現在讓我們通過將其視為 應用平臺 application platform 來構建我們對比特幣的理解。如今，許多人使用術語＂區塊鏈＂來指任何共享比特幣設計原則的應用平臺。這個術語經常被濫用，並且被應用於許多未能交付比特幣區塊鏈提供的主要功能的東西。
在本章中，我們將看看比特幣區塊鏈作為應用程式平臺提供的功能。我們將考慮應用程式構建 原語 primitives，構成了區塊鏈應用程式的構建模組。我們將看看使用這些原語的幾個重要應用程式，例如彩色幣（Colored coins），支付（狀態）通道和路由支付通道（閃電網路 Lightning Network）。
比特幣系統被設計成一個去中心化的貨幣和支付系統。然而，它的大部分功能都來源於更低層次的構造，可用於更廣泛的應用程式。比特幣不是由諸如賬戶，用戶，餘額和支付等組件構建的。相反，它使用具有低級加密函數的交易腳本語言，就像我們在 [transactions] 中看到的那樣。正如帳戶，餘額和支付的更高級概念可以從這些基本原語中派生出來一樣，許多其他複雜的應用程式也是如此。因此，比特幣區塊鏈可以成為一個應用平臺，為智慧合約等應用提供信託服務，遠超數位貨幣和支付的原始目的。
長期正確運行時，比特幣系統提供了一定的保證，可用作構建模組來創建應用程式。這些包括：
- 無雙重支付 No Double-Spend
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比特幣去中心化共識演算法的最基本的保證，確保UTXO不會花費兩次。
- 不變性 Immutability
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一旦交易記錄在區塊鏈中，並且後續的區塊已經添加了足夠的工作量，交易的數據就變得不可變。不變性由能源保證，因為重寫區塊鏈需要耗費能源來生產工作量證明。所需的能量以及不變程度隨著包含交易的區塊頂部的工作量而增加。
- 中立性 Neutrality
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去中心化比特幣網路傳播有效交易，無論這些交易的來源或內容如何。這意味著任何人都可以創建一個有足夠費用和信任的有效交易，他們可以隨時傳輸該交易並將其包含在區塊鏈中。
- 安全時間戳 Secure Timestamping
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共識規則拒絕任何有離得太遠的過去或未來的時間戳的區塊。這確保區塊上的時間戳可以被信任。區塊上的時間戳意味著對所有包含的交易的輸入的未使用保證。
- 授權 Authorization
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數位簽章經過去中心化網路驗證，可提供授權保證。包含數位簽章要求的腳本不能在腳本中隱含的私鑰持有者未經授權的情況下執行。
- 可審計性 Auditability
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所有交易都是公開的，可以進行審計。所有的交易和區塊都可以鏈接到創世區塊。
- 會計 Accounting
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在任何交易中（除了coinbase交易），輸入的價值等於輸出加上費用的價值。在交易中創建或銷燬比特幣值是不可能的。輸出不能超過輸入。
- 不過期 Nonexpiration
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有效的交易不會過期。如果它今天有效，只要輸入沒有被消耗並且共識規則沒有改變，它將在不久的將來也有效。
- 完整性 Integrity
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使用 SIGHASH_ALL 簽署的比特幣交易或由另一種 SIGHASH 類型簽署的交易的部分不能在未使簽名無效的情況下進行修改，修改將導致交易本身無效。
交易原子性 Transaction Atomicity:: 比特幣交易是原子的。它們要麼是有效並被確認的（挖礦），要麼不是。不完整的交易不能開採，交易沒有臨時狀態。在任何時候，交易都是開採或不開採。
- 離散（不可分）單位的價值 Discrete (Indivisible) Units of Value
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交易的輸出是離散的和不可分割的價值單位。它們可以全部用完或不使用，不能分開或部分使用。
- 控制法定人數 Quorum of Control
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腳本中的多重簽名限制了多重簽名方法中預定義的法定權限。 M-N要求由共識規則強制執行。
- 時間鎖/老化 Timelock/Aging
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包含相對或絕對時間鎖的任何腳本語句只能在其年齡超過指定時間後才能執行。
- 複製 Replication
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區塊鏈的分散儲存確保了在交易開始時，經過充分的確認後，它可以在整個網路中進行復制，是持久化的，並且對斷電，數據丟失等具有恢復能力。
- 防偽 Forgery Protection
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交易只能花費現有的已驗證輸出。不可能創造或偽造價值。
- 一致性 Consistency
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在沒有礦工分區的情況下，記錄在區塊鏈中的區塊會根據它們被記錄的深度而受到重組或不一致的可能性呈指數下降。一旦深刻記錄，改變所需的計算和能量使得改變幾乎不可行。
- 記錄外部狀態 Recording External State
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交易可以通過 OP_RETURN 提交一個數據值，表示一個外部狀態機器中的狀態轉換。
- 可預見的發行 Predictable Issuance
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不到2100萬比特幣將以可預測的速度發行。
構建模組的列表並不完整，會隨每一項引入到比特幣的新功能而增加。
比特幣提供的構建模組是可用於構成應用程式的信任平臺的組成部分。以下是當前存在的應用程式示例以及它們使用的構建區塊：
- 存在性證明（數位公證） Proof-of-Existence (Digital Notary)
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不變性+時間戳+持久化。數位指紋可以通過交易提交給區塊鏈，證明檔案在記錄時存在（時間戳）。指紋不能在事後修改（不可變性），並且證明將被永久保存（持久化）。
- 眾籌平臺（閃電網路） Kickstarter (Lighthouse)
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一致性+原子性+完整性。如果你簽署一項輸入和一項眾籌交易的輸出（完整性），其他人可以為籌款捐款，但直到目標（輸出價值）達到（一致性）後才能支付（原子性）。
- 支付通道 Payment Channels
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控制法定人數+時間鎖定+無雙重支付+不過期+審查阻力+授權。具有時間鎖定（時間鎖定）作為支付通道的＂結算＂交易的多重簽名2-of-2（控制法定人數）可以由任何一方（授權）在任何時間（審查阻力）持有（不過期）。然後，雙方可以創建承諾交易，在較短的時間間隔（Timelock）上雙重支付花費（無雙重支付，雙重支付可使之前的交易無效）"結算"。
我們將要討論的第一個區塊鏈應用是 彩色幣 colored coins。
彩色幣是指使用比特幣交易記錄比特幣以外的資產的創建，所有權和轉讓的一組類似技術。所謂＂外部＂，我們指的不是直接儲存在比特幣區塊鏈中的資產，不是比特幣本身，這是區塊鏈固有的資產。
彩色幣用於追蹤數位資產以及第三方持有的有形資產，並通過彩色幣進行所有權交易。數位資產彩色幣可以代表無形資產，如股票證書，許可證、虛擬財產（遊戲物品）或大多數任何形式的許可知識產權（商標、版權等）。有形資產的彩色幣可以代表商品（金、銀、油）、土地所有權、汽車、船隻、飛機等的所有權證書。
這個術語來源於＂著色＂或標記比特幣的名義數量的想法，例如單一的satoshi，代表比特幣價值本身以外的其他東西。作為一個類比，考慮在1美元鈔票上加上一個訊息，說明＂這是ACME的股票證書＂ 或 ＂這張鈔票可以兌換1盎司白銀＂，然後交易1美元鈔票作為其他資產所有者的證書。第一個彩色幣的實現，名為 Enhanced Padded-Order-Based Coloring 或 EPOBC，將外部資產分配到1-satoshi輸出。通過這種方式，這是一個真正的＂彩色幣＂，因為每個資產都被添加為一個單獨的屬性（顏色）。
最近的彩色幣實現使用 OP_RETURN 腳本操作碼在交易中儲存元數據，與將元數據關聯到特定資產的外部數據儲存一起使用。
如今兩個最出色的彩色幣實現是 Open Assets 和 Colored Coins by Colu. 這兩個系統使用不同的方法來處理彩色幣，且不兼容。在一個系統中創建的彩色幣不能在另一個系統中看到或使用。
彩色幣通常在特殊錢包中創建，轉移和查看，這些幣可以解釋附加到比特幣交易的彩色幣協議元數據。必須特別注意避免在常規比特幣錢包中使用與彩色幣相關的密鑰，因為常規錢包可能會破壞元數據。同樣，不應將彩色幣發送到由常規錢包管理的地址，只能發送給由可識別彩色幣的錢包管理的地址。Colu和Open Assets系統都使用特殊的彩色幣地址來降低這種風險，並確保彩色硬幣不會發送給未知的錢包。
對於大多數通用區塊鏈瀏覽器來說，彩色幣也是不可見的。相反，你必須使用彩色幣資源管理器來解析彩色幣交易的元數據。
可以在 coinprism 找到與 Open Assets 兼容的錢包應用程式和區塊鏈瀏覽器。
Colu彩色幣兼容的錢包應用程式和區塊鏈瀏覽器可以在這裡找到： Blockchain Explorer.
Colored Coins Copay Addon 是一個 Copay 錢包插件。
每個彩色幣的實現都有不同的創建彩色幣的方式，但它們都提供了類似的功能。創建彩色幣資產的過程稱為 發行 issuance。初始交易，issuance transaction 將資產註冊在比特幣區塊鏈中，並創建一個用於引用資產的 asset ID。一旦發佈，可以使用 transfer transactions 在地址之間轉移資產。
作為彩色幣發行的資產可以有多個屬性。它們可以是 divisible 或 indivisible，意味著傳輸中資產的數量可以是整數（例如5）或小數（例如4.321）。資產也可以有 fixed issuance，也就是說一定金額只發行一次，或者 reissued，意味著資產的新單位可以在初始發行後由原發行人發行。
最後，一些彩色幣支持_dividends_，允許將比特幣付款按所有權比例分配給著色貨幣資產的所有者。
給彩色幣交易賦予意義的元數據通常使用 OP_RETURN 操作碼儲存在其中一個輸出中。不同的彩色幣協議對 OP_RETURN 數據的內容使用不同的編碼。包含 OP_RETURN 的輸出稱為 標記輸出 marker output。
輸出的順序和標記輸出的位置在彩色硬幣協議中可能有特殊含義。例如，在 Open Assets 中，標記輸出之前的任何輸出均表示資產發放，之後的任何輸出都代表資產轉移。標記輸出通過引用交易中的順序來為其他輸出分配特定的值和顏色。
作為對比，在 Colu 中, 標記輸出對決定元數據解釋方式的操作碼進行編碼。操作碼0x01至0x0F指示發行交易。發行操作碼通常後面跟著一個資產ID或其他標識符，可用於從外部來源（例如，bittorrent）檢索資產訊息。操作碼0x10到0x1F表示轉移交易。轉移交易元數據包含簡單的腳本，通過參考其索引，將特定數量的資產從輸入轉移到輸出。輸入和輸出的排序對於腳本的解釋非常重要。
如果元數據太長以至於無法放入 OP_RETURN，彩色幣協議可能會使用其他＂技巧＂在交易中儲存元數據。示例包括將元數據放入贖回腳本中，然後加上 OP_DROP 操作碼以確保腳本忽略元數據。另一種使用的機制是1-of-N 多重簽名腳本，其中只有第一個公鑰是真正的公鑰，可以花費輸出，隨後的＂密鑰＂被編碼的元數據替代。
為了正確解釋彩色硬幣交易中的元數據，你必須使用兼容的錢包或區塊瀏覽器。否則，交易看起來像是一個帶有 OP_RETURN 輸出的＂普通＂比特幣交易。
作為一個例子，我使用彩色幣創建併發布了MasterBTC資產。 MasterBTC資產代表本書免費副本的代金券。這些優惠券可以使用彩色幣兼容的錢包進行轉讓，交易和兌換。
對於這個特定的例子，我使用了 https://coinprism.info 上的錢包和瀏覽器，它使用Open Assets彩色幣協議。
The issuance transaction as viewed on coinprism.info 使用Coinprism區塊瀏覽器展示了發行交易：
如你所見，coinprism展示了20個＂Mastering Bitcoin比特幣的免費副本＂MasterBTC資產發佈到一個特殊的彩色幣地址：
akTnsDt5uzpioRST76VFRQM8q8sBFnQiwcx
|
Warning
|
發送到此地址的任何資金或有色資產將永遠丟失。不要將價值發送到這個示例地址！ |
發行交易的交易ID是＂正常＂的比特幣交易ID。The issuance transaction on a block explorer that doesn’t decode colored coins 在不能解析彩色幣的區塊瀏覽器中顯示相同的交易。我們將使用_blockchain.info_：
如你所見，_blockchain.info_不會將其識別為彩色幣交易。實際上，它用紅色字母標記第二個輸出為＂無法解碼輸出地址＂。
如果你選擇 "Show scripts & coinbase" , 你會看到交易的更多訊息 (The scripts in the issuance transaction).
blockchain.info 還是不理解第二個輸出。它用紅色字母中的＂Strange＂標記。但是，我們可以看到標記輸出中的一些元數據是人類可讀的
OP_RETURN 4f41010001141b753d68747470733a2f2f6370722e736d2f466f796b777248365559 (decoded) "OA____u=https://cpr.sm/FoykwrH6UY
讓我們使用 bitcoin-cli 檢索交易：
$ bitcoin-cli decoderawtransaction `bitcoin-cli getrawtransaction 10d7c4e022f35288779be6713471151ede967caaa39eecd35296aa36d9c109ec`
剔除交易的其他部分，第二個輸出如下所示：
{
"value": 0.00000000,
"n": 1,
"scriptPubKey": "OP_RETURN 4f41010001141b753d68747470733a2f2f6370722e736d2f466f796b777248365559"
}前綴 4F41 表示字母 "OA"，表示 "Open Assets"，幫我們通過Open Assets協議識別接下來的元數據。下面的ASCII編碼字串是資產定義的鏈接：
u=https://cpr.sm/FoykwrH6UY
如果我們檢索這個URL，我們得到一個JSON編碼的資產定義，如下所示：
{
"asset_ids": [
"AcuRVsoa81hoLHmVTNXrRD8KpTqUXeqwgH"
],
"contract_url": null,
"name_short": "MasterBTC",
"name": "Free copy of \"Mastering Bitcoin\"",
"issuer": "Andreas M. Antonopoulos",
"description": "This token is redeemable for a free copy of the book \"Mastering Bitcoin\"",
"description_mime": "text/x-markdown; charset=UTF-8",
"type": "Other",
"divisibility": 0,
"link_to_website": false,
"icon_url": null,
"image_url": null,
"version": "1.0"
}合約幣（Counterparty）是一個建立在比特幣之上的協議層。合約幣協議類似於彩色幣，可以創建和交易虛擬資產和代幣。另外，合約幣提供資產的去中心化交易所。合約幣也正在實施基於以太坊虛擬機（EVM）的智慧合約。
像彩色硬幣協議一樣，Counterparty在比特幣交易中嵌入元數據，使用 OP_RETURN 操作碼或1-of-N多重簽名地址在公鑰的位置對元數據進行編碼。使用這些機制，Counterparty實現了一個以比特幣交易編碼的協議層。附加協議層可以被支持合約幣的應用程式解釋，例如錢包和區塊鏈瀏覽器，或者使用Counterparty庫構建的任何應用程式。
合約幣可以用作其他應用程式和服務的平臺。例如，Tokenly是一個基於Counterparty構建的平臺，它允許內容創作者，藝術家和公司發佈表示數字所有權的標記，並可用於租用，訪問，交易或購買內容，產品和服務。利用合約幣的其他應用包括遊戲（創世紀法術）和網格計算項目（摺疊硬幣）。
Counterparty 的更多訊息可以在 https://counterparty.io 找到，開源項目位於 https://github.com/CounterpartyXCP.
支付通道 Payment channels 是在比特幣區塊鏈之外，雙方交換比特幣交易的去信任機制。這些交易如果在比特幣區塊鏈上結算，將變為有效的，而不是作為最終批量結算的普通票據。由於交易沒有結算，因此可以在沒有通常的結算等待時間的情況下進行交換，從而實現極高的交易吞吐量，低（亞毫秒級）的延遲以及精細的（satoshi水平）粒度。
其實，_channel_這個詞是一個比喻。狀態通道是虛擬結構，由區塊鏈之外的兩方之間的狀態交換來表示。本身沒有＂通道＂，底層的數據傳輸機制不是通道。我們使用術語"通道"來代表區塊鏈之外的雙方之間的關係和共享狀態。
為了進一步解釋這個概念，考慮一個TCP流。從更高級協議的角度來看，它是連接互聯網上的兩個應用程式的＂套接字＂。但是如果你查看網路流量，TCP流只是IP數據包上的虛擬通道。 TCP流的每個端點序列化並組裝IP包以創建字節流的幻覺。在下面，它是所有斷開的數據包。同樣，支付通道只是一系列交易。如果排序正確並且連接良好，即使你不信任通道的另一端，他們也會創建可信任的可兌換義務。
在本節中，我們將看看各種支付通道。首先，我們將研究用於構建計量微支付服務（例如影片流）的單向（單向）支付通道的機制。然後，我們將擴大這種機制，並引入雙向支付通道。最後，我們將研究如何在路由網路中點對點連接雙向通道以形成多跳通道，首先以 Lightning Network 的名字提出。
支付通道是狀態通道更廣泛概念的一部分，代表了狀態的脫鏈改變，並通過區塊鏈中的最終結算來保證。支付通道是一種狀態通道，其中被更改的狀態是虛擬貨幣的餘額。
通過在區塊鏈上鎖定共享狀態的交易，雙方建立狀態通道。這被稱為 存款交易 funding transaction 或 錨點交易 anchor transaction。這筆交易必須傳輸到網路並開採以建立通道。在支付通道的示例中，鎖定狀態是通道的初始餘額（以貨幣計）。
然後雙方交換簽名的交易，稱為 承諾交易 commitment transactions，它改變了初始狀態。這些交易是有效的交易，因為它們可以提交給任何一方進行結算，但是在通道關閉之前，它們會被各方關閉。狀態更新可以創建得儘可能快，因為每個參與方都可以創建，簽署和傳輸交易給另一方。實際上，這意味著每秒可以交換數千筆交易。
在交換承諾交易時，雙方也會使以前的狀態無效，以便最新的承諾交易永遠是唯一可以兌換的承諾交易。這樣可以防止任何一方通過單方面關閉通道並以過期的先前狀態作為對當前狀態更有利的通道進行作弊。我們將研究在本章其餘部分中可用於使先前狀態無效的各種機制。
在通道的整個生命週期內，只有兩筆交易需要提交區塊鏈進行挖礦：存款和結算交易。在這兩個狀態之間，雙方可以交換任何其他人從未見過的承諾交易，也不會提交區塊鏈。
A payment channel between Bob and Alice, showing the funding, commitment, and settlement transactions 說明了Bob和Alice之間的支付通道，顯示了存款、承諾和結算交易。
為了解釋狀態通道，我們從一個非常簡單的例子開始。我們展示了一個單向通道，意味著價值只在一個方向流動。我們也將從天真的假設開始，即沒有人試圖欺騙，保持簡單。一旦我們解釋了基本的通道想法，我們就會看看如何讓它變得去信任的，使得任何一方都不會作弊，即使他們想要作弊。
對於這個例子，我們將假設兩個參與者：Emma和Fabian。 Fabian提供了一個影片流媒體服務，使用微型支付通道按秒收費。 Fabian每秒影片收費0.01毫比特幣（0.00001 BTC），相當於每小時影片36毫比特幣（0.036 BTC）。 Emma是從Fabian購買此流影片服務的用戶。 Emma purchases streaming video from Fabian with a payment channel, paying for each second of video 顯示了Emma使用支付通道從Fabian購買影片流媒體服務。
在這個例子中，Fabian和Emma正在使用特殊的軟體來處理支付通道和影片流。 Emma在瀏覽器中運行該軟體，Fabian在伺服器上運行該軟體。該軟體包括基本的比特幣錢包功能，並可以創建和簽署比特幣交易。這個概念和術語＂支付通道＂對用戶來說都是完全隱藏的。他們看到的是按秒付費的影片。
為了建立支付通道，Emma和Fabian建立了一個2-of-2多重簽名地址，每個地址都有一個密鑰。從Emma的角度來看，她瀏覽器中的軟體提供了一個帶有P2SH地址的QR碼（以＂3＂開頭），並要求她提交長達1小時影片的＂存款＂，地址由Emma進行存款。支付給多重簽名地址的Emma的交易是支付通道的存款或錨定交易。
對於這個例子，假設Emma建立了36毫比特幣（0.036 BTC）的通道。這將允許Emma使用流式影片最多1小時。在這種情況下，存款交易可通過_channel capacity_ 設置在此通道中傳輸的最大金額。
資金交易消耗Emma錢包的一個或多個輸入，來創建存款。它為Emma和Fabian之間聯合控制的多重簽名2地址創建了一個36毫比特幣的輸出。可能會有找零的輸出返回Emma的錢包。
一旦存款交易得到確認，Emma可以開始觀看流式影片了。Emma的軟體創建並簽署了一項承諾交易，該交易將通道餘額改為給Fabian地址0.01mBTC，並退還給Emma 35.99mBTC。 Emma簽署的交易消耗了資金交易產生的36mBTC輸出，併產生兩個輸出：一個用於她的退款，另一個用於Fabian的付款。交易只是部分簽署 - 它需要兩個簽名（2個2），但只有艾瑪的簽名。當Fabian的伺服器接收到這個交易時，它會添加第二個簽名（用於2的2輸入）並將其返回給Emma以及1秒的影片。現在雙方都有完全簽署的承諾交易，可以兌換，代表通道正確的最新餘額。任何一方都不會將此交易廣播到網路。
在下一輪中，Emma的軟體創建並簽署了另一個承諾交易（承諾＃2），該交易消耗了資金交易中的2-of-2輸出。第二個承諾交易為Fabian的地址分配一個0.02毫比的輸出和一個35.98毫比的輸出返回Emma的地址。這項新的交易是影片累計秒數的付款。Fabian的軟體簽署並返回第二個承諾交易，再加上另一秒影片。
通過這種方式，Emma的軟體繼續將承諾交易發送給Fabian的伺服器以換取流式影片。隨著Emma消費更多的影片，通道的餘額逐漸積累，以支付Fabian。假設Emma觀看影片600秒（10分鐘），創建和簽署了600個承諾交易。最後一次承諾交易（＃600）將有兩個輸出，將通道的餘額，6 mBTC分給Fabian，30 mBTC 給Emma。
最後，Emma點擊＂Stop＂停止影片流。 Fabian或Emma現在可以傳輸最終狀態交易以進行結算。最後一筆交易是結算交易，並向Fabian支付所有Emma消費的影片費用，將剩餘的資金交易退還給Emma。
Emma’s payment channel with Fabian, showing the commitment transactions that update the balance of the channel 顯示Emma和Fabian之間的通道以及更新通道餘額的承諾交易。
最終，在區塊鏈上只記錄兩筆交易：建立通道的存款交易和在兩個參與者之間正確分配最終餘額的結算交易。
我們剛才描述的通道是有效的，但只有雙方合作，沒有任何失敗或欺騙企圖。我們來看看一些破壞這個通道的情景，看看需要什麼來解決這些問題：
-
一旦存款交易發生，Emma需要Fabian的簽名才能獲得任何退款。如果Fabian消失，艾瑪的資金被鎖定在2-of-2交易中，並且實際上已經丟失了。如果其中一方在至少有一個由雙方簽署的承諾交易之前斷開連接，則此通道的存款會丟失。
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在通道運行的同時，Emma可以接受Fabian已經簽署的任何承諾交易，並將其中一個交易給區塊鏈。為什麼要支付600秒的影片，如果她可以傳輸承諾交易＃1並且只支付1秒的影片費用？該通道失敗，因為Emma可以通過播出對她有利的事先承諾而作弊。
這兩個問題都可以通過timelocks來解決，我們來看看如何使用交易級時間鎖（nLocktime）。
除非有退款保障，否則Emma不能冒險支付2-of-2的多重簽名交易。為了解決這個問題，Emma同時構建存款和退款交易。她簽署了存款交易，但並未將其轉交給任何人。 Emma只將退款交易轉交給Fabian並獲得他的簽名。
退款交易作為第一筆承諾交易，其時間鎖確定了通道的生命上限。在這種情況下，Emma可以將 nLocktime 設置為未來30天或4320個區塊。所有後續承諾交易的時間鎖必須更短，以便在退款交易前兌換。
現在Emma已經完全簽署了退款交易，她可以自信地傳輸已簽署的資金交易，因為她知道她可以最終在時限到期後即使Fabian消失也可以贖回退款交易。
在通道生命週期中，各方交換的每一筆承諾交易將被鎖定在未來。但是對於每個承諾來說，延遲時間會略短，所以最近的承諾可以在其無效的先前承諾前贖回。由於 nLockTime，雙方都無法成功傳播任何承諾交易，直到其時間鎖到期。如果一切順利，他們將通過結算交易優雅地合作和關閉通道，從而不必傳輸中間承諾交易。否則，可以傳播最近的承諾交易以結算賬戶並使所有之前的承諾交易無效。
例如，如果承諾交易＃1被時間鎖定到將來的第4320個區塊，承諾交易＃2時間鎖定到將來的4319個區塊。在承諾交易＃1有效之前的600個區塊時，承諾交易＃600可以花費。
Each commitment sets a shorter timelock, allowing it to be spent before the previous commitments become valid 展示了每個承諾交易設置一個更短的時間段，允許它在先前的承諾變得有效之前花費。
每個後續承諾交易都必須具有較短的時間鎖，以便可以在其前任和退款交易之前進行廣播。先前廣播承諾的能力確保它能夠花費資金輸出並阻止任何其他承諾交易通過花費輸出。比特幣區塊鏈提供的擔保，防止雙重支付和強制執行時間鎖，有效地允許每筆承諾交易使其前任者失效。
狀態通道使用時間鎖來實施跨時間維度的智慧合約。在這個例子中，我們看到時間維度如何保證最近的承諾交易在任何先前的承諾之前變得有效。因此，可以傳輸最近的承諾交易，花費輸入並使先前的承諾交易無效。具有絕對時間鎖保護的智慧合約的執行可防止一方當事人作弊。這個實現只需要絕對的交易級時間鎖（ nLocktime）。接下來，我們將看到如何使用腳本級時間鎖 CHECKLOCKTIMEVERIFY 和 CHECKSEQUENCEVERIFY 來構建更靈活，更實用，更復雜的狀態通道。
單向支付通道的第一種形式在2015年由阿根廷開發團隊演示為影片流應用原型。你可以在 streamium.io. 看到。
時間鎖不是使先前承諾交易無效的唯一方法。在接下來的部分中，我們將看到如何使用撤銷密鑰來實現相同的結果。時間鎖是有效的，但它們有兩個明顯的缺點。通過首次打開通道時建立最大時間鎖，它們會限制通道的使用壽命。更糟糕的是，他們強迫通道的實現在允許長期通道和迫使其中一個參與者在過早關閉的情況下等待很長的退款時間之間取得餘額。例如，如果你允許通道保持開放30天，通過將退款時間鎖定為30天，如果其中一方立即消失，另一方必須等待30天才能退款。終點越遠，退款越遠。
第二個問題是，由於每個後續承諾交易都必須減少時間間隔，因此對雙方之間可以交換的承諾交易數量有明確的限制。例如，一個30天的通道，在未來設置一個4320區塊的時間段，在它必須關閉之前，只能容納4320箇中間承諾交易。將時間鎖承諾交易的間隔設置為1個區塊存在危險。通過將承諾交易之間的時間間隔設置為1個區塊，開發人員為通道參與者創造了非常高的負擔，這些參與者必須保持警惕，保持在線和觀看，並隨時準備好傳輸正確的承諾交易。
現在我們理解了如何使用時間鎖定來使先前的承諾失效，我們可以看到通過合作關閉通道和通過廣播承諾交易單方面關閉通道的區別。所有承諾交易都是時間鎖定的，因此廣播承諾交易總是需要等待，直到時間鎖已過。但是，如果雙方就最終餘額達成一致並知道它們都持有承諾交易並最終實現這一餘額，那麼它們可以在沒有時間鎖表示同樣餘額的情況下構建結算交易。在合作關係中，任何一方都採取最近的承諾交易，並建立一個結算交易，除了省略時間鎖之外，交易在每個方面都是相同的。雙方都可以簽署這筆結算交易，因為他們知道沒有辦法作弊並獲得更有利的餘額。通過合作簽署和轉交結算交易，他們可以關閉通道並立即贖回餘額。最差的情況下，其中一方可能會小心謹慎，拒絕合作，並強迫對方單方面使用最近的承諾交易關閉。但如果他們這樣做，他們也必須等待他們的資金。
處理先前承諾狀態的更好方法是明確撤銷它們。但這並不容易實現。比特幣的一個關鍵特徵是，一旦交易有效，它保持有效狀態且不會過期。取消交易的唯一方法是在交易被挖出之前將其輸入與其他交易雙重支付。這就是為什麼我們在上面的簡單支付通道示例中使用時間鎖的原因，確保在較早的承諾有效之前可以花費最近的承諾。但是，按時間排列承諾產生了一些限制，使支付通道難以使用。
即使交易無法取消，也能以不希望使用它的方式構建交易。方法是給每一方一個 撤銷密鑰 revocation key ，如果他們試圖欺騙，可以用來懲罰對方。這種撤銷先前承諾交易的機制最初是作為閃電網路（Lightning Network）的一部分提出的。
為了解釋撤銷鑰匙，我們將在Hitesh和Irene運營的兩個交易所之間構建一個更復雜的支付通道。Hitesh和Irene分別在印度和美國經營比特幣交易所。 Hitesh印度交易所的客戶經常向Irene的美國交易所的客戶支付款項，反之亦然。目前，這些交易發生在比特幣區塊鏈上，但這意味著要支付費用並等待幾個區塊進行確認。在交易所之間建立支付通道將顯著降低成本並加快交易流程。
Hitesh和Irene通過合作構建存款交易來啟動通道，每一方都向通道支付5比特幣資金。 最初的餘額是Hitesh的5比特幣和Irene的5比特幣。資金交易將通道狀態鎖定為2-of-2的多重簽名，就像簡單通道的例子一樣。
存款交易可能有來自Hitesh的一個或多個輸入（加起來5比特幣或更多），以及來自Irene的一個或多個輸入（加起來5比特幣或更多）。輸入必須略高於通道容量才能支付交易費用。該交易有一個輸出，將10比特幣鎖定為由Hitesh和Irene控制的2-of-2多重簽名地址。交易也可能有一個或多個產出，如果他們的輸入超過了他們預期的通道貢獻，則會向Hitesh和Irene返回零錢。這是由雙方提供並簽署輸入的單一交易。它必須由各方合作建立並由各方簽名，然後才能傳送。
現在，Hitesh和Irene不創建雙方簽署的單一承諾交易，而是創建兩個 不對等 asymmetric 的承諾交易
Hitesh有兩項輸出的承諾交易。第一個輸出 立即 支付Irene她5比特幣。第二個輸出向Hitesh支付5比特幣，但是在1000區塊的時間鎖之後。交易輸出如下所示：
Input: 2-of-2 funding output, signed by Irene
Output 0 <5 bitcoin>:
<Irene's Public Key> CHECKSIG
Output 1 <5 bitcoin>:
<1000 blocks>
CHECKSEQUENCEVERIFY
DROP
<Hitesh's Public Key> CHECKSIG
Irene有兩個輸出的不同承諾交易。第一個輸出立即向Hitesh支付他5比特幣。第二個輸出支付Irene她5比特幣，但是在1000區塊的時間段之後。 Irene持有的承諾交易（由Hitesh簽名）如下所示：
Input: 2-of-2 funding output, signed by Hitesh
Output 0 <5 bitcoin>:
<Hitesh's Public Key> CHECKSIG
Output 1 <5 bitcoin>:
<1000 blocks>
CHECKSEQUENCEVERIFY
DROP
<Irene's Public Key> CHECKSIG
通過這種方式，每一方都有承諾交易，花費2-of-2的存款交易的輸出。該輸入由 另一方 簽名。在任何時候擁有交易的一方也可以簽署（完成2-of-2）和廣播。但是，如果他們廣播承諾交易，會立即付款給對方，而他們不得不等待一個短的時間鎖。通過延遲其中一項輸出的贖回，我們使各方在選擇單方面廣播承諾交易時處於輕微劣勢。但僅有延時的話就不足以鼓勵公平行為。
Two asymmetric commitment transactions with delayed payment for the party holding the transaction 展示了兩個不對稱承諾交易，其中支付給承諾持有人的輸出被延遲。
現在我們介紹這個方案的最後一個元素：一個可以防止作弊者廣播過期承諾的撤銷密鑰。撤銷密鑰允許受騙方通過佔用整個通道的餘額來懲罰作弊者。
撤銷密鑰由兩個密鑰組成，每個密鑰由每個通道參與者獨立生成。它類似於一個2-of-2多重簽名，但是使用橢圓曲線演算法構造，雙方都知道撤銷公鑰，但是每一方只知道撤銷私鑰的一半。
在每一輪中，雙方向對方公開其一半的撤銷密鑰，從而如果此次撤銷的交易被廣播，可以給予另一方（現在擁有兩半）用於要求罰款輸出的手段。
每個承諾交易都有一個＂延遲的＂輸出。該輸出的兌換腳本允許一方在1000個區塊之後兌換它，或者如果擁有撤銷密鑰，另一方可以贖回它，從而懲罰已撤銷承諾的傳輸。
因此，當Hitesh創建一筆讓Irene簽署的承諾交易時，他將第二個輸出在第1000個區塊之後支付給自己，或者支付給撤銷公鑰（其中他只知道一半的密鑰）。 Hitesh構造了這個交易。只有當他準備轉移到新的通道狀態並想要撤銷這一承諾時，他才會向Irene展示他這一半的撤銷密鑰。
第二個支出的腳本如下:
Output 0 <5 bitcoin>:
<Irene's Public Key> CHECKSIG
Output 1 <5 bitcoin>:
IF
# Revocation penalty output
<Revocation Public Key>
ELSE
<1000 blocks>
CHECKSEQUENCEVERIFY
DROP
<Hitesh's Public Key>
ENDIF
CHECKSIG
Irene可以自信地簽署這筆交易，因為如果這筆交易被傳送，它會立即向她支付她應得的東西。 Hitesh持有該交易，但如果他通過單方面通道關閉傳輸，他將不得不等待1000個區塊才能獲得報酬。
當通道進入下一個狀態時，Hitesh必須在Irene同意簽署下一個承諾交易前撤銷此承諾交易。要做到這一點，他所要做的就是將他的一半 revocation key 發給Irene。一旦Irene擁有將這項承諾的兩半密鑰，她就可以自信地簽署下一個承諾。因為她知道如果Hitesh試圖通過公佈先前的承諾來作弊，她可以使用撤銷鑰匙來贖回Hitesh的延遲輸出。如果Hitesh作弊，Irene會得到兩個輸出。同時，Hitesh只有該撤銷公鑰的一半撤銷密鑰，在後續1000區塊之前無法贖回輸出。 Irene將能夠在1000個區塊到達之前贖回輸出懲罰Hitesh。
撤銷協議是雙邊的，這意味著在每一輪中，隨著通道狀態的前進，雙方交換新的承諾，為以前的承諾交換撤銷密鑰，並簽署對方的新的承諾交易。當他們接受一個新的狀態時，他們通過給予對方必要的撤銷密鑰來懲罰任何作弊行為，使先前的狀態無法使用。
我們來看一個它如何工作的例子。Irene的一位客戶希望將2比特幣發送給Hitesh的客戶之一。為了在通道中傳輸2比特幣，Hitesh和Irene必須推進通道狀態以反映新的餘額。他們將承諾一個新的狀態（狀態2號），其中10個比特幣被分割，7個比特幣給Hitesh，3個比特幣給Irene。為了推進通道狀況，他們將各自創建新的承諾交易，體現新的通道餘額。
和以前一樣，這些承諾交易是不對稱的，因此每一方的承諾交易都會迫使他們在兌換時等待。至關重要的是，在簽署新的承諾交易之前，他們必須首先交換撤銷密鑰以使先前的承諾失效。在這種特殊情況下，Hitesh的興趣與通道的真實狀態保持一致，因此他沒有理由廣播先前的狀態。然而，對於Irene來說，狀態1給她的餘額高於狀態2.當Irene將她的先前承諾交易（狀態1）的撤銷密鑰給Hitesh時，她也撤銷了她通過倒退通道獲利的能力。因為有了撤銷鑰匙，Hitesh可以毫不拖延地贖回先前承諾交易的兩個輸出。這意味著，如果Irene廣播先前的狀態，Hitesh可以行使他的權利拿走所有輸出。
重要的是，撤銷不會自動發生。雖然Hitesh有能力懲罰Irene的作弊行為，但他必須認真觀察區塊鏈是否存在作弊跡象。如果他看到先前的承諾交易被廣播，他有1000個區塊時間採取行動，使用撤銷密鑰來阻止Irene的作弊行為，並通過取得全部10個比特幣來懲罰她。
具有相對時間鎖的不對稱可撤銷承諾（ CSV ） 是實施支付通道的更好方式，也是該技術非常重要的一項創新。通過這種構造，通道可以無限期地保持開放，並且可以擁有數十億的中間承諾交易。在Lightning Network的原型實現中，承諾狀態由48位索引標識，允許任何單個通道有超過281萬億次（2.8×1014）狀態轉換！
支付通道可以通過特殊類型的智慧合約進一步擴展，允許參與者將資金送到可贖回的密鑰上，並有過期時間。此功能稱為 Hash Time Lock Contract 或 HTLC ，並用於雙向支付通道和路由支付通道。
我們先來解釋HTLC的＂雜湊＂部分。要創建HTLC，付款的預期接收人將首先創建一個密鑰 R。然後他們計算這個密鑰的的雜湊值 H：
H = Hash(R)
產生的雜湊值 H 可以包含在輸出的鎖定腳本中。知道這個密鑰的人可以用它來贖回輸出。密鑰 R 也被稱為雜湊函數的 原象 preimage 。原象只是用作雜湊函數輸入的數據。
HTLC的第二部分是＂時間鎖定＂。如果密鑰未透露，HTLC的付款人可以在一段時間後獲得＂退款＂。這是通過使用 CHECKLOCKTIMEVERIFY 進行絕對時間鎖定實現的。
實現了 HTLC 的腳本看起來是這樣的：
IF
# Payment if you have the secret R
HASH160 <H> EQUALVERIFY
ELSE
# Refund after timeout.
<locktime> CHECKLOCKTIMEVERIFY DROP
<Payer Public Key> CHECKSIG
ENDIF
任何知道密鑰 R 的人，當雜湊值等於 H 時，可以通過行使 IF 流的第一個子句來贖回該輸出。
如果密鑰未透露，HTLC聲稱，在一定數量的區塊之後，付款人可以使用 IF 流程中的第二個條款要求退款。
這是HTLC的基本實現。這種類型的HTLC可以由具有密鑰 R 的 任何人 兌換。對腳本稍作修改，HTLC可以採取許多不同的形式。例如，在第一個子句中添加一個 CHECKSIG 運算符和一個公鑰，將雜湊的兌換限制為一個指定的收款人，該收款人還必須知道密鑰 R。
閃電網路是一個提議端到端連接的雙向支付通道路由網路。像這樣的網路可以允許任何參與者在無需信任任何中間人的情況下將支付從通道發送到通道。閃電網路 https://lightning.network/lightning-network-paper.pdf [由Joseph Poon和Thadeus Dryja於2015年2月首先描述]，建立在許多其他人提出和闡述的支付通道的概念上。
＂閃電網路＂是指用於路由支付通道網路的特定設計，現在已經由至少五個不同的開源團隊實現。獨立實現由一組互操作性標準進行協調：http://bit.ly/2rBHeoL[Basics of Lightning Technology (BOLT) paper]。
閃電網路的原型實現已由多個團隊發佈。目前，這些實現只能在testnet上運行，因為它們使用segwit，而沒有在主比特幣區塊鏈（mainnet）上啟用。
閃電網路是實施路由支付通道的一種可能方式。還有其他幾個旨在實現類似目標的設計，例如Teechan和Tumblebit。
讓我們看下它如何工作。
在這個例子中，有五個參與者：Alice、Bob、Carol、Diana和Eric。這五位參與者相互開設了支付通道，兩兩相連。 Alice 與 Bob，Bob 與 Carol，Carol 與 Diana，Diana 與 Eric。為了簡單起見，我們假設每個參與者為每個通道提供2比特幣，每個通道的總容量為4比特幣。
A series of bidirectional payment channels linked to form a Lightning Network that can route a payment from Alice to Eric 展示了閃電網路中的五位參與者，通過雙向支付通道進行關聯，這些通道可以連接起來以支持 Alice 支付到 Eric (路由支付通道（閃電網路）).
Alice 想要支付 Eric 1比特幣。但是，Alice 沒有通過支付通道與 Eric 連接。創建一個支付通道需要一筆資金交易，這筆交易必須交給比特幣區塊鏈。Alice 不想開設新的支付通道並承諾更多的資金。有沒有間接支付Eric的方法？
Step-by-step payment routing through a Lightning Network 展示了通過連接參與者的支付通道上的一系列 HTLC 承諾，從 Alice 支付到 Eric 的分步過程。
Alice 正在運行一個閃電網路（LN）節點，該節點跟蹤她和Bob的支付通道，並且能夠發現支付通道之間的路線。Alice 的 LN 節點還可以通過網路連接到 Eric 的 LN 節點。 Eric 的 LN 節點使用隨機數生成器創建一個密鑰 R。Eric 的節點並沒有向任何人透露這個密鑰。Eric 的節點計算密鑰 R 的雜湊 H 並將該雜湊傳送給 Alice 的節點（參見 Step-by-step payment routing through a Lightning Network 步驟1）。
現在，Alice 的 LN 節點構造了 Alice 的 LN 節點和 Eric 的 LN 節點之間的路線。所使用的路由演算法將在後面更詳細地討論，但現在讓我們假設 Alice 的節點可以找到有效的路由。
然後，Alice 的節點構建一個HTLC，支付給雜湊值 H，並有10個區塊的超時退款（當前區塊 + 10），金額為1.003比特幣（參見 Step-by-step payment routing through a Lightning Network 步驟2）。額外的0.003將用於補償參與此支付路線的中間節點。Alice 向 Bob 提供這個 HTLC ，從 Bob 的通道餘額中扣除 1.003 比特幣並將其交給 HTLC。 HTLC具有以下含義：＂如果 Bob 知道密鑰，則 Alice 將1.003的通道餘額付給Bob，或者如果經過10個區塊，則退還到 Alice 的餘額。＂ Alice 和 Bob 之間的通道餘額現在是由三項輸出的承諾交易表示：Bob的2比特幣，Alice的0.997比特幣，Alice的HTLC的1.003比特幣。Alice向HTLC承諾的金額減少了Alice的餘額。
Bob現在有一個承諾，如果他能夠在接下來的10個區塊內獲得密鑰 R，他可以獲得被Alice鎖定的1.003。有了這個承諾，Bob的節點在Carol的支付通道上構建了一個HTLC。 Bob的HTLC承諾了9個區塊超時的1.002比特幣給 H，如果有密鑰 R，Carol可以贖回（參見 Step-by-step payment routing through a Lightning Network 步驟3）。Bob知道，如果Carol可以獲得他的HTLC，她必須有 R。如果Bob在9個區塊時間內得到 R，他可以用它來向Alice索要Alice的HTLC。他還通過在9個區塊時間內貢獻他的通道餘額獲得了0.001比特幣。如果Carol不能索要他的HTLC，他不能索要Alice的HTLC，那麼一切都會恢復到之前的通道餘額，沒有人會不知所措。Bob和Carol之間的通道餘額現在是：Carol的2，Bob的0.998，Bob到HTLC的1.002。
Carol現在有一個承諾，如果她在接下來的9個區塊時間內獲得 R，她可以索要由Bob鎖定的1.002比特幣。現在，她可以在她與Diana的通道上做HTLC承諾。她將一個1.001比特幣的HTLC提交給雜湊 H，8個區塊過期時間，如果有密鑰 R，Diana可以贖回（參見 Step-by-step payment routing through a Lightning Network 步驟4）。從Carol的角度來看，如果這樣做的話，她能獲得0.001比特幣更好，如果沒有，她什麼都不會丟失。她到Diana的HTLC只有在 R 被揭示時才是可行的，在這一點上，她可以向Bob索取HTLC。Carol和Diana之間的通道餘額現在是：Diana的2，Carol的0.99，Carol對HTLC承諾的1.001。
最後，Diana可以向Eric提供一個HTLC，將7個區塊超時時間內支付1比特幣給雜湊 H（參見 Step-by-step payment routing through a Lightning Network 步驟5）。Diana和Eric之間的通道餘額現在是：Eric的2，Diana的1，Diana到HTLC的1。
但是，在這條路線上，Eric 擁有 密鑰 R。因此，他可以索要Diana提供的HTLC。他將 R 發送給 Diana 並索要1比特幣，將其添加到他的通道餘額中（參見 Step-by-step payment routing through a Lightning Network 步驟6）。通道餘額現在是：Diana的1，Eric的3。
現在，Diana有密鑰 R。因此，她現在可以從Carol那獲得HTLC。 Diana將 R 發送給Carol，並將1.001比特幣添加到她的通道餘額中（參見 Step-by-step payment routing through a Lightning Network 步驟7）。現在，Carol和Diana之間的通道餘額是：Carol的0.999，Diana的3.001。Diana參與這條支付路線＂贏得＂了0.001。
沿著路線返回，密鑰 R 允許每個參與者索要HTLC。 Carol向Bob索要1.002，將他們的通道中的餘額設置為：Bob的0.998，Carol的3.002（參見 Step-by-step payment routing through a Lightning Network 步驟8）。最後，Bob索要來自Alice的HTLC（參見 Step-by-step payment routing through a Lightning Network 步驟9）。他們的通道餘額更新為：Alice的0.997，Bob的3.003。
Alice在沒有與Eric開通通道的情況下就向Eric支付了1比特幣。支付路徑中的任何中間人都不需要互相信任。將他們的資金在通道中用於短期承諾，他們可以賺取一小筆費用，唯一的風險是如果通道關閉或路由支付失敗，退款會有小幅延遲。
LN節點之間的所有通信都是點對點加密的。另外，節點有一個長期的公鑰，http://bit.ly/2r5TACm[用來向彼此授權].
每當一個節點希望將支付發送給另一個節點時，它必須首先通過連接具有足夠容量的支付通道來通過網路構建 路徑 path。節點公佈路由訊息，包括他們已經打開了哪些通道，每個通道有多少容量，以及他們收取的路由支付費用。路由訊息可以以各種方式共享，隨著閃電網路技術的發展，可能會出現不同的路由協議。一些閃電網路實現使用IRC協議作為節點公佈路由訊息的便利機制。路由發現的另一個實現使用P2P模型，其中節點將通道公告傳播給他們的同伴，採用＂泛洪＂模式，類似於比特幣傳播交易的機制。未來的計劃包括名為 Flare 的提案，這是一種具有本地節點＂鄰居＂和更遠距離信標節點的混合路由模型。
在我們前面的例子中，Alice的節點使用這些路由發現機制之一來查找將她的節點連接到Eric節點的一條或多條路徑。一旦Alice的節點構建了一條路徑，她將通過網路傳播一系列加密和嵌套指令，連接每個相鄰的支付通道，初始化該路徑。
重要的是，這條路只有Alice的節點才知道。支付路線中的所有其他參與者只能看到相鄰的節點。從Carol的角度來看，這看起來像是Bob到Diana的付款。Carol並不知道Bob實際上是在轉發Alice支付的一筆款項。她也不知道Diana會向Eric轉賬。
這是閃電網路的一個重要特徵，因為它確保了付款隱私，並且使得應用監視，審查或黑名單非常困難。但是，Alice如何建立這種支付路徑，而不向中間節點透露任何東西？
閃電網路根據稱為 Sphinx 的方案實施洋蔥路由（onion-routed）協議。此路由協議可確保付款發起人可以通過 Lightning Network 構建和傳遞路徑，以便：
-
中間節點可以驗證和解密路由訊息中屬於他們的部分並找到下一跳。
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除了上一跳和下一跳之外，他們無法瞭解路徑中的任何其他節點。
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他們無法識別付款路徑的長度，或他們在該路徑中的位置。
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路徑的每個部分都被加密，使得網路層的攻擊者無法將來自路徑不同部分的數據包相互關聯。
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與Tor（互聯網上的洋蔥路由匿名協議）不同，沒有可以置於監控之下的＂出口節點＂。付款不需要傳送到比特幣區塊鏈；節點只是更新通道餘額。
使用這種洋蔥路由協議，Alice將路徑中的每個元素都封裝在一個加密層中，從結尾開始並向後工作。她用Eric的公鑰將一條訊息加密給Eric。此訊息包裹在一封加密給Diana的訊息中，將Eric標識為下一個收件人。發給Diana的訊息包裹在一封加密給Carol公鑰的訊息中，並將Diana確定為下一個收件人。給Carol的訊息被加密到Bob的密鑰。因此，Alice已經構建了這種加密的多層＂洋蔥＂訊息。她將此發送給Bob，他只能解密和解包外層。在裡面，Bob發現一封給Carol的信，他可以轉發給Carol，但不能自己破譯。沿著路徑，訊息被轉發，解密，轉發等，一直到Eric。每個參與者只知道每跳中的前一個和下一個節點。
路徑的每個元素都包含有關必須擴展到下一跳的HTLC訊息，正在發送的金額，要包含的費用以及使HTLC過期的CLTV鎖定時間（以區塊為單位）。隨著路由訊息的傳播，這些節點將HTLC承諾轉發到下一跳。
此時，你可能想知道節點為何不知道路徑的長度及其在該路徑中的位置？畢竟，他們收到一條訊息並將其轉發到下一跳。根據它是否變短了，他們能夠推斷出路徑大小和位置？為了防止這種情況，路徑總是固定為20跳，並填充隨機數據。每個節點都會看到下一跳和一個固定長度的加密訊息來轉發。只有最終收件人看到沒有下一跳。對於其他人來說，總是還有20跳。
閃電網路是次層路由技術。它可以應用於任何支持一些基本功能的區塊鏈，例如多重簽名交易，時間鎖定和基本智慧合約。
如果閃電網路位於比特幣網路之上，那麼比特幣網路可以在不犧牲無中介無信任運轉原則的情況下，大幅提升容量、隱私、粒度和速度：
- 隱私 Privacy
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閃電網路支付比比特幣區塊鏈上的支付私有得多，因為它們不公開。雖然路線中的參與者可以看到通過其通道傳播的付款，但他們不知道發件人或收件人。
- 可互換性 Fungibility
-
閃電網路使得在比特幣上應用監視和黑名單變得更加困難，從而增加了貨幣的可互換性。
- 速度 Speed
-
使用Lightning Network的比特幣交易以毫秒為單位進行結算，而不是以分鐘為單位，因為在不提交交易給區塊的情況下清算HTLC。
- 粒度 Granularity
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閃電網路可以使支付至少與比特幣＂灰塵＂限制一樣小，可能甚至更小。一些提案允許subsatoshi（次聰）增量。
- 容量 Capacity
-
閃電網路將比特幣系統的容量提高了幾個數量級。閃電網路路由的每秒支付數量沒有實際的上限，因為它僅取決於每個節點的容量和速度。
- 無信任運作 Trustless Operation
-
閃電網路在節點之間使用比特幣交易，節點之間作為對等運作而無需信任。因此，閃電網路保留了比特幣系統的原理，同時顯著擴大了其運行參數。
當然，如前所述，閃電網路協議並不是實現路由支付通道的唯一方式。其他提議的系統包括Tumblebit和Teechan。但是，目前閃電網路已經部署在測試網路上。幾個不同的團隊開發了競爭性的LN實現，並正在朝著一個通用的互操作性標準（稱為BOLT）努力。 Lightning Network很可能將成為第一個在生產環境中部署的路由式支付通道網路。