Submarine Swap（潜水艇互换）(转)

如果未来的一段时间内，Alice 和 Carol 还有业务往来，还需要 Alice 向 Carol 发起付款，应该怎么办呢？Bob 已经无法路由支付了（即 Bob 与 Carol 的通道中，Bob 已无法再向 Carol 转移资金），他需要再平衡自己的通道。

上面这种情形对于闪电网络中的那些路由节点而言非常常见。节点运营者必须在自己的通道之间不断平衡流动性，如果通道在你这一端没有资金，就无法发送支付；如果通道内的所有资金都在你这一端，就无法收取支付。

上面例子中，一种方法是直接关闭 Bob 和 Carol 之间的通道，并开启新的通道，但这个方法并不经济，因为关闭通道和开启通道的交易都需要上链，都需要支付比特币矿工费。闪电网络的设计初衷，就是为了减少链上操作，把尽可能多的交易放在链下通道中进行，如果闪电网络每天有几亿个通道要开启和关闭，比特币区块链会一直拥堵，矿工费会高到离谱。

为此，比特币社区提出了多种创新方案来解决流动性分配问题：

简单来说，Submarine Swap 可以让用户向闪电网络中的互换服务商发送通道中的 BTC，而互换服务商会将相应数量的 BTC 发送到比特币链上的收款地址，或者反过来，用户发送链上 BTC 给互换服务商，互换服务商发送通道中的 BTC 给指定的接收节点。这一过程虽然有互换服务商的参与，但是通过 HTLC（哈希时间锁合约），全程无需信任。

Submarine Swap 还启发了许多后来者，比如通道余额调节协议 PeerSwap，可以让用户直接跟他的通道对手实施潜水艇互换。在上面的例子中，Carol 可以直接充当互换服务商的角色，Bob 转链上的 BTC 给 Carol，Carol 在通道中支付相应数量的 BTC 给 Bob，即可。具体来说：

• Bob 生成一个秘密值 R（原像）及其哈希值 H。
• Bob 在比特币区块链上使用哈希值 H 创建一个 HTLC：Bob 会给 Carol 支付 1 万聪，只要他能在 5 个区块内提供秘密值 R，否则这些钱会返回给 Bob。
• Carol 在他和 Bob 的支付通道中，使用同样的哈希值 H 创建一个 HTLC：Carol 会在通道中给 Bob 支付 1 万聪，只要他能在 4 个区块内提供秘密值 R，否则这些钱会返回给 Carol（为了简化，这里不考虑互换服务商收取的服务费）。
• Bob 使用秘密值 R 解锁通道中的 HTLC，拿走 1 万聪。
• Bob 拿走资金之后，Carol 也知道了秘密值 R，他用 R 解锁比特币链上的 HTLC，拿走 1 万聪。
  
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相比关闭通道然后开启新通道，Submarine Swap 只有一笔链上交易，更加经济，而且全程无需信任

通道拼接一种链上的再平衡方法：节点在单笔交易中关闭通道又再开启通道，从而改变锁在通道中的余额。当这样做的节点锁入更多资金，我们称为 “加长（splice in）”；如果减少了锁定的资金，就叫 “剪短（splice out）”。在上面的例子中，Bob 和 Carol 之间的通道可以通过通道拼接进行加长。

通道拼接比起用两笔交易来关闭、重新开启通道要方便得多，不过它依然要在网络中广播交易、支付链上矿工费并等待交易确认

多路径付款可以将一笔付款分割成几部分，这些部分可以同时在不同的地方停驻或流转。如果 Alice 需要继续给 Carol 支付 1 万聪，虽然 Bob 已经无法路由支付了，但 Alice 通过路由节点 David 可以向 Carol 支付 6000 聪，通过路由节点 Eva 可以向 Carol 支付 4000 聪，那么 Alice 的这笔 1 万聪交易就可以通过多路径付款的方式完成。

多路径付款技术的初衷是为了克服了单路径支付的局限性，允许更大数额的支付通过分割成较小的多个部分来送达，比如一笔金额为 1 BTC 的闪电网络交易，可以分成 100 笔 0.01 BTC 的交易来完成。多路径付款对网络的去中心化和交易的隐私保护有好处，在安全性上，原子化多路径付款（AMP）技术可以保证如果有一条路径无法完成付款，则所有付款都不会成功，从而防止混乱和欺诈。

顺便提一下，在闪电网络中，大额的交易除了通过多路径付款之外，还可以通过 Wumbo 通道完成。Wumbo 通道取消了常规闪电通道所能持有的比特币数量上限 —— 0.1667 BTC，允许节点拥有更高的通道容量，从而支持大额交易。

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的搭建和维护门槛，引入额外的激励机制，可以帮助闪电网络解决网络流动性不足的难题，而 Submarine Swap、通道拼接、多路径付款等方案，在解决闪电网络流动性分配方面有一定的帮助。

除了上述方案，比特币社区还提出了 Lightning Pool（一种通道租赁拍卖市场）、Liquidity Advertisement（一种通道租赁方案）、环路支付（一个节点通过一条由支付通道形成的环路来给自己支付，实现链下再平衡）等其他方案来优化网络的流动性。

流动性管理无疑是闪电网络面临的一项复杂工程，但随着技术的不断进步和社区的持续努力，我们有理由相信，这些流动性难题终将得到解决。