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　　微币闪电网络白皮书

　　一 概述

　　微币闪电网络采用了节点状态通道形式进行设计，在微币POS3.0协议中，节点承担了交易验证，区块数据共享等关键业务，在POS3.0的协议下，微币网络将区块奖励给予了在线节点，每个区块拥有至少10个微币奖励和交易手续费，它通全网在线节点竞争来获了这部份收入。理论上，一个节点持币越多，在线时间越长，越容易获取奖励。而闪电网络是微币赋予在线节点的一个新业务逻辑，构建以各节点为基础的闪电交易状态控制器。

　　当一个状态通道通过闪电网络开启后，加入状态通道的交易速度将达到即时交易，这将会大大提高微币的用户的交易体验效果，正如我们用支付宝，微信转帐，那种即时顺畅的感觉将成为可能。

　　而承担闪电交易的网络节点，可以借此收取交易手续费，或是月租费或是年包费，各种收费套餐也将就成为可能。这将进一步激励微币用户大开节点，壮大网络生存能力。

　　二 实现

　　为了使闪电网络开发容易，我们将引入比特币的隔离验证技术和微币2016年1月份提出的彩虹链计划，隔离验证技术将交易签名单独列出来，将交易和签名分别存放。新交易结构将是：

　　【tx_in】【txout】【签名数据】

　　这也正是隔离验证的核心所在，这将简化设计，增强算法的扩展能力，在此基础我们启用彩虹链技术，彩虹链技术允许我们在现有区块链上附加二层区块，甚至三层，四层，甚至是二杈树那样的结构，等多层多维的区块扩展。

　　有了这个样的数据结构后，我们在此基础实现闪电节点功能，我们将允许任何一个节点都有成为闪电节点的能力，一个闪电节点也同时拥有普通节点的能力，它是一种节点功能增强，并由多个闪电节点构成冗余备份结构，并对加入基于区块链的全网评级标准，开启闪电功能的节点有为交易双方构建交易通道的义务，当一笔货币进入闪电节点后，直至退回主链之前，交易都是基于状态通道实现的，但它并不是真的将你的币交给别人，只是锁定到了主链之中。

　　交易双方在开启闪电交易功能之前，会首先，将开启状态所需的数据写入主区块链中建立闪电交易合约，例如锁定期限，合约规则等数据。当闪电网络出现故障时，将按照合约规则和举证方的数据，在主区块链上进行处理。每一个状态通道建立，类似于一个多重签名系统构建，保证了交易双方守信原则，它比多重签名多了合约的处理。对不守信，将会在主网络受到处罚。处罚在期限内可以得到申诉，例如1000个区块期，而这种申诉是算法进行维护，不以人为因素为标准。

　　假始A和B两人，基于10个微币建立了一个状态通道，那么双方将会按照合约锁定这些币到一个类似多重签名的地址中直到通道关闭，通道关闭，意味着之前财产的重新划分。

　　闪电节点在此承担状态通道运行的数据流载体，你也完全可以跳过闪电节点，使用离线的方式构建通道。在通道内是双方私匙签名的区块链数据流，双方所有交易细节均在这个数据流得到体现，并以独立链的形式存储，它是证明一个通道是否合乎算法规则。当一个状态通道结束后，双方按照闪电网络输出的最终状态数据来兑现合约，这相当于是一个交易帐本，帐本记录了参与方交易结果，进而实现财产重新分配。在此我们需要克服如下一些情况：

　　1. 交易双方有一方退出，或是不尊守约定

　　一个状态的通道的建立，必然需要多方的私匙进行签署，正如前文所述，它类似于多重签名这样的技术，它需要通道双方和闪电节点三方共同签名，当一个通道建立后，通道内所有交易详情，以类区块链的样式进行保存，这份数据分片存储到如下两个地方：

　　A：通道建立的双方的节点

　　B：闪电网络服务节点，至少三个节点的冗余备份方案

　　在一个状态通道内，所有的交易，均是双方钱包私匙签名的过程，这保证没有人可以乱来，任何一方的数据作弊，必然导致签名无法通过，其最终状态，就像主区块链那样，都是交易签名的过程。举证的一方，可以通过自己记录下来的最终状态数据向主链在有限期内提出申诉，来完成合约内容。而在主区块链，合约代码用于计算举证的数据是否合乎要求。

　　2. 闪电网络故障，导致通道异常

　　闪电网络节点承担状态通道的数据流存储与格式效验等基础服务，并扩展各种所需要基础业务功能，那么离开闪电网络节点，状态通道能不能独立存在。我们可以看到一个状态通道中，实际是交易的私匙互签的一个交易数据链，所以在闪电网络节点出现故障时，只要举证方能拿出符合算要求的数据，这关系到双方的私匙签名，所以它是符合规则的，可以通过主链进行合约兑现。在微币闪电网络中，这些数据，也存储在状态通道的双方节点中，不仅仅是存储在闪电网络节点之中。虽然软件在默认情况下，会主动为交易的双方建立最优状态通道方案，但也可以通过手工进行构建自己的独立通道，例如脱机的状态通道。我们甚至允许你手工书写的方式建立一个状态通道。

　　在本方案中，这也意味着，即便没有闪电节点，一个状态通道也可以产生和结束。

　　3. 双方都不尊守约定

　　如果出现双方都不尊守约定，那么由主链自动进行裁决，而裁决的依据来自在状态通道最终交易清单，每一笔交易，必然是要有对方私匙的签名，在一个，双方都不尊守的约定中，也必然会产生私匙签名不通过。

　　在通道建立时，可以设置期限，例如，设置了一个1000个区块确认期限，在这个期限内双方不能提供状态通道数据交给主链确认，那么以闪电网络节点中的数据为准，如果闪电网络也没有储存这些数据，则退回初始状态。

　　4. 通道内外交互

　　实际这里不存在这样的假设性问题，一个钱包地址的生成，它无论是否加入闪电网络，它的地址都是有效的，只要有效的，就可以交易。假设你已经锁定了10个微币到闪电的状态通道内，之后你希望从这10个币中拿出5个支付给另外一个没有加入闪电网络的钱包地址中，那么首先你需要告诉状态通道，你要产生这样一个合约，从锁定币中取出5个币，然后发送给它，余下的5个币继续留在通道内，并且在区块链构建新的通道合约或是原合约之上附加扩展合约。

　　反之如果你从一个没有加入闪电网络的地址，支付币到一个已经加入闪电网络的地址，则它和普通交易完全相同，就是一个地址到另一个地址，它不需要闪电网络的配合。

　　三、总结

　　闪电网络交易，就像一个多重签名的新利用，例如Alice和Bob俩要经常结算比特币业务，然后做了一个多重签名地址，存上币，然后构建一个通道，在这个通道内交易，这个交易也是双方私匙互签的一个数据链，所以能做到即时交易，之后退出时，将交易清单交给主链进行验证，做结算。

　　而彩虹链技术和隔离验证让闪电网络在施适上变得更加可靠和易用。彩虹链让我们在不破坏原有链基础上，附加了更多的新业务逻辑，闪电网络将让微币网络变得高效，即时交易成为可能。