通道功能。 在 Celer 节点中，cRoute 用于在最终用户之间优化和无信任地路由广义状态（例如，条件支付）。 对于用户来说，连接到 Celer Network 就像连接到 Internet，您可以在其中与 Google、Facebook 或任何其他网站进行交互。 一旦连接到 Celer Network，所有基于 cOS 的 cApp 都将可供用户以低成本大规模安装和使用。 Celer Network目前具有高人性化设计、高扩展性和低成本的优势。

参考