Fiber Network: CKB 的闪电网络实现方案深度解析

8月23日，CKB官方发布了基于CKB的闪电网络方案——Fiber Network（光纤网络），这则消息迅速在社区引发热议，并带动CKB价格在一天内快速上涨近30%。Fiber网络之所以引起如此强烈的反响，主要得益于闪电网络强大的叙事魅力，以及Fiber对传统闪电网络的方案升级和改进。

Fiber在多类型资产支持、手续费和响应速度、隐私和安全等方面都进行了优化。首先，Fiber可以原生支持CKB、BTC、稳定币等多种资产，而BTC闪电网络只能原生支持比特币，无法直接支持非BTC资产，只能间接支持稳定币。其次，CKB的手续费远低于BTC，响应速度更快，这使得Fiber在用户体验方面具有明显优势。此外，Fiber在隐私和安全层面也做出了不少优化，例如通过Daric协议修改了撤销密钥设计，大幅减少了WatchTower和用户客户端的存储压力。

更重要的是，Fiber和BTC闪电网络可以互联互通，形成更大的P2P网络。CKB官方甚至表示，将在Fiber和闪电网络中设置10万个物理节点，以促进P2P支付网络的完善与进步。这一宏伟的愿景，如果得以实现，将对闪电网络、CKB乃至整个比特币生态产生巨大的利好。

根据mempool的数据，目前BTC闪电网络中已安置了3亿多美元的资金，节点数量约为1.2万个，彼此之间构建了近5万条支付通道。越来越多商家开始支持闪电网络收付款，随着BTC被认可度的提升，闪电网络和Fiber等链下支付方案的崛起势能将与日俱增。

为了更好地理解Fiber的技术方案，我们撰写了这篇关于Fiber整体方案的研报。作为基于CKB的闪电网络实现方案，Fiber的原理与比特币闪电网络大体一致，但在很多细节上进行了优化。Fiber的总体架构包括四个核心部分：支付通道、WatchTower、多跳路由和跨域支付。

闪电网络和Fiber的基石：支付通道

支付通道的核心是将转账/交易转移到链下处理，并在一段时间后将最终状态提交到链上进行结算。这样一来，交易就可以摆脱BTC等主链的性能限制，实现即时完成。

假设Alice和Bob共同开启了一个支付通道，他们首先在链上构建多签账户，并在账户中存入一些资金，例如Alice和Bob各存入100块作为他们在链下通道中的余额。随后，双方可以在通道中进行多笔转账，等到退出通道时，再将最终的余额同步到链上，由多签账户根据各自的余额给双方打款，完成结算。

在实际操作中，需要考虑很多复杂情况，例如，你并不知道对方何时想要退出通道。为了解决这个问题，支付通道设计了一种“承诺交易”机制，用于声明通道内双方的最新余额，每笔转账发生时都会生成对应的承诺交易。任何一方都可以随时将最新的承诺交易提交到链上，然后退出通道。

然而，这里存在一个重要的作恶场景：Bob可以将过期的余额和承诺交易提交到链上，例如，在Commit Tx3生成后，Bob的余额为130，但为了牟利，他将过期的Commit Tx2提交到链上，声明自己的余额是160，而这个余额状态并非实时，这就是典型的“双重支付”。

为了防止此类双花场景，支付通道设计了相应的惩罚措施。这些惩罚措施的设计正是整个1对1支付通道的核心，理解了这部分才能真正理解支付通道。

在通道设计中，如果任何一方提交了过期的状态和Commit Tx，不仅不会如愿以偿，反而会被另一方把全部资金都抽走。这里用到了“不对称的承诺交易”和“撤销密钥”的概念。

不对称的承诺交易是指，每次转账发生后，会有一对承诺交易出现，就像下面这样：

Alice和Bob可以分别构造对自己有利的承诺交易，在其中声明余额和退出时应得的金额，然后将交易内容发给对方处理。这两笔承诺交易声明的“退出时所得金额”相同，但取款条件不同。

由于每笔承诺交易都需要2/2多签才能生效，Bob本地构造的对自己有利的承诺交易不满足2/2多签，而满足2/2多签的承诺交易则掌握在Alice手中，Bob无法提交，只能由Alice提交，形成了制衡。

撤销密钥则是用于防止双重支付的关键。如果Bob将过期的承诺交易提交到链上，Alice可以通过撤销密钥将Bob应得的钱提走。

总而言之，1对1的支付通道通过“不对称的承诺交易”和“撤销密钥”机制，有效地避免了双重支付问题，只要参与方都是理性人，就都不敢作恶。

基于CKB的Fiber相比于比特币闪电网络的优化

基于CKB的Fiber相比于比特币闪电网络，在支付通道方面进行了大幅优化，可以原生支持多类型资产的转账/交易，例如CKB、BTC和RGB++稳定币，而闪电网络只能原生支持比特币。此外，Fiber依赖的Layer1主链是CKB，打开和关闭通道的操作消耗的手续费低得多，不会像BTC闪电网络那样磨掉用户很多手续费。

全天候的保安：WatchTower瞭望塔

为了防止通道参与方离线时，对方提交过期的承诺交易进行作恶，Fiber和比特币闪电网络都引入了WatchTower瞭望塔机制。WatchTower会全天候监视链上活动，一旦发现有人提交了过期的承诺交易，就会及时处理，确保通道和资金的安全。

Fiber为了保护通道参与者的隐私，只让用户将“过期承诺交易的hash+惩罚交易明文”发给WatchTower，这样WatchTower一开始并不知道承诺交易的明文，只知道其hash。除非有人真的提交了过期承诺交易到链上，WatchTower才会看到明文，并紧随其后提交惩罚交易到链上。

Fiber相比于比特币闪电网络的优化

Fiber对WatchTower机制进行了优化，实现了Daric协议，修改了撤销密钥的设计，让同一个撤销密钥适用于多笔过期的承诺交易，从而大幅减少了WatchTower以及用户客户端的存储压力。

网络中的交通系统：多跳路由和HTLC/PTLC

为了实现更灵活的支付路径，闪电网络支持多跳支付，即通过中间节点进行路由，让未直接建立通道的两方之间也能进行转账。

“多跳路由”是指通过多个中间人搭建转账路径，能够增强网络的灵活性和覆盖范围。但需要解决中间节点的信用问题，HTLC和PTLC便用于防止中间人作恶。

HTLC是一种用于保证支付安全的机制。假设Alice要向Daniel付款100块，但他们之间没有建立通道。Alice可以通过Bob和Carol这两个中间人向Daniel付款。

Alice首先向Daniel发起请求，Daniel发给Alice一个哈希r，但Alice不知道r对应的明文R。之后，Alice在与Bob的通道中，通过HTLC构造支付条款：Alice愿意付给Bob 102块，但Bob要在30分钟内说出密钥R，否则Alice会把钱撤回。同理，Bob再跟Carol创建HTLC，Carol再跟Daniel创建HTLC。

最终，Daniel会告诉Carol密钥R的明文，并从Carol那里拿到100块。Carol再将密钥R告诉Bob，Bob再将密钥R告诉Alice，最终实现了Alice向Daniel付款的目标。

PTLC则是在HTLC的基础上进行了隐私改良，支付路径中每道PTLC都用不同的密钥来解锁，从而防止通过观察PTLC索要的密钥来推断出彼此的关联性。

Fiber与比特币闪电网络间的跨域原子支付

Fiber利用HTLC和PTLC，可以和比特币闪电网络实现跨域支付，并保证跨域行为的原子性，即跨域相关的全部步骤要么全成功，要么全失败。

这种方式不需要信任第三方，即可在不同的P2P网络间实现转账行为，几乎不需要任何修改。

Fiber相比于BTC闪电网络的其他优点

Fiber支持CKB原生资产以及RGB++资产，这使得它在即时支付场景中有极大潜力，更适合日常小额支付需求。

此外，Fiber在流动性管理方面也具有明显优势。CKB的TPS远比BTC高得多，手续费可以达到美分级别。为了应对流动性不足导致无法转账的问题，Fiber计划与Mercury layer合作推出新的解决方案，使得流动性注入的工作可以摆脱链上操作，解决UX和成本问题。

总结

总体而言，Fiber在多类型资产支持、手续费和响应速度、隐私和安全、流动性管理等方面都比传统的闪电网络进行了大幅改良。它有潜力成为更安全、更高效、更易用的P2P支付网络，为CKB生态带来更大的发展空间。

由于Fiber和闪电网络本身涉及的知识点太多太杂，单纯一篇文章可能无法覆盖到方方面面，未来我们将针对闪电网络和Fiber的话题推出系列文章，敬请期待。