既為支付而生，何必捨本逐末：人人都能上手的閃電網路實戰
2018這一年，筆者一直在思考一個問題：區塊鏈行業最強需求（應用）場景是什麼？
我的結論是--支付！前不久以太坊創始人VB發表言論，也認為當前環境下，支付是數字貨幣最強需求。既為支付而生，何必捨本逐末，挖空心思，研究如何用它來養豬。
數字支付，似乎諱莫如深。但事實並非如此，如果我說，只要你有比特幣，不需要登陸/認證，輸個手機號，掃個二維碼，你就能給任何手機充值，你信嗎？
本文試圖用最簡單的語言和方式：
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教會大家使用閃電網路，完成一筆真實的現網支付；
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如果你懂點技術，進而可以建立自己的LN node，在網上收取手續費；
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可以建立自己的支援閃電網路支付的網店和實體店。
簡單的閃電網路
閃電網路（Lightning Network，簡稱LN），2015年就已經發布了技術白皮書，2017年底上線比特幣主網，可以實現“即時到賬”的比特幣“微支付”，是比特幣的側鏈技術，理論上費用可以是0，實際現網中，基本是每位元組1聰（1BTC=1億聰）。
如果你只想看看現網怎麼完成一筆真實的閃電網路支付，可以直接跳到第三節。
有人通過閃電網路支付了千分之一聰，用以證明LN微支付能力：
舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓家
讀者們都聽說過比特幣，但真正用比特幣去支付的卻寥寥無幾，更不要說用過閃電網路。其實，閃電網路支付非常簡單，下面通過這個視訊，讓我們瞭解一下：
這是一個在比特幣測試網路上完成的LN支付過程，其中通過手機模擬軟體，把手機上App的操作也錄屏在視訊裡面了，可以清晰的看到支付的全過程。後面會給大家介紹真實網路的支付。
閃電網路的由來和現狀
2017年下半年的比特幣擴容之爭，大家分道揚鑣：比特幣核心團隊（core）發展閃電網路，礦工分叉了大區塊BCH。2018年底，閃電網路上線主網已經有1年的時間，節點數呈現指數級增長，達到了近5000，相關應用和錢包也呈現爆發式增長。同時，2019年去中心化交易會逐步普及，除了支付，閃電網路也是去中心化交易所的實現之一。
閃電網路現狀：近5000節點（node），15000支付通道（channel），500BTC能力。
閃電網路支付比對
如果從安裝軟體開始，整個過程還是比較複雜的。LN支付相對而言，沒有認證，登陸等過程，會更簡單。
複雜的閃電網路
操作複雜
一年前，閃電網路剛剛上線的時候，還沒有可以安裝在手機上的App錢包支援，當時也只有BlockStream（BS）公司提供網店可以嘗試。筆者嘗試買了幾件衣服，大概過程是這樣的：
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在筆記本上搭建了一個Linux環境；
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在Linux上安裝一個BTC全節點，同步將近200GB的資料，當時大概用了不到2天同步完成；
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下載BlockStream公司的LN實現軟體（C語言編寫），沒有安裝包，需要自己編譯；
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執行LN node服務程序；
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命令列生成一個BTC地址，用自己另外一個手機比特幣錢包轉賬到這個地址；
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執行LN命令，跟BS公司的LN node建立一個channel，在channel上充值一定量的BTC。當然，這些都是linux上的命令列操作，完全沒有圖形化管理；
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開啟瀏覽器，在BS商店選擇商品，生成一個LN支付invoice（就是一長串字元），把這段字元複製下來；
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在linux上繼續呼叫LN支付命令，命令引數帶上上面生成的invoice，完成支付。果然是秒確認。之後會收到郵件確認，等待收貨。
完成以上內容，成就感滿滿，你感覺不是完成了一次支付，而是做了一個登月工程！這種要是能推而廣之，真是見鬼了。
當然，隨著手機側App普及，這個過程變成了掃一掃，點一點就能夠完成。
技術實現複雜
要理解閃電網路後臺的實現技術，你需要很多的技術知識，比如隔離見證（SW）/多重簽名/雜湊時間鎖合約等等，每一個技術要想講明白，透徹，都要很大的篇幅。這裡簡單描述，不想讓大家讀不下去的感覺。
閃電網路首先是把資金存入一個2 of 2的多重簽名地址，雙方簽名確認最初的狀態，然後每一次支付，都是消耗這裡面的資金，每次會根據交易後雙方新的金額生成一個新的雙方簽名的交易，而不是在原有交易上追加。
有路由（routing）的概念，類似於BGP路由協議，理論上你可以通過中間node把一筆錢支付給網路上的任何一個node。而中間經過每一個node，就要生成一個雜湊時間鎖交易（HTLC），在時間鎖到期時間內，最終收款方確認到賬，中間所有交易一步步確認，保證過程中沒有欺詐。
由於LN支付過程可能產生大量交易，交易的主要標識就是交易hash，為了使這個值唯一，引入了隔離見證（SW），把交易簽名部分拉出來放到交易最後。
是不是很複雜，真的不能再說了，否則講不完了。
實戰
閒話少敘，過程大概如下：先安裝一個支援LN的錢包，開通一條支付通道（channel），同時在channel上存入一定的btc，然後就可以掃碼支付了。如果不想玩了，關閉通道，剩餘的幣就回到錢包。
完成一次真實的閃電網路支付
我們以支付話費為例展開介紹。
1. 安裝錢包
下載一個支援閃電網路的錢包，這裡有幾乎所有錢包的彙總：
http://lightningnetworkstores.com/wallets
筆者強烈建議使用第一個錢包：Eclair，當前只有安卓版，開源軟體。Github下載地址：https://github.com/ACINQ/eclair-wallet/releases
Google應用商店下載地址：
https://play.google.com/store/apps/details?id=fr.acinq.eclair.wallet.mainnet2&hl=en_US
使用錢包大家務必謹慎，一些惡意錢包可能造成資金被盜。除此之外，個別錢包我也測試過，可能不夠穩定，閃退，不知道現在好了沒有。上面推薦的這個錢包很穩定。
安裝後傳送一點點BTC到錢包地址，大概0.003BTC左右即可。
2. 開通一條支付通道（channel）
去https://1ml.com/，隨便選擇一個活躍（active）的節點（node），比如Bitrefill這個LN Node：
030[email protected]52.50.244.44:9735
注意要選擇後面帶有@IP:埠的這種，這種是有公網IP的節點，沒有公網IP的沒辦法跟它建立channel。
錢包滑到最右邊“lightning channels”，點選右下角的“+”，出現下面介面：
4個選項任選其一。最簡單的就是選擇最後一個“acinq node”，這個是跟Eclair的node建立channel。本處選擇第二個掃描二維碼方式建立。輸入channel繫結的金額（比如0.002BTC），交易費可以選擇1聰/位元組，點選“確定”即可。不要把錢包所有的錢都充值到channel，會失敗，原因是你需要付礦工費。如果你錢包裡面有0.003BTC，可以在這裡輸入0.002BTC。需要6個主網上的區塊確認，channel才能顯示為正常可用狀態“normal”，這個時間當前大概在1小時左右。
這裡需要特別說明，選擇建立channel的node，哪個都沒有關係，只要是活躍的（active）即可，如果沒有公網ip的，會提示你不能建立channel。閃電網路通過技術保證了整個過程不需要對其他node有任何信任（trustless），理論上任何一個active的node都一樣，通過routing路由方式到其他node完全可達。
同時，開通channel不需要對端node的確認，你想連誰就連誰。
3. 掃碼
在channel顯示“normal”後，進入要購買商品或者服務的網店。這裡我們選擇https://www.bitrefill.com/vouchers/lightning——LN上最著名的網店。不需要註冊，找到“China”，然後在輸入欄輸入自己的手機號碼，建議是中國移動的號碼（電信和聯通我沒有嘗試成功，有興趣可以試試），點選後面的對號。
選擇話費金額，選擇第一個支付方式“lightning btc”，出現支付二維碼和對應的具體支付BTC數量，這個數值是根據交易所的實時報價所得，15分鐘內有效。
錢包介面向左滑動到“transaction history”，點選右下角的箭頭，出現下圖介面：
一般選擇第二個掃描二維碼方式：“scan a payment request”，掃描網店提供的支付二維碼既可以完成。
稍等幾秒鐘，介面還沒有顯示成功，你很可能已經收到中國移動發來的充值成功確認簡訊了。
不要認為是中國移動支援btc支付，其實就是國內的某個代理的充值，而且代理收到的也不是btc，而是普通的人民幣，所有轉換由Bitrefill這個網店完成。
支付的BTC數量，不能超過你存入channel的數量，跟你Eclair錢包有多少BTC無關。你可以多次支付，直到channel裡面的btc用光為止。
4. 關閉channel
當你不再想支付的時候，記得關閉channel，這樣，剩餘在channel上的錢，才能重新回到你的錢包。
Channel關閉通常有3種情況，最後錢都會回到你的錢包：雙方協商關閉/一方已經下線，另一方強制關閉/channel到期，通常是開通的時候約定的，預設30天。
最好的方式第一種：協商關閉，錢瞬間結算併產生比特幣主網交易，返回錢包。
錢包滑動到最右“lightning channels”，點選你之前建立的channel，選擇“close channel”，顯示如下：
不要選擇“I want to force-close this channel”，這個是在對方node已經不線上的情況下強制關閉channel，你的幣會在預設144個區塊（大概24小時）確認後到賬，很慢，直接點選“close channel”，大概幾秒鐘後會產生一個比特幣主網的交易，channel裡面沒有用完的錢會發送到你的錢包地址，已經支付給商家的幣，會發送給商家。
構建一個LN node（類似server）
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Lightning Labs – this is the company that develops LND (Lightning Network Daemon)
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ACINQ — a French company whose product is called Eclair
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Blockstream team — they are implementing the c-lightning client and Lightning gateway for e-commerce services
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https://github.com/PierreRochard/node-launcher Bitcoin and Lightning node launcher for macOS, and Windows
上一節介紹的Eclair只是一個閃電網路的輕錢包，要想建設一個線上實時提供服務的LN node，類似server的概念，以上4個產品可以實現。相對而言，閃電網路的錢包就多了去了。
無論哪一個實現，前提都是要在同一臺機器上先安裝一個BTC全節點，同步完將近200GB的資料，否則LN程序啟動會失敗。當然你也可以在測試網路上實現，只要同步9GB左右的資料即可。
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BS公司的c-lightning應該是第一個閃電網路實現，Linux下安裝執行，需要自己編譯，Github地址如下：https://github.com/ElementsProject/lightning
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ACINQ跟Eclair是同一家公司的產品，可以在windows下安裝實現，對於很多入門者更加簡單直觀。
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node-launcher可以在蘋果Mac和windows上安裝實現。
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Lightning Labs的LND需要Linux環境。
有興趣的可以選擇上面任何一個進行測試。
當然，以上實現都可以藉助docker方式，快速部署，省去了很多繁瑣的配置。
另外，如果你要建立一個能夠被別人連線建立channel的node，需要有一個公網IP地址，私網nat地址在LN網路上看不到。
建立LN node的意義是什麼呢，跟普通閃電網路錢包的差異在哪裡？
建立LN node後，你可以服務他人，同時收取一定的手續費，類似於比特幣主網上的礦工的角色。閃電網路上的node越多，就越健康，不會因為個別node下線造成支付失敗。
支付的場景和周邊
下文介紹幾個閃電網路的擴充套件：
去中心化交易是當前一個熱門發展方向，而閃電網路就是其中的實現方式之一。我知道bitfinex很早就上線了，而且用的是以太坊技術。最近發現BS公司公佈的合作伙伴中也有bitfinex，說明交易所也在多方面嘗試這個新鮮事物。
BTCpay，一鍵開店，支援閃電網路和多種數字貨幣支付的平臺。可以構建一個去中心化的支付公司。
最早接受比特幣支付的實體店，往往是店員拿來計算器，把客戶選擇商品對應的法幣根據自己認為合理的兌換價格，換算成比特幣，然後開啟自己的比特幣錢包，輸入付款金額，使用者掃描完成付款。
這種情況在BTCpay出現後一去不復返了。這個軟體平臺通過web方式，可以讓商家一鍵開店，簡單輸入自己商品的描述和法幣的價格，輸入自己接受數字貨幣的錢包地址，然後就可以讓使用者在web介面點選支付，當前已經支援閃電網路支付方式。
產品通過自動查詢幣安和hitbtc兩個交易所的價格實時更新網店商品法幣對應數字貨幣的價格，國內無法查詢，如果測試，最好在國外的雲平臺上測試。由於開源，比價的交易所可以自己隨意選擇。
樹莓派上構建LN node
樹莓派，售價大概300~500人民幣，可以理解成一個開放式的“手機”，使用arm cpu，可以搭建一個幾乎零功耗的LN node，24小時現網線上。一般會建議配合一個行動硬碟儲存BTC全節點資料（200GB左右），筆者剛剛查詢，當前一個400GB的SD卡也就500多塊錢，就不用外掛硬碟了。
搭建方式可參考如下連結：
https://medium.com/@jacobsteeves/raspberry-pi-lightning-network-w-no-external-drive-5-steps-d4fba98ac8cb
作者：Bob，安全行業老兵，對加解密技術爛熟於胸，看不到傳統安全行業有任何新意，擁抱區塊鏈的原因是想找點好玩的。自認為，一個東西你真的懂了，你會把它很簡單的講解出來，如果說得雲裡霧裡，天花亂墜，要麼是吹牛的需要，要麼就是不懂！
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