比特幣:閃電網絡（中）｜從貨幣支付發展歷史看閃電網絡核心思想

閃電網絡具體的實現機制，我們在上一篇內容中已經具體展開—《閃電網絡：用Solidity語言重新實現閃電網絡技術原理：如何突破三元不可能》。

如果仍然有人好奇，閃電網絡為什么要做鏈下支付通道，為什么非要在“點對點結算”的區塊鏈世界里搞“銀行清算”那一套？這是不是一種歷史性的倒退？我們希望能夠從貨幣支付發展的歷史中窺探到以上問題的答案。

1.貨幣與支付歷史變遷，從“點對點”到“中心清算”再到“多中心多層清算”

貨幣與支付發展的漫漫歷史中兩個非常重要的突破，一個是從實物現金支付到信用支付的變革，其中信用機構支付最早可以追溯到我國古代錢莊所發行的“莊票”，它們正是現代銀行的前身。

第二個重要的突破就是基于現代銀行業信用支付搭建起來的電子支付系統，前半段是銀行間跨行支付清算系統的搭建，后半段主要是卡組織和第三方支付體系的發展。

古代錢莊“莊票”誕生，信用中介的“中心清算”機制出現

最早“莊票”的出現，主要是為了滿足我國古代商品經濟發展中，日益增長的跨地區貿易的需求。相較于當時攜帶不方便并且還沒有標準化的金屬貨幣，“莊票”最突出的優勢是極大的降低了跨地區交易時貨幣的運輸成本。

比如某錢莊的京城店收了王老板的1000兩銀子，給王老板開具1000兩莊票，王老板就可以揣著莊票輕輕松松去長安做生意，到了長安有需要銀子的時候再去錢莊的長安分店把銀子換回來，不必要自己再雇保鏢跨城運送銀兩。

對于錢莊來說，他們完全不必把王老板的銀子全數跨城運送，因為長安還有別的李老板、張老板存了銀子，準備在京城取出來，所以本來應該跨城運輸100筆銀子，錢莊在中間一抵消，最終需要實際運輸的可能只剩下10筆，極大的降低了跨城運輸的總成本。

數據：比特幣閃電網絡容量逾3500枚BTC:3月14消息，據1ML網站統計的數據顯示，比特幣閃電網絡（LightningNetwork）鎖定的比特幣數量已突破3500枚（3539枚），節點數量逾3.5萬個（35413個）。[2022/3/14 13:54:21]

這個過程中，雖然錢莊并沒有參與到用戶之間的支付交易中，僅履行了類似異地存取款的職能，但其實已經運用了現代銀行間支付清算的“凈額軋差”思想。

現代銀行業早期“手工聯行”和“通存通匯”時期，跨行清算制度初步形成，但“支付指令”受限于手工信件傳輸速度，支付效率較“錢莊”時期并無明顯優化

錢莊發展到后來，也就是現代的銀行業。這個時候，金屬貨幣已經基本被淘汰，紙鈔現金支付全面普及，“貨幣符號”與“貨幣”徹底分離。現代銀行提供用戶間“匯款”服務，開始真正建立起“凈額軋差”清算制度，即在銀行兩個網點之間，一段時間內的多筆方向相反的匯款會被對沖掉，只取最終的凈差額來計算它們之間的債權債務關系并進行所有權交割，總體上節省了大量的紙鈔運輸成本。

但是早期銀行匯款并不普及，原因主要有以下三個方面：

第一，銀行網點間支付，盡管每一筆匯款無需等待貨幣自身的運輸時間，但是仍需要等待銀行間支付指令的傳輸時間。早期銀行通過郵局信件傳遞支付指令，信件的運送往往需要數天時間才能完成。也就是說通過郵局傳遞支付指令信息與人們自行運送紙鈔，效率上沒有特別大的差別。

第二，銀行的網點數量少，付款人和收款人找到銀行網點完成匯款和取款操作相對麻煩。

第三，百姓對銀行的信心不足。雖然用戶從銀行賬戶里提取的是國家政府發行的“現金”，不再是由錢莊發行的“莊票”，但究其本質，用戶存在銀行賬戶里的錢與“莊票”一樣，是用戶對銀行的“債權憑證”，銀行以自身的信用作為還款保證，如果銀行破產，用戶的債權價值將極大的貶值甚至清零。只是后來伴隨著各國中央銀行制度的建成，由中央銀行托底的商業銀行的破產風險被極大的降低了。

比特幣閃電網絡節點數達12621個:據1ML數據，當前比特幣閃電網絡節點數達12621個，過去30天內增加4.07%；通道數量為36135個，過去30天內下降0.5%；網絡容量達到933.78個BTC，過去30天下降2%。[2020/5/10]

凈額軋差制度下，理論上，如果有一家銀行，在全世界每個用戶的家門口都能設置一個存取款的網點，連接到全世界的用戶，并且，銀行間支付指令的傳輸能夠瞬間完成，那么世界上任意兩個用戶之間的支付效率將達到最高。但顯然，沒有一家銀行有這樣的超強信用以及運營服務能力。于是，逐漸有越來越多的銀行成立，共同構建起了一個龐大復雜的支付服務網絡。

當多家銀行共存，跨行匯款的“凈額軋差”就成為了一個新的難題。為了保障A銀行的用戶在B銀行取款后，A銀行能夠把錢還給B銀行，一般銀行間選擇設置備付金賬戶。也就是提前在對手銀行處開立賬戶、存入資金。

備付金制度下，A銀行的a1用戶轉賬給B銀行的b1用戶50000元，A銀行會在自己賬本中B銀行的備付金賬戶上加上50000元，B銀行在自己賬本中A銀行的備付金賬戶中減去50000元；隨后，B銀行的b2用戶轉賬給A銀行的a2用戶30000元，于是A銀行在自己賬本中B銀行的備付金賬戶上減去30000元，B銀行在自己賬本中A銀行的備付金賬戶中加上30000，按照凈額軋差，A銀行只需將20000元現金轉移給B銀行。一般需要保障備付金賬戶余額大于20000元即可。

依靠信件在銀行間傳遞跨行支付指令的階段，被稱為“手工聯行”。每家銀行與其他眾多銀行互相開立備付金賬戶來實現用戶跨行匯款和存取款，叫做銀行間的“通存通匯”。在“手工聯行”和“通存通匯”時期，跨行支付指令被寫成一張張特定的公文，加蓋印鑒后在銀行間送來送去，銀行兩兩之間每天自行匯總往來支付指令、進行軋差計算，并及時補充、調整備付金余額。

閃電網絡節點數量約為12004個:金色財經報道，據1ML數據顯示，當前比特幣閃電網絡節點數為12004個，過去30天內增加3.28%；通道數量為36079個，過去30天內下降0.7%；網絡容量達到924.56個BTC，過去30天內上升3%。[2020/3/26]

隨著銀行數量持續增加，要實現每兩個銀行間都建立備付金賬戶，并且每天向大量銀行傳送聯行信件，顯然是個越來越龐大而復雜的工作。

“中央對手方清算制度”和“電子支付系統”建成，“付款指令”電子化傳輸，支付效率跨越式發展

隨著經濟貿易增長及銀行業的進一步發展，20世紀80年代，中國人民銀行專門行使中央銀行的職能后，發布了“關于改革聯行清算制度的通知”，所有的商業銀行在跨行支付業務時，面臨一個新的選擇——中央對手方清算制度，即所有銀行都在央行開立備付金賬戶，以央行作為中央對手方，為所有銀行統一“軋差清算”。

簡單來說，A銀行a1用戶匯款給B銀行b1用戶10000元的背后，首先A銀行和中央銀行記錄一筆A給中央銀行10000元，然后，再由中央銀行和B銀行記錄一筆中央銀行給B10000元。一段時間后，如果B銀行的b2用戶又匯款給A銀行a2用戶匯款5000元。那么通過“凈額軋差”清算，結算時A銀行欠B銀行5000元。

實際上，各家銀行在不同城市下設分支行，清算工作需要在多個城市中心完成多層級處理后最終由央行匯總確認。中國人民銀行清算中心通過NPC和CCPC兩套系統運作。

緊接著在90年代，基于金融衛星通訊網的全國電子聯行系統開始試運行，在中央銀行分支行開設有賬戶的商業銀行分支行，以及央行各分支行開始使用電子聯行系統，辦理自己或代表其客戶發出“付款指令”，付款指令電子化傳輸以“秒”為單位。

比特幣閃電網絡容量約為896.24個BTC:金色財經報道，據1ML數據顯示，當前比特幣閃電網絡節點數為11624個，過去30天內增加2.94%；通道數量為36316個，過去30天內增加0.8%；網絡容量達到896.24個BTC，過去30天內增加2%。[2020/3/4]

凈額軋差制度下，“支付指令”傳輸確認完成，即意味著用戶支付完成。至此，信用中介支付效率實現了跨越式突破，進入了嶄新的“支付時代”。

“卡組織”和“互聯網支付”滿足爆發式增長的終端支付需求，全民支付效率進一步提升

20世紀末，伴隨著銀行卡的普及，如何讓眾多消費商戶支持各種銀行卡刷卡收單，成為支付系統需要解決的新問題。2002年，央行批準成立中國銀聯，專門從事全國跨行銀行卡的支付清算服務，通過四方模式，商戶、收單銀行、發卡行及銀聯共同完成支付信息處理的閉環，不同銀行的信用卡和借記卡得以在任何一家裝有“銀聯標志”POS機的商戶中進行支付。

除了中國銀聯之外，全世界知名的卡組織有VISA、Mastercard、AmericanExpress等。隨著加入Visa、Mastercard等卡組織的不同國家的銀行越來越多，持卡用戶得以在全球多個國家暢通無阻的刷卡消費。

近十多年來，互聯網的快速發展為廣大用戶帶來了大量的互聯網線上消費支付場景。在發展早期，一個電商平臺為了滿足用戶各種銀行卡支付的需求，需要對接多家銀行的網銀接口。而大多數銀行初步嘗試網銀業務，對接效率并不那么理想，于是支付寶這樣的第三方支付平臺應運發展起來，他們拓展大量銀行的網銀接口，集成后提供給各家電商平臺。

在網聯新規定強制要求第三方支付公司所有支付必須通過銀行賬戶之前，支付寶們可以說是最大化實現了“凈額軋差”的支付效率優勢，其數億用戶來自于近百家銀行，但是其中往來交易都能夠在支付寶單一主體內的賬本上軋差掉，實現了比原銀行卡跨行轉賬更高效率。

動態 | 比特幣側鏈Liquid即將整合閃電網絡 已發布實驗性代碼:比特幣技術開發公司 Blockstream 宣布即將整合旗下比特幣側鏈 Liquid 和比特幣閃電網絡實現方案 c-lightning，并發布早期實驗性代碼。在規劃中，Blockstream 還將在 Liquid 的閃電網絡上支持其他資產的轉賬和閃電網絡中的匿名轉賬。Liquid 是一條由 Blockstream 開發的比特幣側鏈，其設計目標是擴展比特幣主鏈的限制，特點包括資產發行，更快的確認時間和匿名轉賬。[2019/8/1]

時至今日，包括卡組織和第三方支付公司在內的支付體系中，已經形成了更加復雜的“多中心、多層級”的清算制度，并且基于電子支付指令的傳輸效率不斷提升，大多數國家和地區的支付效率已經能夠很好的滿足其經濟貿易的需求。但是，看似“點對點”的秒支付的背后，是銀行及多方機構間逐層級多次對賬、清算工作的巨大成本。

另外，跨境支付的效率仍然不夠理想。當前跨境支付中，SWIFT通訊協議制定全球各國銀行付款指令報文標準，并完成指令傳遞，解決了“信息流”的問題。但是由于不存在所有國家銀行之上的“中央銀行”來擔任中央對手方和清算機構，所以，當前跨境支付依然依靠各家中間代理行運作，也就是我們此前說到的，多家銀行間彼此建立備付金賬戶的方案。

國內A銀行匯款給境外E銀行的背后，是A銀行找到彼此有備付金賬戶的B，B找到C，C找到D，D與目標E銀行互有備付金賬戶，所以在A到E的過程中，B、C、D銀行擔任中轉代理行來完成最終的付款操作。

總體來說，漫長的貨幣與支付發展歷程中兩次大的突破，首先基于信用中介做凈額軋差，使得每一筆貨幣支付不必再受到實物運輸成本的限制，“付款指令”信息流的傳輸速度決定支付效率。然后，電子支付使得信息流的傳輸速度達到最優，從而使得支付效率極大的提升。

然而隨著經濟、貿易的高速發展，線下商戶及電商的收款終端、提供支付服務的金融機構數量持續增加，在龐大的支付網絡中，大量機構參與的清算工作的成本越來越大，并且全球貿易對跨境支付也提出了更高的要求。

目前尚有待于進一步解決的問題則集中體現在，多方機構參與的清算成本巨大，尤其在沒有中央對手集中清算的情況下。

2.比特幣區塊鏈支付的核心價值在于實現了點對點的電子貨幣傳輸，“交易即結算”，減少信用中介清算環節

2008年，比特幣白皮書發布，提出了一種“點對點的電子現金支付系統”的全新解決方案。其突破意義在于，不需要銀行等金融中介，這個世界上任意兩個用戶之間能夠直接完成電子支付。

銀元實物時代的點對點支付，意味著物理空間上資金轉移帶來的“一手交錢一手交貨”，但是電子支付時代真正的“點對點”卻難以實現，根本原因在于我們銀行賬戶里的“電子化貨幣”本質上就是一堆數據信息，不具有實體貨幣的唯一性，所以用戶間電子貨幣的轉移，實質上是銀行等金融機構所記錄的賬本數據的更新，而多家銀行機構共同進行的清算工作實際上正是多家銀行賬本進行“對賬”的環節。

比特幣底層技術區塊鏈，從本質上來講，是一個分布式共享的賬本。其基于密碼學和博弈論，創造了一套共識機制，能夠讓分散的互不相識的參與者共同按照規則維護賬本。這個賬本中，“貨幣符號”與“貨幣”重新合為一體，當支付信息完成登記時，資金的債權債務變更同步完成。區塊鏈網絡中每一個參與者，能夠一致性更新賬本。

比特幣區塊鏈支付網絡首次實現了電子支付真正意義上的“點對點”，讓資金流與信息流合一，實現了“交易”即“結算”，完美跳過了傳統支付體系中存在巨大成本的賬本間的“清算”流程，具有劃時代的意義。

3.單筆交易成本高且交易總量大，適用于“凈額軋差”清算，“閃電網絡”進一步提升支付效率

回顧貨幣與支付的發展歷程，信用機構作為清算中心進行“凈額軋差”從而實現支付效率提升，其重要前提為：單筆交易成本高，且交易總量巨大。

當前比特幣支付網絡中，支付效率距離傳統銀行支付體系相差甚遠。這個部分我們在“閃電網絡”一文中已經展開過。

其核心原因在于，比特幣區塊鏈網絡為了保障賬本可靠安全，必須在足夠大的范圍內、在足夠多的節點中實現充分的共識，每一筆支付背后的共識成本包括每個記賬節點的存儲成本、計算成本、互相通訊成本等，其總成本與網絡共識節點數量成指數級正相關。

也就是說，在現有技術解決方案下，比特幣支付網絡的單筆支付成本高昂，并且用戶規模和交易量持續擴大，具備了使用“凈額軋差”制度的基礎條件。

通過創建鏈下支付通道和“虛擬銀行”，任意兩個用戶之間多筆往來交易進行對沖軋差，只將一段時間內的最終“凈額”進行結算，避免了單筆鏈上交易成本的浪費。

創建一個閃電網絡通道，可以理解為“虛擬銀行”在凈額軋差制度下的一次“清算過程”。但是特別值得注意的是，閃電網絡的“虛擬銀行”本質上是一個智能合約，依靠一系列機制設計，從技術上保障賬本更新有效、可靠，并非傳統銀行等金融機構式的信用中介，不存在失信風險。并且，單個通道內僅需要對涉及交易雙方的賬本進行更新確認，支付通道彼此獨立，不存在多個賬本間復雜的對賬、清算問題。

總的來看，比特幣支付網絡閃電網絡，既實現了“點對點電子支付”，極大的縮減了多個金融中介間巨大的清算成本；又進一步利用“凈額軋差”思想，將大量交易的平均成本極大的降低。

通過深入理解傳統貨幣與支付的發展歷程以及比特幣和閃電網絡的運行機理，我們不難發現，時至今日，貨幣支付體系的變革過程表象復雜但是內核思想卻非常簡單：

當“實物貨幣點對點支付”的成本較高時，信用中介使用創造出更低成本的“信用中介凈額軋差清算”方案；

當大量信用中介多中心、多層級的清算成本較高時，比特幣區塊鏈創造出不需要信用中介清算的“電子貨幣點對點支付”方案

當比特幣區塊鏈電子貨幣點對點支付成本較高時，閃電網絡創造出不存在信任風險的單一中心、單一層級的“點對點凈額軋差”新型清算方案

未來，我們有理由預測，同時具備貨幣發行和支付兩重屬性的比特幣支付網絡，無法避免達成“充分共識”的巨大成本，閃電網絡所代表的“凈額軋差清算”的解決方案將成為比特幣支付網絡重要的補充解決方案。

當然，其他作為智能合約開發平臺的通用型公鏈，如能夠犧牲部分“去中心化”特性，還存在多種技術解決方案機會。

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關于當前閃電網絡的主要技術瓶頸和新的解決方案，我們將在閃電網絡篇中詳細展開。

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