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閃電比特幣

閃電比特幣（LBTC）是一個去中心化的全球價值互聯網傳輸協議，具體應用包括點對點支付和交易平臺等。任何接受LBTC協議的用戶都可以幾乎免費的使用LBTC來保證交易的實時性以及安全性。

實施了DPoS與鏈上治理制度的LBTC，使用戶得以投票給對網絡發展做出建設的議案，也能直接選出適合成為閃電記賬節點的代理人（Delegates），使人人都能參與進LBTC生態中，從而解決PoW的中心化問題。

項目亮點

社區自治

鏈上治理系統將所有用戶整合進決策過程中，任何人都可以成為生態的一部份。

迅速

交易能在數秒內完成。

去中心化

用戶可票選出101個閃電記賬節點，以此將記賬權與話語權分離。

幾乎免費

根據字節大小交易費用最低可達0.00001LBTC。

可擴展性

DPoS機制以減少節點數量為LBTC帶來更高的可擴展性。

安全

整體架構建立在比特幣穩定運行了9年的基礎之上。

技術概況

1. LBTC是一個互聯網價值傳輸協議

LBTC是一個互聯網價值傳輸協議（Internet of Value Protocol）。所謂價值傳輸，指在特定協議框架下可以實現的價值表達、傳遞和信用構建，以及基于此的所有經濟金融活動，具體可能包括轉賬匯款、數字資產互換，法幣-數字資產交換、信用背書的數字資產發行與交易、去中心化交易所、交易與承兌網關等一系列具備現實功能與社會效用的應用。

閃電網絡節點數量已達15025個:金色財經報道，據1ML.com數據，目前，支撐網絡的節點數量達到15025個，相較30天前數據，環比上漲4.41%；通道數量為35913，相較30天前數據，環比上漲2.6%；閃電網絡承載能力目前為1073.16BTC，約合2061.07萬美元。[2020/12/7 14:30:16]

LBTC協議的設計核心是，通過選用適當的技術架構去保證LBTC有足夠的能力擔當全球互聯網價值傳輸的載體系統。LBTC協議是實現價值傳輸的基本框架，即一切鏈上經濟行為的母體。因此，我們對LBTC適用的技術架構以及各項內在細節提出了很高的要求，創造10性地建立了基于UTXO的DPoS共識機制，并設計了不可逆轉塊、時間戳共識、Cache中間件等平衡了這一組合的性能與可靠性，實現了一個比原始比特幣更為貼近點對點現金系統設計初衷的協議版本。

2. UTXO模型：最安全的記賬方式

在數據層，LBTC沿用了比特幣采用的UTXO模型，作為區塊鏈賬本記錄的基礎架構。UTXO 是Unspent Transaction Output （未被花費的交易輸出）的縮寫，是中本聰最早在比特幣交易數據結構設計中采用的技術方案，同時也是比特幣協議為世界帶來的一項極具創新性的數據結構概念。

UTXO放在比特幣協議的數據庫中是這樣的形式：在鏈上確認若干筆轉賬交易目的地指向用戶A，并且A尚未花費掉這些交易所指明的資產，所有協議參與者就認可A就擁有這些資產。

比特幣閃電網絡節點數達12666個:據1ML數據，當前比特幣閃電網絡節點數達12666個，過去30天內增加4.14%；通道數量為36020個，過去30天內下降0.8%；網絡容量達到936.72個BTC，過去30天下降2%。[2020/5/13]

相較于UTXO模型，一般人更容易理解賬戶模型（Account Model）。賬戶模型是指在數據庫中保存賬戶的ID、所有者標識以及該賬戶中的資產余額；當發生轉賬交易時，這些賬戶的余額會依據交易進行調整變動，形成新的賬戶-余額的Mapping關系（即對應關系）。而在UTXO模型中，一個賬戶的余額并不是作為一個數字被儲存起來的，而是用占有的UTXO 的總和計算出來的。也就是說，UTXO并沒有所謂賬戶-余額的Mapping關系，它僅僅是一個對所有歷史交易的忠實記錄，簡約但十分強健。

UTXO模型具有以下優點：

UTXO的可靠性

在一個區塊結構體中，previousblockhash 和merkleroot是兩個最重要的字段，都起到了防止交易信息被篡改的可能性。UTXO 模型的核心思想就是保證已經寫入的數據不可變，鏈式的UTXO 基于這一核心思想，通過哈希指針連接不同交易的輸入和輸出，保證所有交易的合法性，實現UTXO的可溯源性。

UTXO的一次性

UTXO 模型中的每一筆交易都是由多個交易輸入組成的，這些輸入其實就是UTXO + 簽名。每一個交易輸出（Transaction Output）只有兩種狀態，已花費和未花費。如此確保了每個UTXO僅能被花費一次，抗雙花攻擊能力極高。

聲音 | 幣印聯合創始人潘志彪：無幣區塊鏈才是最好的 2021年閃電網絡才會爆發:11月23日，幣印聯合創始人潘志彪表示，無幣區塊鏈才是最好的。同時，他還稱，2021年閃電網絡才會爆發，現在肯定是很低迷的狀態，因為現在根本不堵。以后比特幣漲到10萬美金一個，必須有閃電網絡。[2019/11/24]

UTXO的隱匿性

對比起賬戶模型，UTXO更加私密。前文已知，每個UTXO都是“一次性”的。用戶要是每筆交易都換一個地址，那么就很難找到其中兩個地址的相關性，保證了交易的隱匿性。如果還有需要進一步提高這種隱匿性，亦可以考慮使用環形交易簽名對、交易要素混用等技術手段。

UTXO的可并行性

UTXO模型被公認具有潛在的可擴展性，因為UTXO允許交易的并行化處理。當一個交易發送者發送兩筆獨立的交易時，花費獨立的UTXO也可使交易用任意次序處理。這樣可以使一個人的資金分離，在保證隱私的同時具有并行處理交易的能力。

比特幣的UTXO模型經過了多年較為穩定的運行和測試，性能和安全性都有較大的優勢。LBTC作為比特幣的分叉幣，采用UTXO模型，對于LBTC來說是對其底層技術的一種繼承。LBTC采用比特幣核心代碼為基礎進行開發，也是較為謹慎的選擇。UTXO的安全性和并行交易特點也將給LBTC帶來更高效率的可能。

3. DPoS架構：最高效的共識機制

動態 | 閃電網絡節點數量達10144個:1ML.com數據顯示，閃電網絡節點數量呈持續上升趨勢。目前，支撐網絡的節點數量達到10144個，在過去的30天中上漲了2.69%，而通道數量為35166，在過去的30天中下降了2.2%。閃電網絡承載能力目前為817.93BTC，約合690.33萬美元。[2019/10/14]

在共識協議上，LBTC采用了委托權益證明（DPOS）的機制。DPoS是基于POW及POS的基礎上，出現的一種新型的保障數字貨幣網絡安全的共識算法。它既能解決POW在挖礦過程中產生的大量能源過耗的問題，也能避免POS權益分配下可能產生的“信任天平”偏頗的問題。那么，DPoS就能順理成章成為在共識機制3.0中的代表性共識機制。

簡單闡述DPoS共識機制，其原理是讓每一個持幣者進行投票，選出一定數量的持幣者代表,或理解為一定數量的代表節點，并由這些代表節點來完成交易驗證和區塊生產的工作。持幣者可以隨時通過投票更換這些代表，以維系鏈上系統的“長久純潔性”，保證該協議有充分的去中心化程度。

DPOS是目前所有共識協議中最快，最有效，最分散，最靈活的共識模式。DPOS利用利益相關方批準投票的權力以公平和民主的方式解決共識問題。所有網絡參數，從簡單的交易手續費標準、出塊間隔、區塊參數到更為復雜的鏈上治理規則，都可以通過選定的代表進行調整。

DPoS共識機制具有以下優點：

金色相對論 | 比太錢包文浩：閃電網絡本身對于支付的擴展就是錢包的場景:在本期金色相對論之“閃電網絡：Hello，TPS”上，金色財經合伙人佟揚對話比太錢包創始人文浩，針對閃電網絡會帶來錢包市場的發展的問題，文浩表示，大部分錢包創業者對于閃電網絡來說，仍然處于觀望的狀態，當然有一些新興錢包可能想借閃電網絡的機會找到市場的突破口，但總體來講，當前還是比較難的，因為當前閃電網絡仍然更多的還是處于實驗性的階段。在這件事情上，我個人還是要很感謝過去幾年 Blockstream 團隊一直所在做的技術性努力，包括大牛 Rusty 一直在寫最底層的閃電網絡協議程序，這對于今天閃電網絡終于可以初步開始用起來了至關重要。閃電網絡對于錢包市場來說至關重要，因為閃電網絡本身對于支付的擴展，其實就是錢包的場景，而閃電網絡對于跨鏈去中心化交易的擴展未來會使得錢包具備集成無縫體驗的去中心化交易所的能力，在這一點上，通過過去幾個月里比特派在 EOS/TRX 生態上的努力，我們已經一定程度的看到的去中心化的力量了，像 EOS 和 TRX 上就已經不太需要中心化交易所了，而閃電網絡的發展將加速這一發展趨勢，將跨鏈去中心化交易所帶到每個用戶的手中，而錢包就是這一趨勢的橋梁和紐帶，意義當然重大。[2019/3/7]

DPos的高效能：

更快的確認速度：以LBTC為例，每個區塊的時間固定為3秒，一筆交易（在得到6-10個確認后）大約消耗1分鐘，完整的區塊生產周期僅需5分鐘；每1-2個周期即可以生成作為確認點的不可逆塊。而在PoW機制下，以比特幣為例，產出一個區塊需要約10分鐘，而確認一筆交易（得到6個確認）至少需要1小時。

DPoS的低功耗：

DPoS機制將節點數量進一步減少的同時，將節點間的相互關系從競爭改為合作，避免了不必要的算力競爭和互相攻擊等無謂的損耗，在保證網絡安全的前提下，整個網絡的能耗進一步降低，網絡運行成本最低。

DPoS的高效治理：

只要利益相關方批準，開發人員可以實施他們認為合適的任何更改。這項政策不僅可以保護開發者，同時它還可以保護利益相關者，并確保沒有任何人單方面控制區塊鏈網絡或讓區塊鏈網絡失控。硬分叉如同替換了51%的見證者，因此利益相關者參與的越多，其對應的選舉證人越多，那么整個系統的安全性就越高。

4. UTXO+DPoS：驚人的奇妙組合

很多人可能會有一個錯誤的認知，認為DPoS只適合于賬戶模型，不能用于UTXO模型。但是實際上UTXO模型是存放記錄的一種方式，用于交易存儲、組織及驗證；DPoS是一種共識算法，用于保證在分布式網絡中參與者也可以對交易數據取得一致認識。UTXO和DPoS沒有互斥性也沒有相關性。

實際上UTXO和DPoS聯合會有許多額外的優勢。

更高的性能基礎：

因為UTXO的分離操作，具有潛在的可并行性。配合DPoS的性能支持，使得LBTC具有極為優秀的性能基礎。實際運行結果來看，LBTC可以滿足2800TPS運行要求。

更高的安全性：

在DPoS的架構中，節點按照給定的順序出塊，且時間間隔很短。如果使用賬戶模型，數據庫會膨脹的很快，而且極短時間的數據庫同步面臨網絡異常的時候會有許多問題。而采用UTXO模型，不僅可以保持數據庫的大小，也可以根據特定算法生成鍛造周期表，保持全網節點根據相同數據計算出的鍛造周期表是一致的，此時全網節點達成共識。當鍛造節點出現宕機、網絡分區等情況，全網會根據“事務提交”的原則，以最長鏈為主鏈自行切換覆蓋，保證一致性。

時間戳共識：

UTXO和DPoS結合的一大難點在于時間戳，DPoS共識基于時間，會嚴格檢查區塊時間。全節點系統時間必須設置為和標準時間一樣，否則共識一致性會出現問題。而UTXO本身也記錄了時間戳的功能，但時間戳并不基于標準時間。在LBTC里將時間戳統一成標準時間協議，以保證區塊的正常運行。當存在作惡節點或者時間不同步的區塊時，出塊被作為異常塊處理，出塊節點被作為異常節點處理。

數據快照和投票：

在比特幣采用的UTXO模型中，并不支持查詢地址余額的功能。在比特幣中，可以通過全局遍歷UTXO數據，實時計算地址余額。實時計算的工作量相當巨大，計算時間以小時為單位，現實中不具備可行性。但是比特幣不采用DPoS共識，并不需要節點注冊、投票等功能。

而在LBTC系統中，為了DPoS算法的需要，LBTC中新增地址余額計算、節點注冊、節點投票新功能。考慮到共識算法的高性能要求、注冊節點數目的有限性，把地址余額、節點注冊及投票信息保存在內存中，程序退出時，把數據回寫磁盤。通過數據庫和地址余額、投票信息來鏈接UTXO記賬信息和DPoS共識機制：

注冊、投票的信息由比特幣底層協議負責傳輸。

把注冊、投票信息保存在內存數據庫中。

DPoS共識模塊查看注冊、投票信息，完成共識。

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