閃電網路的再平衡:迴圈支付、費用管理和拼接

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中間節點在閃電網路中扮演著重要的角色,允許使用者與他人進行交易,而不需要與每個對等點開啟一個直接的支付通道。沒有中間節點,閃電網路將失去其大部分吸引力。在上一篇文章中,我們解釋了為什麼路由支付會使中間節點的通道失衡,以及這將如何導致再平衡。我們將再平衡定義為節點在支付通道中增加其餘額,而在另一個通道中減少其餘額,從而保持路由支付的策略操作。本文概述了閃電網路社羣正在討論的再平衡策略。
為了更好地理解本文,您應該熟悉支付渠道和閃電網路的基礎知識。如果你沒有,我們強烈建議你先閱讀之前文章。再平衡Carol是閃電網路的一個節點。她與Alice和Bob有聯絡,他們想要進行交易,但是沒有直接的支付渠道。Carol將它們之間的支付路由為一箇中間節點。
為了轉移支付,Carol必須預先為她的頻道提供資金。每次她傳送一筆付款,她在傳送方通道中的餘額就會隨著交易金額的增加而增加,而在接收方通道中的餘額則會減去她收取的費用而減少相同的金額。

路由支付往往會使Carol的通道失衡,最終她將沒有足夠的資金在通道中路由支付。當這種情況發生時,Carol需要再平衡她的頻道。

Alice想付2個比特幣給Bob,但是Carol不能轉帳。她需要再平衡她的渠道。
迴圈支付概述和優點
迴圈支付是一種完全脫離鏈的再平衡策略,其中節點透過連結的支付通道的迴圈路徑進行支付。要使路由是迴圈的,至少需要3個節點。

Carol可以使用Alice, Frank, Bob和她之間的閉合路徑逆時針方向支付給自己。

1 BTC支付減少了她與Alice在通道中的餘額1,增加了她與Bob在通道中的餘額1。她現在可以將一個2BTC的付款從Alice轉到Bob。
迴圈支付是一種完全的離線再平衡策略;這意味著Carol可以成功地再平衡她的頻道,而不需要向區塊鏈廣播任何交易。她不需要支付連鎖費用或等待確認時間。
Carol還可以精確地控制何時進行再平衡。她所要做的就是給自己一個有利的回報。缺點迴圈付款不是免費的。由於至少涉及三個節點,其中一個是她自己,Carol必須為路由她的付款至少支付另外兩個節點。迴圈越大,她需要支付的節點就越多。
此外,這一戰略需要有一個迴圈和資金充足的路線。Carol只能支付這條路徑中最小的餘額:她在C-A頻道的餘額,Alice在a - f頻道的餘額,Frank在F-B頻道的餘額,Bob在B-C頻道的餘額。這意味著,她再平衡支付的規模受到再平衡時刻的路徑的限制。航路越長,獲得較小上限的機會就越大。如果Bob碰巧是一位商人,那麼要找到一條資金充足的路線就變得更加困難。在這種情況下,鮑勃收到的錢將遠遠多於他寄出去的錢。遲早,連線到他的所有節點都會耗盡它們的通道。在這種情況下,Carol和其他鄰近節點,比如Frank,都無法找到一條資金充足的迴圈路線。最後,我們來分析迴圈支付對網路路由容量的影響,即一個節點在給定時刻可以向另一個節點傳送的BTC總量。
為此,讓我們引入原子多路徑支付的概念。AMP發生在支付被分割成不同的路徑,但卻是自動完成的時候,這意味著它要麼完成完整,要麼完全不完成。只要有一個迴圈路徑,Alice就有兩種可能的路由向Bob支付聚合路由容量的費用。
Alice可以支付Bob (R1 + R2) BTC。R1和R2分別為路徑A-C-B和路徑A-F-B的路由容量。
因為迴圈支付只在一個封閉的路徑內重新分配金錢,所以Alice和Bob之間的路由容量保持不變。雖然Carol成功地增加了她的路由容量,但這是以Frank的容量為代價的。Alice仍然可以付給Bob同樣的錢。
Alice仍然可以支付Bob (R1 + R2) BTC。(R1 + P)和(R2 - P)分別為路徑A-C-B和路徑A-F-B的路由容量,P為Carol的迴圈支付。
請注意,在最後的例子中,為了簡單起見省略了費用。透過新增費用,路由容量實際上得到了修改,但只是按費用的大小排序。這應該(希望)與支付的大小相比非常小,因此路由容量在實際應用中保持不變。 費用管理
概述和優點費用管理是一種完全的鏈外再平衡策略,節點利用收費作為一種機制,從經濟上激勵和獲取朝著有利方向發展的支付。這可以從收取比其他途徑更低的費用,一直到完全不收取費用,甚至支付少量的激勵(有時稱為負費用)。這個策略可以被看作是Bob和Carol之間的雙贏方案。他可以從使用特定路徑的費用中獲得折扣,而她可以再平衡她的渠道。
費用管理是離線的,因此不涉及比特幣費用或停機時間。此外,如果僅僅是折扣就足以激勵Bob選擇Carol的路徑,那麼這個策略對Carol來說可能是免費的。缺點實際上,費用管理更多的是一種機遇,而不是一種應對渠道失衡的深思熟慮的策略。Carol不能真正控制何時發生再平衡,充其量她可以利用特定的場景,並激勵自己被選為某個支付的路由器。
這是一種競爭戰略,對實現的複雜性有兩大影響。首先,需要Carol對其他節點的費用管理有完整更新的資訊。她的費用現在取決於Frank。同時,此策略僅在Bob擁有每個路徑路由費用的完整資訊時才有效。在更私有的網路中,這可能是個問題,因為節點無法訪問所有資料。其次,目前還不清楚這種策略可能需要多少資金,因為僅僅打折是不夠的。例如,如果Bob碰巧是一個商人,那麼Frank和Carol很可能都希望將付款從Bob路由到Alice。然後,Frank和Carol可能會進入一場“競爭”行為,並達到負費用的地步。
最後,這種再平衡策略並沒有解決網路中路由容量差的問題。與最開始的情況恰恰相反;支付至少可以遵循兩條路徑,並且特定的節點可以再平衡其路由通道。拼接概述和優點
拼接是一種鏈上再平衡策略,節點在單個交易中關閉並重新開啟支付通道,從而改變其鎖定的資金數量。當節點重新開啟鎖定更多資金的通道時,將發生拼接。如果鎖的錢少,就叫做剪接。

Carol關閉了她與Alice的通道,並開啟一個新的,承諾2 BTC。她現在有一個BTC解鎖。

Carol關閉了與Bob的通道,並開啟了一個新的通道,提交了額外的BTC。
當使用拼接時,Carol只需要考慮她的相鄰節點,就可以簡單地忽略網路中其他節點的情況。不需要其他路由,因為它只涉及傳送方、接收方和中間節點。這意味著splices可以在連線不良或資金不足的網路中工作。
而且,Carol只獲得關於她相鄰節點的資訊,這就足夠決定什麼時候再平衡。這就是拼接適用於私有網路的原因。最後,很容易看到拼接會改變網路的路由容量,因為以前不可能進行的支付可以在再平衡之後進行。這說明了為什麼即使Bob碰巧是個商人,拼接也可以很好地工作。

在再平衡之前,Alice可以按照路由容量為1的路由路徑a - c - b向Bob支付費用。

再平衡後,Alice可以按照a - c - b路由向Bob支付路由容量為2 cons的費用
缺點雖然拼接比在兩個不同的交易中關閉和重新開啟頻道要方便得多,但它們仍然涉及到向區塊鏈廣播交易、支付鏈上費用和等待確認時間。正因為如此,拼接可能是一種代價高昂的再平衡策略。在比特幣看漲的情況下,鏈上費用極有可能上漲,這直接影響到一個節點的成本。
結論迴圈支付、費用管理和拼接並不排除解決方案,它們很可能在閃電網路中共存。它們在不同的級別和不同的網路拓撲中工作。也許最重要的區別是拼接實際上可以改變網路的支付能力。因此,拼接可能遲早需要應用程式。
另一方面,迴圈支付和費用管理可能會被用作延遲拼接的策略。一旦網路連線更好,資金更充足,我們很可能會看到這些事情發生。

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