如果你想要入門閃電網(wǎng)絡(luò)編程，又不在乎所謂正確、最佳的做法，這篇文很適合你。換言之，這篇指南具有很強(qiáng)的 主觀性。如果你偏好 O'Reilly 式的權(quán)威文本，這篇文章可能不對(duì)你的胃口。但是，如果你想要了解閃電網(wǎng)絡(luò)的最小開發(fā)環(huán)境及其基本內(nèi)容，不妨讀一讀。我寫本文的目的是提煉出創(chuàng)建閃電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，讓新手能夠快速構(gòu)建和實(shí)驗(yàn)。

我相信，只要掌握了基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，你就能編寫出更加復(fù)雜安全的應(yīng)用。但是，每個(gè)人都得有個(gè)開始，我個(gè)人的感受是萬事開頭難，我認(rèn)為將這些思想整合到一起可以幫助一些迷途羔羊緩解痛苦。

在深入介紹細(xì)節(jié)之前，請(qǐng)?jiān)试S我簡單介紹一下自己的背景：

大約一個(gè)月之前，我辭去了原本穩(wěn)定的數(shù)據(jù)架構(gòu)師工作，開始研究日新月異的比特幣生態(tài)。你會(huì)找到這篇文章，表明你已經(jīng)邁出了這一步（或者正在考慮這么做）。

簡單來說，我認(rèn)為比特幣是我所見過最有趣的技術(shù)創(chuàng)新。我越了解比特幣，就越被它吸引。比特幣技術(shù)有希望改變乃至重塑如今的交互方式，使之脫胎換骨。我希望貢獻(xiàn)自己的一份力量。

這就是為什么我會(huì)選擇在比特幣上開發(fā)。我希望這篇文章能夠讓不熟悉閃電網(wǎng)絡(luò)生態(tài)及其潛力的開發(fā)者受益，鼓勵(lì)更多開發(fā)者為比特幣領(lǐng)域注入創(chuàng)造力。

老實(shí)說，關(guān)于比特幣生態(tài)，我想寫的實(shí)在太多了（其中，“由能源支持的貨幣”這一概念排在第一位），但是只能擇日再談了?，F(xiàn)在開始進(jìn)入正題：

閃電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)

-圖源：lnrouter.app-

閃電網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是利用通道實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的一對(duì)一連接。開通通道需要存入一定數(shù)量的比特幣，該事務(wù)會(huì)記錄在比特幣區(qū)塊鏈上。然后，用戶可以使用特殊的鏈下合約在節(jié)點(diǎn)之間轉(zhuǎn)移通道內(nèi)的比特幣，無需提交新的事務(wù)到區(qū)塊鏈上。

實(shí)際做法是實(shí)時(shí)追蹤通道內(nèi)的余額變化。例如，你在與 Alice 開通的通道內(nèi)存入 100 satoshi，你有大約 100 satoshi （減去鏈上交易手續(xù)費(fèi)）的轉(zhuǎn)賬額度，既可以直接轉(zhuǎn)給 Alice ，也可通過 Alice 間接轉(zhuǎn)給其他人。這些轉(zhuǎn)賬幾乎是即時(shí)的，因?yàn)槲覀冎恍韪鶕?jù)每筆交易調(diào)整通道的余額。這種調(diào)整是通過在付款方和收款方之間傳遞加密消息實(shí)現(xiàn)的。

閃電應(yīng)用是在閃電網(wǎng)絡(luò)（所謂的比特幣二層）上運(yùn)行的。閃電應(yīng)用同樣以比特幣作為支付方式，但是結(jié)算速度更快、交易費(fèi)更低。

雖然我只是非常簡略地概括了閃電網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，但是知道這些已經(jīng)足夠入門了。如果你想更詳細(xì)地了解閃電網(wǎng)絡(luò)是如何運(yùn)作的，這里有一些很好的閱讀材料。小心不要沉溺在知識(shí)的海洋里，坐在電腦前讀到很晚，卻一行代碼都沒有敲。也不是說這樣一定不好，只是我們的目的還是在于實(shí)踐。另外，保證充足的睡眠也很重要。

我認(rèn)為，若想了解閃電網(wǎng)絡(luò)及其節(jié)點(diǎn)的運(yùn)作方式，更好的辦法是自己運(yùn)行一個(gè)節(jié)點(diǎn)并弄清楚如何通過節(jié)點(diǎn)路由付款。雖然這個(gè)辦法需要付出更多時(shí)間和金錢，但是既有趣又長知識(shí)。1

實(shí)現(xiàn)

閃電網(wǎng)絡(luò)是開放式協(xié)議。這就意味著，閃電網(wǎng)絡(luò)有標(biāo)準(zhǔn)的消息通信和解釋方式。就像 HTTPS 和 TCP/IP 不歸任何人所有那樣，閃電網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也是如此。任何人只要遵守標(biāo)準(zhǔn)都可以參與閃電網(wǎng)絡(luò)。不僅如此，隨著開發(fā)者不斷加固協(xié)議并增加新功能，這一標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)持續(xù)發(fā)展。

目前有四家公司在閃電網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開發(fā)中處于核心地位：Lightning Labs、Blockstream、ACINQ 和 Square Crypto，而且都有自己的實(shí)現(xiàn)：

Lightning Labs — lnd (Go)

Blockstream — c-lighting (C)

ACINQ — eclair (Scala)

Square Crypto — Rust Lightning (Rust)

上述所有實(shí)現(xiàn)都能通過閃電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。區(qū)別在于這些實(shí)現(xiàn)的 API。本文只聚焦于 Lightning Labs 的 lnd，因?yàn)檫@是我最先接觸、也是了解最多的。雖然我最終選擇 Ind 有偶然成分在里面，但是不得不夸一下，Lightning Labs 的 Ind 文檔寫得很好，而且開發(fā)者能夠通過官方 Slack 頻道獲得很多幫助和支持。

請(qǐng)注意，下文將圍繞 Ind 展開討論，但是基本概念適用于所有閃電網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。

你的開發(fā)環(huán)境

不廢話，使用 Polar 就行了。

好吧，再多說兩句。無論你是開發(fā)者還是用戶，在閃電網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行構(gòu)建的最大障礙是如何創(chuàng)建后端。我說的不只是一個(gè)錢包，因?yàn)橛泻芏嗪唵慰焖俚耐泄芙鉀Q方案可以用。我指的是真正的后端 —— 運(yùn)行比特幣和閃電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。

我之所以這么說，是因?yàn)槟愕膽?yīng)用需要擁有節(jié)點(diǎn)的某些權(quán)限，才能完成一些重要操作，例如，通過 API/gRPC 調(diào)用創(chuàng)建發(fā)票和監(jiān)控付款。如果有節(jié)點(diǎn)運(yùn)營者授予你節(jié)點(diǎn)的訪問權(quán)限，你同樣可以完成這些操作，但還是自己運(yùn)營一個(gè)節(jié)點(diǎn)比較好。

能夠用于閃電網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的節(jié)點(diǎn)必須運(yùn)行兩個(gè)進(jìn)程：（1）同步到比特幣區(qū)塊鏈最新區(qū)塊的比特幣客戶端；（2）已開啟通道（可以收發(fā)支付）的閃電網(wǎng)絡(luò)客戶端。

如果你使用的是普通的家用寬帶，光是同步區(qū)塊鏈就需要花費(fèi)至少幾天的時(shí)間。你可以試一下 Neutrino（一款輕量級(jí)比特幣錢包），但是我聽說用它在閃電網(wǎng)絡(luò)上開發(fā)可能會(huì)導(dǎo)致一些問題。我沒有親身嘗試過。不管怎樣，如果你才剛開始接觸這類工具，我想最好去除那些可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響的變量。因此，如果你負(fù)擔(dān)得起，我建議你同步完整的區(qū)塊鏈就好。

如果我們對(duì)比特幣的分層進(jìn)行排序，閃電網(wǎng)絡(luò)層就是比特幣的二層。正如我上文提到的，我們需要在閃電網(wǎng)絡(luò)上開啟通道來進(jìn)行交易。雖然在閃電網(wǎng)絡(luò)上開啟通道不是很難，但是你需要一些計(jì)劃和協(xié)調(diào)，還要付出比特幣。你當(dāng)然可以質(zhì)押比特幣來開啟通道，然后開始交易。但是，你沒必要承擔(dān)這種金融風(fēng)險(xiǎn)。2

暫時(shí)先別管這些。Polar 是一個(gè)很棒的工具，可以讓你在筆記本電腦上的 Docker 容器內(nèi)模擬運(yùn)行這些進(jìn)程。另外，它還提供一個(gè)精美的 UI 界面，為你展示網(wǎng)絡(luò)可視化效果。

-你看！是不是等不及想同步了！（Polar 界面）-

Polar 的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)你準(zhǔn)備好將應(yīng)用轉(zhuǎn)移到測(cè)試網(wǎng)或主網(wǎng)后端時(shí)，你只需要更新一些配置即可。我已經(jīng)可以做到在本地、測(cè)試網(wǎng)和主網(wǎng)后端之間輕松切換，只需在應(yīng)用中添加或注釋掉幾行代碼即可。（我最后會(huì)得到 .env 文件。當(dāng)然了，測(cè)評(píng)工具不是本文的目的。）

Polar 也支持 lnd、c-lighting 和 eclair 節(jié)點(diǎn)。這就意味著你可以靈活嘗試其它實(shí)現(xiàn)。

再重申一遍：使用 Polar 就好。這是一種快速且簡單的入門方法。再者說，萬一你根本不喜歡在閃電網(wǎng)絡(luò)上開發(fā)呢？早日發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)，總好過在一個(gè)你不一定會(huì)使用的系統(tǒng)上浪費(fèi)過多時(shí)間和金錢。話說回來，如果你發(fā)現(xiàn)自己沉迷于 Stephan Livera（知名比特幣主播）的播客，每晚收聽不可自拔，可以搭建一個(gè)更嚴(yán)肅的開發(fā)環(huán)境。

設(shè)置 Polar

點(diǎn)擊 “Create Network（創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)）”，即可在 Polar 中輕松創(chuàng)建模擬閃電網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。你可以隨意命名這個(gè)網(wǎng)絡(luò)（我個(gè)人認(rèn)為 “test（測(cè)試）” 是個(gè)聰明的選擇）并添加兩個(gè) lnd 節(jié)點(diǎn)和一個(gè) Bitcoin Core 節(jié)點(diǎn)。實(shí)際上，對(duì)于剛?cè)腴T的人來說，這些只是最低配，之后還可以添加更多節(jié)點(diǎn)。你創(chuàng)建好網(wǎng)絡(luò)后就可以啟動(dòng)它。首次啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要的時(shí)間可能會(huì)長一些，因?yàn)槟惚仨毾螺d所有 Docker 鏡像。順帶一提，你需要在自己的設(shè)備上運(yùn)行 Docker。就像我之前說的，這里還是得靠自己摸索。

最后，你會(huì)看到一個(gè)類似下圖的 Polar 界面：

在上圖所示界面中，我們可以看到 Alice 和 Bob 的 Ind 節(jié)點(diǎn)，而且這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都與 Bitcoin Core 后端進(jìn)程相連。另外還要注意的是，這時(shí)的區(qū)塊高度是 1。這是我們的創(chuàng)世塊！不同于實(shí)時(shí)區(qū)塊鏈，Polar 只有在開發(fā)和測(cè)試過程中提交交易時(shí)才會(huì)出塊。

下一步是在 Alice 和 Bob 之間創(chuàng)建一條通道，用來進(jìn)行閃電付款。點(diǎn)擊 Alice 的節(jié)點(diǎn)，右側(cè)控制面板會(huì)顯示我們可以與該節(jié)點(diǎn)交互的不同方式。點(diǎn)擊 “Actions（操作）” ，我們就會(huì)看到向 Alice 的錢包充值模擬比特幣以及在 Alice 和 Bob 之間開啟通道所需的一切工具。接下來，我們先向 Alice 的錢包充值一些資金，再開啟 Alice 與 Bob 的通道吧。

點(diǎn)擊 “Deposit（充值）” ，接著將 100 萬 satoshi 充值進(jìn) Alice 的錢包。

如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，你就會(huì)看到區(qū)塊高度和 Alice 的錢包余額發(fā)生了變化。如果沒有，請(qǐng)尋求幫助。這不是你的錯(cuò)。3

現(xiàn)在，我們可以在 Alice 和 Bob 之間開啟通道?，F(xiàn)在，Alice 已經(jīng)有錢了，我們可以讓她開啟一個(gè)與 Bob 的 “Outgoing（轉(zhuǎn)出）” 通道。所謂的轉(zhuǎn)出通道，就是 Alice 可以通過該通道轉(zhuǎn)給 Bob 一定數(shù)量的比特幣。Alice 和 Bob 之間可以進(jìn)行多筆轉(zhuǎn)賬交易，只要通道內(nèi)有余額即可。但是，請(qǐng)注意，該通道剛開啟時(shí)，只有 Alice 可以向 Bob 轉(zhuǎn)賬，因?yàn)榭捎糜囝~都在她那里。當(dāng)然了，等到 Alice 向 Bob 轉(zhuǎn)過賬之后，Bob 就可以向 Alice 轉(zhuǎn)賬了。

這種通道內(nèi)資金管理方式是為了保證雙方都具備交易能力，這就是我們所說的閃電網(wǎng)絡(luò)的 流動(dòng)性。實(shí)際上，用戶只能使用通道內(nèi)的余額。更深入一點(diǎn)來講，只有當(dāng)付款方和收款方之間的通道內(nèi)有足夠的余額（且資金流向正確）時(shí)，付款才能成功。否則付款就會(huì)失敗。如何管理閃電網(wǎng)絡(luò)中有限的流動(dòng)性以及如何找到變通之法本身就是一個(gè)值得探討的話題。

坦白來說，我在使用 Polar 開啟通道時(shí)遇到過一些問題。我懷疑這是 UI 和后端之間的狀態(tài)差異導(dǎo)致的，但是我并不確定。有時(shí)，關(guān)閉并重啟節(jié)點(diǎn)（或整個(gè)網(wǎng)絡(luò)）會(huì)有幫助。完全退出并重啟 Polar 同樣有效。另外，遇到這類情況時(shí)，出門晃悠 10 分鐘可以讓你的頭腦和精神得到很好的放松。

不管是什么原因，我發(fā)現(xiàn)進(jìn)行這些節(jié)點(diǎn)操作的最佳方式是通過 Polar 提供的 CLI。雖然 UI 不一定會(huì)顯示出變化，但是我們可以直接查詢數(shù)據(jù)庫（可以這么說4）來確定 UI 是否如實(shí)反映變化。Polar 讓這一切變得簡單了。我們現(xiàn)在就上手做吧。

首選選中 Alice 的 Ind 節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入 “Actions” 界面，點(diǎn)擊 “Terminal（終端）” 下面的 “Launch（啟動(dòng)）”，接著會(huì)出現(xiàn)一個(gè)命令提示符，如下圖所示：

現(xiàn)在，我們可以使用該 Ind 節(jié)點(diǎn)的 lncli 工具開啟通道、創(chuàng)建發(fā)票和付款了。首先，運(yùn)行下方命令來了解大致情況：

lncli --help

我們可以運(yùn)行下方命令在 Alice 和 Bob 之間開啟一條余額為 10 萬 satoshi 的通道：

lncli openchannel --node_key <bob's public node key> --local_amt 100000

你會(huì)看到一個(gè)帶有 “funding_txid” 的響應(yīng)，對(duì)應(yīng)的是 Alice 和 Bob 廣播到我們的模擬比特幣區(qū)塊鏈上的充值交易。運(yùn)行下方命令查看我們新創(chuàng)建的通道：

lncli listchannels

如果該命令返回的列表為空，請(qǐng)嘗試使用（ “Actions” 界面下的）比特幣節(jié)點(diǎn)挖幾個(gè)區(qū)塊。這樣做應(yīng)該有助于確認(rèn)交易并開啟通道。

現(xiàn)在，我們可以通過 listchannels 響應(yīng)看到 Alice 和 Bob 之間已經(jīng)成功開啟通道，且通道余額約為 10 萬 satoshi（減去交易費(fèi)）。這 10 萬不到的 satoshi 就是 Alice 可以通過閃電網(wǎng)絡(luò)支付給 Bob 的可用余額。

支付流程

迄今為止，閃電網(wǎng)絡(luò)上最簡單（我相信也是最常見的）支付流程是通過發(fā)票（invoice）。發(fā)票本質(zhì)上是一組帶有 “金額” 和 “收款方” 的支付指令。還有其它參數(shù)和變體可以幫助支付指令解鎖更多有趣的可能性（例如，hodl 發(fā)票和 BOLT12 提案），但是本文只關(guān)注最基本的模式。

繼續(xù)設(shè)置我們的 Polar，我們先創(chuàng)建一個(gè)發(fā)票，但是這回要用 Bob 的節(jié)點(diǎn)。因此，我們要啟動(dòng) Bob 的終端并運(yùn)行以下命令：

lncli addinvoice --amt 100

以上命令創(chuàng)建了一個(gè)價(jià)值 100 satoshi 的發(fā)票（實(shí)際上，我在執(zhí)行這些步驟時(shí)遇到了連接錯(cuò)誤。如果你也遇到同樣的問題，請(qǐng)停止并重啟 Bob 的節(jié)點(diǎn)）。我們可以通過返回的響應(yīng)看到這個(gè)發(fā)票的信息：

{    "r_hash": "7d91cafaba85b6086924142dfd890f350eb53b17b80e2993d0a2ce5ccc7252f1",    "payment_request": "lnbcrt1u1ps3lu04pp50kgu4746skmqs6fyzsklmzg0x58t2wchhq8zny7s5t89enrj2tcsdqqcqzpgsp55rtlzlf5rt0z5zg34nc2rlcm9mw6nd77x45r85z6zp07qumphr7q9qyyssqzrvxdlsluaeu7esscvv8skcmaly4794j7pg9ytapmn50uukezf4xpqma9758s39wpn4pwk475dztezg4tff8xpylksl4mww57q8hj7cq7s7222",    "add_index": "1",    "payment_addr": "a0d7f17d341ade2a0911acf0a1ff1b2edda9b7de356833d05a105fe07361b8fc"}

現(xiàn)在，我們只關(guān)注 “payment_request” 部分，因?yàn)檫@部分?jǐn)?shù)據(jù)包含 Alice 向 Bob 付款所需的一切信息，即，付款金額和收款方地址5。

如果我們切回 Alice 的節(jié)點(diǎn)終端，就可以得到付款請(qǐng)求并將它作為參數(shù)傳遞給下方命令：

lncli sendpayment --pay_req <payment_request>

結(jié)果得到：

成功。

開始你的冒險(xiǎn)征程

這時(shí)，你應(yīng)該已經(jīng)具備了足夠的基礎(chǔ)知識(shí)和工具，可以開始構(gòu)建應(yīng)用了。上圖概述了一個(gè)簡單的示例應(yīng)用，使用的正是我們?cè)?Polar 中用來創(chuàng)建并支付發(fā)票的 API 調(diào)用。這就是搭建一個(gè)最基礎(chǔ)的應(yīng)用架構(gòu)所需的一切。當(dāng)然了，這只是一個(gè)例子，我們?cè)陂_發(fā)過程中還會(huì)遇到許多其它問題（目前還只是開始），但是你會(huì)慢慢弄清楚自己需要什么以及如何解決這些問題。

一些額外的建議和參考：

有很多庫可以幫助開發(fā)者少寫些樣板代碼、直奔主題。就我本人而言，學(xué)習(xí)如何使用這些庫帶給我的更多是挫敗感，而非更高的效率。問題主要出在我身上。抽象確實(shí)很棒，但前提是你要對(duì)被抽象的內(nèi)容有基本了解。我在起步時(shí)還沒有領(lǐng)悟到這一點(diǎn)。我覺得 Ind 的 API 文檔學(xué)起來最容易。當(dāng)我按照這個(gè)指南使用 Javascript 編寫 gRPC 客戶端時(shí)，我就已經(jīng)步入正軌了。如果你想看一個(gè)更具體的應(yīng)用示例，不妨看看 Lightning Labs 構(gòu)建者指南的教程。如果你熟悉教程中用到的工具 express、mobx 和 React，那么我很推薦這個(gè)教程。如果你不熟悉這些工具，你可能不會(huì)從這篇教程中得到很大幫助，但還是能夠?qū)W到一些東西。我喜歡這個(gè)教程的一個(gè)原因是，它展示了利用閃電網(wǎng)絡(luò)（和密碼學(xué)證明）構(gòu)建應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)的一些有趣功能。

最后，如果你認(rèn)為本文有任何寫的不清楚或不準(zhǔn)確之處，歡迎向我提出反饋或問題。

1. 如果你想運(yùn)行節(jié)點(diǎn)，Umbrel 很適合初學(xué)者。我聽說 MyNode、RaspiBolt 和 RaspiBlitz 也不錯(cuò)。如果你喜歡修補(bǔ)軟件系統(tǒng)（或 SimCity（模擬城市游戲）），那么運(yùn)行節(jié)點(diǎn)往壞了說是一種有趣的消遣，往好了說是一場(chǎng)高成本且無休止的優(yōu)化游戲（需要付出真金白銀的那種）。
2. 你還可以在測(cè)試網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過比特幣水龍頭獲得一些實(shí)驗(yàn)用比特幣。這些幣一文不值，但是當(dāng)個(gè)守財(cái)奴的體驗(yàn)會(huì)很有趣。如果你對(duì)自己配置和管理節(jié)點(diǎn)不感興趣，可以使用 Voltage 之類的服務(wù)。Voltage 是即用即付的云上服務(wù)，支持測(cè)試網(wǎng)和主網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。
3. 好吧，我們不能百分之百確定。謹(jǐn)慎起見，請(qǐng)查看 lnd Slack 的開發(fā)者頻道。我在這里遇到過很多構(gòu)建并維護(hù)這些工具的開發(fā)者。你可能會(huì)看到我！有人可能經(jīng)歷過你正在面臨的問題。如果沒有，那就太棒了 —— 大家都能從你的問題中有所收獲。
4. 區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)公共數(shù)據(jù)庫，每個(gè)人都有 root 權(quán)限。如需了解更多信息，請(qǐng)查看：https://balajis.com/yes-you-may-need-a-blockchain/
5. 關(guān)于發(fā)票中其它字段的詳細(xì)解釋，可以查看這篇總結(jié)。如需了解更多關(guān)于底層合約的信息，請(qǐng)閱讀這篇文章。

以上就是區(qū)塊鏈掃盲:閃電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)速成指南的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于閃電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)速成指南的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！