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秒懂闪电网络:从货币支付发展看闪电网络核心思想

来源: OK区块链 作者:OK Research
如果有人仍然好奇,闪电网络为什么要做链下支付通道,为什么非要在“点对点结算”的区块链世界里搞“银行清算”那一套?这是不是一种历史性的倒退......
如果有人仍然好奇,闪电网络为什么要做链下支付通道,为什么非要在“点对点结算”的区块链世界里搞“银行清算”那一套?这是不是一种历史性的倒退?我们希望能够从货币支付发展的历史中窥探到以上问题的答案。

1. 货币与支付历史变迁

货币与支付发展的漫漫历史中两个非常重要的突破:

一个是从实物现金支付到信用支付的变革,其?#34892;?#29992;机构支付最早可以追溯到我国古代钱庄所发行的“庄票?#20445;?#23427;们正是现代银行的前身;

第二个重要的突破就是基于现代银行业信用支付搭建起来的电子支付系?#24120;?#21069;半段是银行间跨行支付清算系统的搭建,后半段主要是卡组织和第三方支付体系的发展。
 
古代钱庄“庄票”诞生,信用中介的“中心清算”机制出现

最早“庄票”的出现,主要是为了满足我国古代商品经济发展中,日益增长的跨地区贸易的需求。相较于当时携带不方便并?#19968;?#27809;有标准化的金属货币,“庄票”最突出的优势是极大的降低了跨地区交?#36164;?#36135;币的运输成本。

比如某钱庄的京城店收了王老板的1000两银子,给王老板开具1000两庄票,王老板就可以揣着庄票轻轻松松去长安做生意,到了长安有需要银子的时候再去钱庄的长安分店把银子换回来,不必要自己再雇保镖跨城运送银两。
 
对于钱庄来说,他们完全不必把王老板的银子全数跨城运送,因为长?#19981;?#26377;别的李老板、张老板存了银子,准备在京城取出来,所以本?#20174;?#35813;跨城运输100笔银子,钱庄在中间一抵消,最终需要实?#35797;?#36755;的可能只剩下10笔,极大的降低了跨城运输的总成本。

这个过程中,虽然钱庄并没有参与到用户之间的支付交易中,仅履行了类似异地存取款的职能,但其实已经运用了现代银行间支付清算的“净额轧差”思想。

现代银行业早期“手工联行”和“通存通汇”时期,跨行清算制度初步形成,但“支付指令”受限于手工信件传输速度,支付效率较“钱庄”时期并无明显优化。

钱庄发展到后来,也就是现代的银行业。这个时候,金属货币已经基本被淘汰,纸钞现金支付全面普及,“货币符号”与“货币”彻底分离。

现代银行提供用户间“汇款”服务,开始真正建立起“净额轧差”清算制度,即在银行两个网点之间,一?#38382;?#38388;内的多?#21490;较?#30456;反的汇款会被对冲掉,只取最终的净差额来计算它们之间的债权债务关系并进行所有权交割,总体上节省了大量的纸钞运输成本。
 
但是早期银行汇款并不普及,原因主要有以下三个方面:
 
第一,银行网点间支付,尽管每一笔汇款无需等待货币自身的运输时间,但是仍需要等待银行间支付指令的传输时间。早期银行通过?#31034;中?#20214;传递支付指令,信件的运送往往需要数天时间才能完成。也就是说通过?#31034;?#20256;递支付指令信息与人们自行运送纸钞,效率上没有特别大的差别。

第二, 银行的网点数?#21487;伲?#20184;款人和收款人找到银行网点完成汇款和取款操作相对麻烦。

第三, 百姓对银行的信心不足。虽然用户从银行账户里提取的是国家政府发行的“现金?#20445;?#19981;再是由钱庄发行的“庄票?#20445;?#20294;?#31185;?#26412;?#21097;?#29992;户存在银行账户里的钱与“庄票?#24065;?#26679;,是用户对银行的“债权?#23616;ぁ薄?/span>

银行以自身的信用作为还款保证,如果银行破产,用户的债权价?#21040;?#26497;大的贬值甚至清零。只是后?#31383;?#38543;着各国中央银行制度的建成,由中央银行托底的商业银行的破产风险被极大的降低了。
 
净额轧差制度下,理论?#24076;?#22914;果有一家银行,在全世界每个用户的家门口都能设置一个存取款的网点,连接到全世界的用户,并且,银行间支付指令的传输能够瞬间完成,那么世界上?#25105;?#20004;个用户之间的支付效率将达到最高。

但显然,没有一家银行有这样的超强信用以及运营服务能力。于是,逐渐有越来越多的银行?#38378;ⅲ?#20849;同构建起了一个庞大复杂的支付服务网络。
 
当多家银行共存,跨行汇款的“净额轧差”就成为了一个新的难题。为了保障A银行的用户在B银行取款后,A银?#24515;?#22815;把钱还给B银行,一般银行间选择设置备付金账户。也就是提前在对手银行处开立账户、存入资金。 
 
备付金制度下,A银行的a1用户转账给B银行的b1用户50000元,A银行会在自己账本中B银行的备付金账户上加上50000元,B银行在自己账本中A银行的备付金账户中减去50000元。

随后,B银行的b2用户转账给A银行的a2用户30000元,于是A银行在自己账本中B银行的备付金账户上减去30000元, B银行在自己账本中A银行的备付金账户中加上30000,按照净额轧差,A银行只需将20000元现金转移给B银行。一般需要保障备付金账户余额大于20000元即可。
 
依靠信件在银行间传递跨行支付指令的阶段,被称为“手工联行”。每家银行与其他众多银行互相开立备付金账户来实现用户跨行汇款和存取款,叫做银行间的“通存通汇”。

在“手工联行”和“通存通汇”时期,跨行支付指令被写成一张张特定的公文,加盖印鉴后在银行间送来送去,银行两两之间每天自行汇总往来支付指令、进行轧差计算,并及时补充、调整备付金余额。
 
随着银行数量?#20013;?#22686;加,要实现每两个银行间都建立备付金账户,并且每天向大量银行传送联行信件,显然是个越来越庞大而复杂的工作。

“中央对手方清算制?#21462;?#21644;“电子支付系统”建成,“付款指令”电子化传输,支付效率跨越式发展。
随着经济贸?#33258;?#38271;及银行业的进一步发展,20世纪80年代,中国人民银行专门行使中央银行的职能后,发布了“关于改革联行清算制度的通知?#20445;?#25152;有的商业银行在跨行支付业务时,面临一个新的选择——

中央对手方清算制度,即所有银行都在央行开立备付金账户,以央行作为中央对手方,为所有银行统一“轧差清算”。
 
简单来说,A银行a1用户汇款给B银行b1用户10000元的背后,首先A银行和中央银行记录一笔A给中央银行10000元,然后,再由中央银行和B银行记录一笔中央银行给B 10000元。

一?#38382;?#38388;后,如果B银行的b2用户?#21482;?#27454;给A银行a2用户汇款5000元。那么通过“净额轧差”清算,结算时A银行欠B银行5000元。
 
实际?#24076;?#21508;家银行在不同城市下设分支行,清算工作需要在多个城市中心完成多层级处理后最终由央行汇总确认。中国人民银行清算中心通过NPC(National Process Center,国家金融清算总中心)和CCPC(City Clearing Processing Center,城市处理中心)两套系统运作。

紧接着在90年代,基于金融卫星通讯网的全国电子联行系?#24120;‥IS)开始试运行,在中央银行分支行开设有账户的商业银行分支行,以?#25226;?#34892;各分支行开?#38469;?#29992;电子联行系?#24120;?#21150;理自己或代表其客户发出“付款指令?#20445;?#20184;款指令电子化传输以“秒”为单位。
 
净额轧差制度下,“支付指令”传输确认完成,即意味着用户支付完成。?#38142;耍?#20449;用中介支付效率实现了跨越式突破,进入了崭新的“支付时代”。

“卡组织”和“互联网支付”满足爆发式增长的终端支付需求,全民支付效率进一步提升

20世纪末,伴随着银行卡的普及,如何让众多消费商户支?#25351;?#31181;银行卡刷卡收单,成为支付系?#25215;?#35201;解决的新问题。

2002年,央行批准?#38378;?#20013;国银联,专门从事全国跨行银行卡的支付清算服务,通过四方模式,商户、收单银行、发卡行及银联共同完成支付信息处理的闭环,不同银行的信用卡和借记卡得以在任何一?#26131;?#26377;“银联标?#23613;盤OS机的商户中进行支付。
 
除了中国银联之外,全世界知名的卡组织有VISA、Mastercard、American Express?#21462;?#38543;着加入Visa、Mastercard等卡组织的不同国家的银行越来越多,持卡用户得以在全球多个国?#39029;?#36890;无阻的刷卡消?#36873;?/span>
 
近十多年来,互联网的快速发展为广大用户带来了大量的互联网线上消费支付场景。

在发展早期,一个电商平台为了满足用户各种银行卡支付的需求,需要对接多家银行的网银接口。而大多数银行初步尝试网银业务,对?#26377;什?#19981;那么理想,于是支付宝这样的第三方支付平台应运发展起来,他们拓展大量银行的网银接口,集成后提供给各家电商平台。

在网联新规定强制要求第三方支付公司所有支付必须通过银行账户之前,支付宝们可以说是最大化实现了“净额轧差”的支付效率优势,其数亿用户来自于近百家银行,但是其中往来交易都能够在支付宝单一主体内的账本上轧差掉,实现了?#20173;?#38134;行卡跨行转账更高效率。
 
时?#20004;?#26085;,包括卡组织和第三方支付公司在内的支付体系中,已经形?#38378;?#26356;加复杂的“多中心、多层级”的清算制度,并?#19968;?#20110;电子支付指令的传输效?#20160;?#26029;提升,大多数国家和地区的支付效率已经能够很好的满足其经济贸易的需求。

但是,看似“点对点”的秒支付的背后,是银行及多?#20132;?#26500;间逐层级多次对账、清算工作的巨大成本。
 
另外,跨境支付的效率仍然不够理想。当前跨境支付中,SWIFT通讯协议制定全球各国银行付款指令报文标准,并完成指令传递,解决了“信息流”的问题。

但是由于不存在所有国家银行之上的“中央银行”来担任中央对手方和清算机构,所以,当前跨境支付依然依靠各家中间代理行运作,也就是我们此前说到的,多家银行间彼此建立备付金账户的方案。

国内A银行汇款给境外E银行的背后,是A银行找到彼此有备付金账户的B,B找到C,C找到D,D与目标E银行互有备付金账户,所以在A到E的过程中,B、C、D银行担任中转代理行来完成最终的付款操作。
 
总体来说,漫长的货币与支付发展历程中两次大的突破,首?#28982;?#20110;信用中介做净额轧差,使得每一笔货币支付不必再受到实物运输成本的限制,“付款指令”信息流的传输速度决定支付效率。然后,电子支付使得信息流的传输速度达到最优,从而使得支付效率极大的提升。
 
然而随着经济、贸易的高速发展,线下商户及电商的收款终端、提供支付服务的金融机构数量?#20013;?#22686;加,在庞大的支付网络中,大量机构参与的清算工作的成本越来越大,并且全球贸易对跨境支付也提出了更高的要求。

目前尚有待于进一步解决的问题则集中体现在,多?#20132;?#26500;参与的清算成本巨大,尤其在没有中央对手集中清算的情况下。

2. 比特币区块链的支付核心
 
2008年,比特币白皮书发布,提出了一种“点对点的电子现金支付系统”的全新解决方案。其突破意义在于,不需要银行等金融中介,这个世界上?#25105;?#20004;个用户之间能够直接完成电子支付。
 
银元实物时代的点对点支付,意味着物理空间上资金转移带来的“一手交钱一手交货?#20445;?#20294;是电子支付时代真正的“点对点?#27604;?#38590;以实现,根本原因在于我们银行账户里的“电子化货币”本质上就是一堆数据信息,不具有实体货币的唯一性。

所以用户间电子货币的转移,实质上是银行等金融机构所记录的账本数据的更新,而多家银行机构共同进行的清算工作实际上正是多家银行账本进行“对账”的?#26041;凇?/span>
 
比特币底层技术区块链,从本质上来讲,是一个分?#38469;?#20849;享的账本。其基于密码学和博弈论,创造了一套共识机制,能够让分散的互不相识的参与者共同按?#23637;?#21017;维护账本。

这个账本中,“货币符号”与“货币”重新合为一体,当支付信息完成登记时,资金的债权债务变更同步完成。区块链网络中每一个参与者,能够一致性更新账本。
 
比特币区块链支付网络首?#38382;?#29616;了电子支付真正意义上的“点对点?#20445;?#35753;资金流与信息流合一,实现了“交易”即“结算?#20445;?#23436;美跳过了传统支付体系中存在巨大成本的账本间的“清算”流程,具有划时代的意义。

3.“闪电网络”进一步提升支付效率

回顾货币与支付的发展历程,信用机构作为清算中心进行“净额轧差”从而实现支付效率提升,其重要前提为:单笔交易成本高,且交易总量巨大。
 
当前比特币支付网络中,支付效?#31034;?#31163;传统银行支付体系相差甚远。其核心原因在于,比特币区块链网络为了保?#38505;?#26412;可靠安全,必须在足够大的?#27573;?#20869;、在足够多的节点中实现充分的共识,每一笔支付背后的共识成本包括每个记账节点的存储成本、计算成本、互相通讯成本等,其总成本与网络共识节点数量成指数级正相关。
 
也就是说,在现有技术解决方案下,比特币支付网络的单笔支付成本高昂(这里的成本主要指共识成本等,并非用户需要支付的?#20013;?#36153;成本),并且用户规模和交易量?#20013;?#25193;大,具备了使用“净额轧差”制度的基础条件。
 
通过创建链下支付通道和“虚拟银行?#20445;我?#20004;个用户之间多笔往来交易进行对冲轧差,只将一?#38382;?#38388;内的最终“净额”进行结算,避免了单笔链上交易成本的浪?#36873;?/span>
 

创建一个闪电网络通道,可以理解为“虚拟银行”在净额轧差制度下的一次“清算过程”。但是特别值得注意的是,闪电网络的“虚拟银行”本质上是一个智能合约,依靠一系列机制设计,从技术上保?#38505;?#26412;更新有效、可靠,并非传统银行等金融机构式的信用中介,不存在失信风险。并且,单个通道内仅需要对涉及交易双方的账本进行更新确?#24076;?#25903;付通道彼此独立,不存在多个账本间复杂的对账、清算问题。

总的来看,比特币支付网络+闪电网络,既实现了“点对点电子支付?#20445;?#26497;大的缩减了多个金融中介间巨大的清算成本;?#32440;?#19968;步利用“净额轧差”思想,将大量交易的平均成本极大的降低。
 
通过深入理解传统货币与支付的发展历程以及比特币和闪电网络的运行机理,我们不难发现,时?#20004;?#26085;,货币支付体系的变革过程表象复杂但是内核思想却非常简单:
 
1. 当“实物货币点对点支付”的成本较高时,信用中介使?#20040;?#36896;出更?#32479;?#26412;的“信用中介净额轧差清算”方案;
2. 当大量信用中介多中心、多层级的清算成本较高时,比特币区块链创造出不需要信用中介清算的“电子货币点对点支付”方案;
3. 当比特币区块链电子货币点对点支付成本较高时,闪电网络创造出不存在信任风险的单一中心、单一层级的“点对点净额轧差”的新型。

未来,我们有理由预测,同时具备货币发行和支付两重属性的比特币支付网络,无法避免达成“充分共识”的巨大成本,闪电网络所代表的“净额轧差清算”的解决方案将成为比特币支付网络重要的补充解决方案。
 
当然,其他作为智能合约开发平台的通用型公链,如能够牺牲部分“去中心化”特性,还存在多种技术解决方案机会。

关键词: 闪电网络  区块链  
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