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淺談閃電網路/微支付通道
TaipeiEthereumMeetup2016/07/29
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比特幣擴容問題
• 新區塊的產生 (約10分鐘)
• 小額交易要被確認 (時間長)
– 除非支付高額手續費
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區塊大小快被佔滿
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Q:有沒有方式能夠在不增加 區塊大小下增加效能？
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微支付通道 (MicropaymentChannel)
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重新思考交易的行為
一定每一筆資料都需要寫到鏈上嘛？
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交易移到鏈下？
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例子 • Bob 想要從 Alice 那下載 10 GB 的檔案, 願意付頻寬費
給 Alice, 但 Bob 不相信 Alice 而不願一次付清, 怕 Alice 中途跑走. 如果資料每 GB 價值 1 mBTC
1. 建立 10 次交易，付 10 次交易費
2. 每一次交易的完成必須等待區塊鏈確認
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有詐欺及手續費過高的問題
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建立單向微支付通道 (OneWayMicropaymentChannel)
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鏈下多筆交易
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小結
• 付款方發起 2-of-2 的多簽名合約，並存入略高於支付金額的訂金
– Alice：無法在 nLockTime(100 blocks) 前取回訂金
– Bob：只要簽名即可收款
• 在雙方同意後，傳送這筆多簽名合約到區塊鏈 (鏈上)
• 確認後，雙方可進行多筆鏈下交易 (鏈下)
• 最後再將結算後的交易寫回區塊鏈 (鏈上)
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雙向微支付通道(Bidirec7onalMicropaymentChannel)
IntroducContoMicropaymentChannels 14
閃電網路
• 比特幣中被廣泛接受的創新– 提供一層Paymentlayer– 由JosephPoon 和 TadgeDryja 在 2014 年提出
– 目標是支援更多鏈下交易伴隨較低的手續費
• 公司 – Lightning– Blockstream– Blockchain
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mul7signature(mul7sig)addresses(P2SH-addresses)
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Time-Locks1. Absolutetype,CheckLockTimeVerify(CLTV)2. RelaCvetype,CheckSequenceVerify(CSV)
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HashValuesandSecrets
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Poon Dryja
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• 各自存入 5BTC 到一個 2-of-2 多簽名地址
• Alice 與 Bob 彼此交換 Secrets
建立通道(OpeningtheChannel)
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承諾交易(commitmenttransacCon)假設 Alice 要支付給 Bob1BTCè Alice(4BTC);Bob(6BTC)
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è 對 Bob 而言，需要簽名並等待 1000 個區塊時間後才能領取
è 對 Alice 而言，需要 Bob 的 Secert
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誰廣播，對方立馬可以拿到錢 而廣播方必須等待Time-Locks
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• 假設 Bob 要支付給 Alice1BTC – 交易回到原始狀態：Alice(5BTC);Bob(5BTC)
• 有兩件事情要做– 雙方同時簽署一份新的承諾交易，交換新的Hash– 雙方交換之前彼此擁有的Secrets
更新通道(UpdatetheChannel)
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• 上一個交易Alice(4BTC);Bob(6BTC)• 如果Bob在結算時，送出過去對他有利的交易
• 回想之前，誰廣播，誰必須等Time-Locks• 加上更新通道的第二步，雙方互相交換上次交易的Secrets• 如果Bob廣播對他有利的舊交易，他要等待1000個區塊• 對於Alice來說，
防止 Bob送出舊的交易
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Bob 廣播舊交易後
1.Alice 馬上可領錢
2.Alice知道Secret，將 6BTC 領走 (破壞交易順序的人，會損失所有錢)
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RSMC(RevocableSequenceMaturityContract)
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• 先前，Alice和Bob建立了雙向通道• 如果Alice想支付1BTC給Carol(第三者)
• 可以的作法1. Alice與 Carol再建一條雙向通道(建立通道要成本)2. 或是，如果Bob與Carol之間已經有通道了
那麼AliceàBobàCarol
• 對Alice而言，她的疑慮– 怕Bob沒把錢給Carol– 怕Carol否認她收到錢
網路
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• 消除Alice的疑慮– 確認Bob將錢給Carol後，才將錢給Bob– 知會Carol，Bob會轉交錢給她
• Alice要求Carol產生一個Secret，將Hash(secret)的結果給Alice；並告知Carol，只有Bob將錢給她後，才能將這個secret給Bob
• 同時，Alice把這個hash值給Bob，只有Bob錢給Carol後，才能拿到secret，之後交給Alice確認後，Alice才給Carol錢
Carol
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• 他需要相信他把錢給Carol後會拿到secret• 他還需要相信Alice真的會給他錢
對於Bob
HTLC（HashedTimelockContract）
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Alice建立 1BTC的多簽名合約 • Case1對於 Bob，若合約中有他的簽名以及正確的 secret值，即可解鎖
• Case2對於 Alice，使用 CLTV-Cmelock，當合約過期後，自己簽名即可解鎖
CLTV-7melock
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Ethereum
• Serenity– Ethereum2.0– SwitchtoPoSconsensus– IntroducescalingsoluConsincludingshardingandstatechannels
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總結
• 無需所有交易都記在鏈上 (隱私較佳)
• 對通道中的雙方隱私性差 (同一地址)
• 通道建立必須存入訂金 (錢有段時間被鎖)
• 較少手續費有待驗證 – 找到一條路由，較少手續費，較少 hop
– Flare:AnApproachtoRouCnginLightningNetwork(白皮書)
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參考文獻
• UniversalPaymentChannels(pdf)• TheBitcoinLightningNetwork:ScalableOff-ChainInstantPayments(pdf)
• AProtocolforMicrotransacCons(pdf)
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參考文章
• 微支付通道– IntroducContoMicropaymentChannelsstorj(link)– Paymentchannels,LightningFAQ(link)
• 閃電網路– UnderstandingtheLightningNetwork,Part1:BuildingaBidirecConalBitcoinPaymentChannel(link)
– UnderstandingtheLightningNetwork,Part2:CreaCngtheNetwork(link)
– UnderstandingtheLightningNetwork,Part3:CompleCngthePuzzleandClosingtheChannel(link)
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