在上一篇文章《闪电网络如何工作（二）》中，我们探讨了比特币闪电网络的工作原理。本质上，闪电网络是一个精心设计的支付通道系统，它将各个支付通道连接成一个庞大的、互连的支付网络。这使得不直接关联的各方可以通过多跳路由相互支付，HTLC 和 PTLC 等合约可确保路由的安全性。

尽管经过多年的发展，技术和用户体验都取得了显着进步，但我们必须面对现实，闪电网络仍未达到大规模采用的水平。在今天的文章中，我们将重点讨论闪电网络目前面临的一个关键挑战：流动性问题。这一挑战又可以分为两个方面：网络整体流动性不足和流动性分配问题。

整体网络流动性短缺

根据Mempool最新统计，比特币闪电网络目前拥有12,389个节点和48,000个支付通道，通道总容量为5,311.8 BTC。

闪电网络目前面临的主要挑战

闪电网络是一个P2P流动性网络，要实现真正的大规模采用，节点数量、支付通道和整体通道容量需要数百甚至数千倍的增长。那么，如何才能吸引更多的节点加入网络呢？

首先，降低闪电网络节点搭建和维护的门槛至关重要，让没有技术背景的用户也能轻松运行闪电网络节点。比特币生态系统中的几个团队已经推出了即插即用的硬件解决方案，例如 Umbrel 的硬件盒，它支持运行比特币闪电网络节点。同样，Fi5Box 不仅支持比特币闪电网络，还支持其他网络的运行节点，例如 CKB 的光纤网络。这些设备为用户提供免维护的节点解决方案。

其次，引入额外的激励机制是为闪电网络创建正反馈循环的关键。一旦在闪电网络上打开支付通道，资金就会被锁定。例如，如果 Alice 想要充当闪电服务提供商（LSP）并开放 100 人的通道，为每个通道分配 1 BTC，她需要锁定 100 BTC。这些资金只有在流动时才会产生收入；闲置资金则不然。这是因为闪电网络节点的主要收入来自交易费用，交易费用通常计算为“基本费用+每聪费率”。基本费用是对每笔交易收取的固定金额，无论其大小如何，而费率是交易中每聪收取的百分比。

根据 Mempool 的统计，目前比特币闪电网络的平均基本费用为 950 mSat（0.95 sat），平均费用率为 764 ppm（0.000764 Sat 每 satoshi）。这意味着对于 10,000 聪（0.0001 BTC，目前价值约 6.50 美元）的交易，路由节点将赚取不到 9 聪的费用。而且，闪电网络上的交易量还比较低，很多交易根本不需要路由节点（因为涉及的两方都有直接的支付通道）。因此，那些持有 BTC 并寻求投资回报的人主要并不是选择将 BTC 锁定在闪电网络中来赚取交易费用。相反，他们更愿意在交易所出借 BTC 或参与提供质押/重新质押机会的新兴项目。

闪电网络目前面临的主要挑战

如果能够引入额外的激励机制来鼓励更多的人运行闪电网络节点或成为LSP，并且如果有更多的BTC持有者被激励将他们的BTC存入闪电网络以获得奖励，那么网络流动性短缺的问题就有可能得到解决。随着闪电网络变得更加用户友好，它将吸引更多的用户，导致交易量增加，进而提高路由节点的费用收入，并鼓励更多的人成为LSP。这最终将导致闪电网络进入正反馈循环。

目前，在比特币生态系统中，UTXO Stack 已宣布转型为闪电网络的质押层。通过去中心化的质押协议，它旨在为闪电网络提供更好的流动性和改进的收益模型。此外，UTXO Stack将引入代币激励机制，鼓励用户质押BTC，增强闪电网络支付通道的流动性。

流动性分配问题

即使整体流动性短缺得到解决，有效分配流动性仍然是一个挑战。

我们举一个例子，Alice 通过路由节点 Bob 向 Carol 付款。最初，Alice 和 Carol 的通道中都有 20,000 聪，而 Bob 每个通道中都有 10,000 聪。经过几次交易后，通道中的余额分布可能如下所示（为简单起见，我们不考虑 Bob 收取的路由费用）：

闪电网络目前面临的主要挑战

如果Alice和Carol未来仍有业务往来，Alice需要向Carol进一步付款，该怎么办？ Bob 无法再进行付款（因为 Bob 与 Carol 的渠道中不再有足够的资金来向她转账）。在这种情况下，Bob 需要重新平衡他的频道。

这种情况对于闪电网络中的路由节点来说非常常见。节点运营商必须不断平衡其渠道之间的流动性。如果您方没有资金，则您无法发送付款；如果所有资金都在您这边，您将无法收到付款。

在上面的示例中，一种选择是关闭 Bob 和 Carol 之间的通道并打开一个新通道。然而，这种方法并不划算，因为关闭和打开通道都需要链上交易，这会产生比特币矿工费用。闪电网络的主要目标是减少链上操作并将尽可能多的交易转移到链下渠道。如果闪电网络上每天打开和关闭数百万个通道，比特币区块链将会变得拥堵，矿工费用将会飙升。

为了解决这个问题，比特币社区提出了几种创新的解决方案来解决流动性分配问题：

潜艇交换（潜艇交换）

简单来说，Submarine Swap 允许用户将 BTC 从他们的渠道发送到闪电网络内的交换服务。作为回报，交易服务将等量的 BTC 发送到比特币区块链上的指定接收地址，反之亦然：用户可以将链上 BTC 发送到交易服务，然后交易服务将 BTC 从通道发送到指定的接收节点。虽然这个过程涉及到兑换服务，但由于HTLC（哈希时间锁定合约），它是完全无需信任的。

Submarine Swap也启发了许多后续创新，例如PeerSwap通道平衡调整协议，该协议允许用户直接与通道对应方进行Submarine Swap。在上面的示例中，Carol 可以充当交换服务。 Bob 将链上 BTC 转移给 Carol，作为回报，Carol 从通道向 Bob 支付等值的 BTC。

具体来说，该过程的工作原理如下：

  1. Bob 生成一个秘密值 R（原像）及其哈希值 H。
  2. Bob 使用哈希 H 在比特币区块链上创建 HTLC：他将向 Carol 支付 10,000 聪，只要他能在 5 个区块内揭示秘密 R；否则，资金将返回给 Bob。
  3. Carol 在他的支付通道中与 Bob 使用相同的哈希值 H 创建了一个 HTLC：他将从该通道向 Bob 支付 10,000 聪，前提是他能在 4 个区块内泄露秘密 R；否则，资金将返回到 Carol（为简单起见，我们不考虑兑换服务收取的任何服务费）。
  4. Bob 使用秘密 R 解锁通道中的 HTLC，并获得 10,000 聪。
  5. Bob 提取资金后，Carol 也知道了秘密 R，并用它来解锁比特币区块链上的 HTLC，以提取 10,000 聪。

与关闭通道并打开新通道相比，Submarine Swap 仅涉及一笔链上交易，使其更加经济且完全无需信任。

拼接

通道拼接是一种链上再平衡方法，节点关闭一个通道，然后在单个交易中打开一个新通道，从而改变通道中锁定的余额。当节点通过此过程锁定更多资金时，称为“拼接”；如果减少了锁定资金，则称为“拼接”。在上面的例子中，Bob和Carol之间的通道可以通过通道拼接来扩展。

通道拼接比使用两个交易关闭和重新打开通道要方便得多。但仍然需要全网广播交易，支付链上矿工费，并等待交易被确认。

多路径支付 (MPP)

多路径支付允许将一笔支付分成几个部分，这些部分可以同时持有或通过不同的渠道进行传送。例如，如果 Alice 需要向 Carol 支付 10,000 聪，而 Bob 无法再路由支付，则 Alice 可以通过路由节点 David 向 Carol 支付 6,000 聪，通过路由节点 Eva 向 Carol 支付 4,000 聪。这样，Alice的10,000 satoshis支付就可以通过多路径支付完成。

多路径支付技术的初衷是为了克服单路径支付的局限性，通过将更大的支付分成更小的部分来交付。例如，一笔 1 BTC 的闪电网络交易可以分为 100 笔交易，每笔 0.01 BTC。多路径支付有利于网络去中心化和交易隐私。安全性方面，原子多路径支付（AMP）技术确保如果一条路径无法完成支付，则所有支付都将失败，防止混乱和欺诈。

此外，在闪电网络中，大额交易也可以通过Wumbo通道完成。 Wumbo 通道取消了常规闪电通道可容纳的比特币数量（0.1667 BTC）的限制，允许节点拥有更高的通道容量，从而支持更大的交易。

结论

流动性是制约闪电网络发展的主要因素之一。通过降低闪电网络节点建立和维护的门槛并引入额外的激励机制，网络可以解决流动性不足的问题。 Submarine Swap、通道拼接和多路径支付等解决方案也有助于解决网络内的流动性分配问题。

除了这些解决方案之外，比特币社区还提出了其他策略来优化网络流动性，包括闪电池（通道租赁拍卖市场）、流动性广告（通道租赁方案）和循环支付（节点通过支付通道形成的循环进行自我支付，以实现链下再平衡）。

对于闪电网络来说，流动性管理无疑是一项复杂的任务。然而，随着技术的不断进步和社区的持续努力，我们有理由相信这些流动性挑战最终将得到解决。

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