支付通道

加密貨幣中的支付通道是什麼？

支付通道是一種鏈下系統，讓 2 位或更多參與者能在彼此之間進行多筆加密貨幣支付，而不必將每筆個別支付都直接記錄在區塊鏈上。

使用者無須每次小額轉帳都發起新的鏈上交易，而是將資金鎖定在通道中，私下交換簽署過的更新，最後再將結果結算至鏈上。

因此，支付通道適合快速、低成本且高頻的交易。

支付通道最廣為人知的應用，是作為 Lightning Network 的核心構成要素。Lightning Network 透過 Bitcoin 支付通道網路，在使用者之間路由支付。

Lightning Network 論文介紹一種去中心化系統，透過微支付通道網路傳送支付，並在鏈下移轉價值。

支付通道不是另一條獨立的區塊鏈。

它是由底層區塊鏈支持的密碼學協議。

如果參與者發生爭議、離線或試圖作弊，區塊鏈便會作為最終裁決依據。

一般情況下，使用者會互相配合，並以最新達成共識的餘額關閉通道。

發生爭議時，其中一方可利用區塊鏈執行最新有效狀態。

對新手來說，理解支付通道最簡單的方法，是想像和某人開了一筆共同帳單。

雙方先將資金放進帳單，之後私下多次更新帳單內容，最後在結清時只結算餘額。

支付通道重點整理

• • 支付通道讓參與者進行多筆鏈下支付，區塊鏈主要用於開啟及關閉通道。
  • 支付通道可降低手續費並提升頻繁轉帳、微支付、遊戲、串流支付及商家交易的速度。
  • 支付通道使用密碼學簽章，讓每次通道更新都能經過驗證。
  • 通道關閉時，最新有效的通道狀態會決定鎖定資金的分配方式。
  • 支付通道網路可透過中介節點路由支付，使用者不必與每位收款方都直接開設通道。
  • 支付通道仍有風險，包括流動性限制、須保持可監控狀態、路由失敗、過時狀態攻擊及使用者操作錯誤。

支付通道的運作方式

支付通道通常從一筆鏈上資金交易開始。

2 位參與者會將資金鎖定在共同輸出、智能合約或通道合約中。

這筆鎖定的價值會成為通道的初始餘額。

通道開啟後，參與者可透過交換簽署過的訊息來更新餘額。

例如，Alice 和 Bob 可以開設一個總容量為 1 BTC 的通道。

如果 Alice 在通道內支付 Bob 0.1 BTC，他們不必立即將這筆支付發布至鏈上。

相反地，雙方會簽署新的通道狀態，顯示 Bob 的份額增加，而 Alice 的份額減少。

雙方可以重複這個流程多次。

通道關閉時，只有最新達成共識的狀態應作為依據。

Lightning 支付通道文件說明，支付通道是點對點之間的多重簽章合約，通道內的支付之後可在區塊鏈上結算。

雙方合作時，會提交最終結算交易以關閉通道。

若其中一方不願配合，另一方可以使用通道設計所定義的爭議處理機制。

開啟支付通道

開啟支付通道，代表在鏈上鎖定資金，讓通道有價值可供鏈下移轉。

在 Bitcoin 類型的通道中，通常會建立一筆與多重簽章輸出相連的資金交易。

在智能合約平台上，則可能需要將資金存入通道合約。

開啟交易很重要，因為它為通道建立可強制執行的底層架構。

若沒有鎖定資金，通道就只是一項參與者之間的承諾。

有了鎖定資金，通道便成為可在鏈上結算的密碼學協議。

開啟通道通常需要支付鏈上交易手續費。

因此，支付通道最適合預期在開通後進行多筆支付的參與者。

若使用者只需要支付一次，一般鏈上交易可能更簡單。

若預期會進行數百或數千筆支付，則可將開通通道的成本分攤至多筆鏈下轉帳。

更新支付通道

更新支付通道，代表變更參與者之間的鏈下餘額。

每次更新通常都會以簽署過的狀態呈現。

狀態會顯示通道餘額中各參與者擁有的金額。

有效更新必須經過雙方同意。

若其中一方拒絕簽署，通道就不會進入新的狀態。

每個新狀態都會取代上一個狀態。

透過這種方式，許多筆支付都無須逐筆發布至鏈上。

結算通道時，使用者只需要最新的有效狀態。

完善的通道設計會加入機制，懲罰或阻止使用舊狀態進行結算的行為。

這點很重要，因為較舊的狀態可能顯示對其中一方較有利、但與最新狀態不符的餘額。

若沒有防止使用過時狀態的機制，不誠實的參與者可能會試圖使用過期餘額關閉通道。

關閉支付通道

關閉支付通道，代表在區塊鏈上結算通道的最終餘額。

合作關閉是指所有參與者都同意最新狀態，並共同提交關閉交易。

這通常是關閉通道最快且最直接的方式。

強制關閉是指其中一方在另一方不配合的情況下關閉通道。

強制關閉可能會啟動爭議處理窗口或挑戰期。

在此期間，如果有人提交舊狀態，另一方可能有機會證明存在更新的狀態。

Ethereum 的狀態通道文件說明，參與者大多在鏈下互動，只有在開啟通道、關閉通道或處理爭議時才使用底層區塊鏈。

通道關閉後，鎖定資金會依照最終獲接受的狀態分配。

關閉交易在鏈上確認後，通道便無法再用於新的鏈下支付。

支付通道與 Lightning Network

Lightning Network 是加密貨幣領域最知名的支付通道網路。

它透過許多相互連結的支付通道，讓沒有直接通道的使用者也能彼此支付。

Lightning Network 網站將 Lightning 描述為一種去中心化網路，運用區塊鏈智能合約功能，讓參與者之間能進行即時支付。

在 Lightning 中，2 位使用者可以開設直接通道，並多次彼此支付。

更重要的是，使用者也能透過一連串相連的通道支付。

例如，Alice 可能沒有與 Carol 直接開設通道。

但只要存在經由 Bob 或其他路由節點的路徑，Alice 仍可能支付 Carol。

這讓系統更實用，因為使用者不必與每位可能的收款人都開設通道。

路由讓通道網路能像支付網路一樣運作，而不只是由一對一的獨立帳單組成。

路由節點不應取得支付資金的保管權。

密碼學條件讓路由支付具有原子性，也就是支付應該要麼完整成功，要麼失敗。

支付通道與鏈上交易的差異

鏈上交易會直接記錄在區塊鏈上。

支付通道交易更新則由通道參與者在鏈下交換。

鏈上交易適合最終結算、長期儲存、公開查核及向任何有效地址轉帳。

支付通道則適合已連線參與者之間頻繁、低價值或有時間性要求的轉帳。

鏈上交易通常需要支付網路手續費並等待區塊確認。

支付通道更新只需要參與者交換簽章，因此速度可能快得多。

不過，支付通道需要開通、流動性、監控及通道管理。

支付通道並非適用於所有支付情境的最佳工具。

一次性的大額轉帳可能更適合直接在鏈上結算。

反覆進行的小額支付，則可能更適合使用支付通道。

支付通道與狀態通道

支付通道是專注於價值轉移的一種通道。

狀態通道則是更廣泛的概念，可在鏈下處理更一般的應用程式狀態。

Ethereum 的狀態通道文件指出，支付通道是由使用者維護的雙向帳本，而狀態通道則可追蹤更廣泛的合約狀態及應用程式邏輯。

簡單來說，所有支付通道都是通道，但並非所有狀態通道都只用於支付。

支付通道可能只追蹤 Alice 和 Bob 各自擁有的金額。

狀態通道除了餘額，還可能追蹤遊戲狀態、應用程式狀態或合約儲存狀態。

支付通道比較容易理解，因為其狀態通常只涉及餘額更新。

狀態通道的彈性可能更高，但要安全設計也更困難。

這兩種方式的基本目標相同，都是將重複互動移至鏈下，以減少鏈上活動。

支付通道與 Rollup

支付通道與 Rollup 都是擴充方案，但運作方式不同。

支付通道讓特定參與者群組在鏈下進行活動，只有最終結果或爭議結果才在鏈上結算。

Rollup 則在鏈下或基礎執行環境以外處理大量交易，之後再將壓縮資料或證明提交回基礎鏈。

支付通道在已知參與者之間進行重複互動時效率很高。

Rollup 通常更適合一般應用程式及更廣泛的使用者群體。

支付通道通常需要使用者管理流動性，並確保能及時回應爭議。

Rollup 通常需要使用者仰賴其資料可用性、證明系統、排序器設計及跨鏈橋合約。

任何一種設計都不一定在所有情境中更好。

通道適合重複的直接支付及低延遲互動。

Rollup 則適合共用智能合約執行及更廣泛的應用程式生態系。

支付通道中的多重簽章合約

許多支付通道使用多重簽章控制。

多重簽章安排需要多把金鑰才能動用鎖定資金。

在雙方通道中，雙方通常會共同控制資金輸出或通道合約。

如此可避免其中一方不遵循通道規則，便直接取走所有資金。

多重簽章控制為通道餘額的共同所有權奠定基礎。

接著，鏈下更新會定義如何分配這筆共同餘額。

若雙方合作，便能有效率地結算最新餘額。

若雙方無法合作，底層區塊鏈可依通道的爭議規則強制執行。

對使用者而言，多重簽章邏輯通常隱藏在錢包軟體中。

對開發者而言，這是通道安全性的核心部分。

雜湊時間鎖定合約

雜湊時間鎖定合約（Hashed Timelock Contracts，簡稱 HTLC）常用於支付通道路由網路。

HTLC 使用雜湊條件及時間條件來控制支付的釋放。

收款方必須在期限前提供符合已知雜湊值的秘密原像。

若收款方未能及時提供秘密，支付就可能到期，並沿原路退回。

這種設計有助於提升多跳支付的安全性。

每個路由參與者都能轉送條件式支付，而不必完全信任下一位參與者。

Lightning 的設計採用時間鎖定條件，使支付能在不將資金交由中介保管的情況下進行路由。

Lightning Network 論文說明，路由支付使用可在鏈上強制執行的合約，並透過遞減時間鎖定來運作。

對一般使用者來說，HTLC 大多不會直接顯示。

對整個網路而言，HTLC 是讓路由得以在盡量減少信任的情況下進行的機制之一。

支付通道網路中的路由

路由可讓支付透過多個相連通道移轉。

這讓許多獨立通道成為可用的支付網路。

如果 Alice 與 Bob 有通道，而 Bob 與 Carol 也有通道，Alice 便可能透過 Bob 支付 Carol。

由於路由機制會強制執行條件式結算，Alice 不必信任 Bob 保管最終支付款項。

路由取決於通道中可用的流動性。

即使通道已存在，若其特定方向的餘額不足，仍可能無法轉送支付。

這是支付通道網路在實際使用時的主要限制之一。

小額支付通常比大額支付更容易路由。

有些系統會將較大的支付拆成多筆較小的款項，以提高路由成功率。

路由節點可能會對轉送支付收取手續費。

這些手續費可鼓勵使用者提供流動性並維持實用通道。

支付通道中的流動性

流動性是支付通道中可供移轉的價值。

通道容量是鎖定於通道中的總金額。

方向性流動性則是特定時間內，朝特定方向可移轉的金額。

區分這兩者很重要。

通道的總容量可能很大，但若餘額都在錯誤的一側，仍可能無法朝某個方向支付。

例如，若 Alice 已經透過通道將大部分餘額支付給 Bob，Alice 可能沒有足夠的可用流出流動性再支付更多款項給 Bob。

Bob 可能有來自 Alice 的流入流動性，但 Alice 的流出流動性有限。

使用者可透過開通、關閉、重新平衡通道、接收支付或路由支付來管理通道流動性。

流動性管理是支付通道網路比一般錢包轉帳更複雜的原因之一。

使用設計完善的錢包時，使用者可能不會察覺這些複雜性，但它仍會影響可靠度。

Watchtower 與通道監控

有些支付通道系統要求使用者監控區塊鏈，以防對手方進行不誠實的關閉操作。

若交易對手嘗試使用過時狀態關閉通道，誠實的使用者可能必須在期限內回應。

Watchtower 是代表使用者監控區塊鏈的服務。

若 Watchtower 偵測到可疑的通道關閉操作，便可協助發布適當的回應或通知使用者。

Ethereum 的狀態通道文件指出，Watchtower 可監控鏈上的爭議事件並代使用者採取行動。

Watchtower 可降低使用者必須持續保持在線的需求。

不過，Watchtower 可能增加複雜性、成本及信任假設。

良好的 Watchtower 設計不應讓服務方能竊取資金或取得不必要的私人資訊。

使用者應了解，支付通道的營運可能需要比一般鏈上支付更高的警覺性。

支付通道的優點

第一項主要優點是速度。

通道內的支付可快速更新，因為每次轉帳都不需要等待新的區塊確認。

第二項優點是成本較低。

使用者可能只需在開啟及關閉通道時支付鏈上手續費，而許多中間支付則在鏈下進行。

第三項優點是擴充性。

支付通道可減少必須由基礎區塊鏈直接處理的交易數量。

第四項優點是隱私。

許多通道個別更新不會發布至公有區塊鏈。

第五項優點是支援微支付。

若每筆支付都不需要另付鏈上手續費，極小額支付也可能變得可行。

第六項優點是即時的使用者體驗。

雙方合作且流動性充足時，支付通道轉帳幾乎能立即完成。

這些優點讓支付通道適用於日常支付、內容付費、串流付款、遊戲及高頻使用者互動。

支付通道的風險

第一項主要風險是流動性風險。

若通道或路由中，正確方向的可用流動性不足，支付就可能失敗。

第二項主要風險是持續在線風險。

使用者可能需要監控區塊鏈，或仰賴 Watchtower 回應不誠實的關閉操作。

第三項主要風險是路由失敗。

即使理論上存在路徑，仍可能因流動性限制、手續費、節點離線或過時的網路資訊而失敗。

第四項主要風險是過時狀態詐欺。

若通道設計提供爭議處理機制，不誠實的交易對手可能試圖使用舊狀態關閉通道。

第五項主要風險是軟體風險。

支付通道錢包及節點必須正確處理簽章、通道狀態、備份、手續費、路由及爭議邏輯。

第六項主要風險是使用者操作錯誤。

遺失通道備份資料、不正確地強制關閉，或使用維護不善的軟體，都可能造成損失。

第七項主要風險是中心化壓力。

規模較大且連結廣泛的路由節點，可能成為流動性及路由效率的重要來源。

第八項主要風險是底層網路手續費風險。

若鏈上手續費大幅上升，開啟及關閉通道的成本可能變得更高。

支付通道的使用情境

支付通道適合用於微支付。

使用者可為文章、影片、API 呼叫、資料存取、遊戲操作或串流內容支付小額款項。

支付通道適合用於商家支付。

買家與商家可快速結算小額消費，不必每次都等待基礎層確認。

支付通道適合用於機器對機器支付。

裝置可能需要為頻寬、充電、儲存或資料服務頻繁支付小額款項。

支付通道適合用於遊戲。

玩家可以快速進行遊戲內支付或結算遊戲結果，而不必將每個操作都寫入鏈上。

支付通道適合經常往來的交易對手進行定期支付。

企業與服務供應商若長期多次交換價值，便可能使用通道。

支付通道也適合重視隱私的支付，因為並非每次更新都會出現在公開帳本上。

不過，使用者應注意，通道開啟及關閉操作仍可能在鏈上公開。

支付通道與微支付

微支付是金額極小的支付，在傳統支付網路或壅塞的區塊鏈上通常不太實際。

若手續費高於支付金額本身，支付幾美分可能就不划算。

支付通道將開啟及關閉通道的成本分攤至多筆轉帳，使微支付更具可行性。

Ethereum 的狀態通道文件說明，支付通道可降低小額轉帳的額外成本，因為參與者不必為每筆鏈下微交易支付 Gas 費。

這帶來了新的應用設計可能性。

使用者可以按閱讀文章、串流媒體秒數、API 請求、遊戲回合或數位服務使用量付費。

若每筆支付都必須是獨立的鏈上交易，這類模式便很難實行。

支付通道允許快速更新鏈下餘額，讓這些模式更具可行性。

支付通道與隱私

支付通道可提升隱私，因為中間的通道更新通常不會發布到鏈上。

外部觀察者可能看得到通道何時開啟及關閉，但未必能看到通道內的每筆支付。

這與一般鏈上轉帳不同；依區塊鏈而定，交易金額及地址可能公開可見。

不過，支付通道並不保證完全隱私。

路由節點可能會得知其協助轉送的支付資訊。

網路觀察者可能分析時間、通道容量、路由行為及鏈上活動。

通道開啟及關閉時仍可能洩漏資訊。

錢包操作也可能暴露中繼資料。

使用者應將支付通道視為在某些情境下有助提升隱私的方式，而非完美的匿名機制。

支付通道與安全性

支付通道的安全性取決於密碼學簽章、正確的狀態更新、爭議規則、時間鎖及底層網路的強制執行能力。

每位參與者都必須掌握最新的通道狀態。

若使用者遺失最新狀態，可能難以取回資金。

若使用者的裝置遭到入侵，攻擊者可能竊取金鑰或干擾通道運作。

若交易對手離線，支付可能失敗，或必須強制關閉通道。

若底層網路手續費過高，爭議交易可能更難或更昂貴地及時確認。

錢包及節點軟體必須妥善管理這些風險。

將大量資金存入通道前，使用者應使用維護良好的軟體，並了解備份要求。

若涉及大額資金，直接在鏈上保管可能比複雜的通道管理更簡單。

支付通道備份

備份對支付通道尤其重要。

若通道狀態頻繁變化，一般錢包備份可能不足以應付。

依協議設計而定，支付通道可能涉及更新後的餘額、承諾交易、撤銷資料或狀態資訊。

若使用者從舊備份還原，可能會意外使用過時的通道資料。

在某些設計中，發布舊狀態可能觸發懲罰。

因此，通道備份策略與簡單的助記詞備份不同。

使用者應遵循所用錢包或節點軟體的備份說明。

使用者不應假設只要記下助記詞，就足以安全地還原所有啟用中的通道。

通道備份操作錯誤可能造成重大損失。

良好的錢包設計應讓這些風險更容易管理，但使用者仍須了解基本事項。

對支付通道的常見誤解

一種常見誤解是，支付通道讓區塊鏈變得毫無必要。

事實並非如此。

支付通道仍仰賴區塊鏈來開啟、關閉及執行爭議處理。

另一種誤解是，支付通道永遠免費。

支付通道可以降低成本，但使用者仍可能需要支付路由、開通、關閉及流動性成本。

第三種誤解是，支付通道能隨時傳送任何金額。

支付金額會受通道容量、方向性流動性、路由可用性及網路狀況限制。

第四種誤解是，支付通道完全隱私。

支付通道可讓中間更新不出現在公有鏈上，但中繼資料仍可能外洩。

第五種誤解是，支付通道沒有風險。

支付通道需要正確的軟體、監控、流動性管理及備份作法。

使用支付通道的最佳做法

請使用來自可信任且維護良好來源的支付通道錢包及節點。

使用較大金額前，先以小額測試通道。

了解你的錢包屬於託管式、自我託管式或混合式。

在開設含有大量資金的通道前，先了解通道備份的運作方式。

必要時，請預留足夠的鏈上資金，以支付開啟、關閉通道或相關手續費。

若自行營運節點，請監控通道流動性。

若你的設定需要 Watchtower 支援，且無法持續在線，請使用 Watchtower 服務。

除非了解其成本及時間上的影響，否則避免強制關閉通道。

傳送前請檢查支付發票及收款人資訊。

請記住，快速的支付體驗不代表可以忽略錢包安全。

一句話認識支付通道

支付通道是一種鏈下加密貨幣支付系統，讓參與者私下交換多次簽署過的餘額更新，並只將最終結果結算至區塊鏈。

常見問題

什麼是支付通道？

支付通道是一種鏈下安排，參與者先鎖定資金，再交換簽署過的餘額更新，之後於鏈上結算最終餘額。

為什麼要使用支付通道？

支付通道可讓重複的加密貨幣支付比逐筆直接發布至鏈上更快速、成本更低，也更具擴充性。

支付通道是 Lightning Network 的一部分嗎？

是。支付通道是 Lightning Network 的核心構成要素。

支付通道需要信任嗎？

支付通道透過簽章、時間鎖及區塊鏈強制執行來降低信任需求，但使用者仍需要正確的軟體及監控機制。

支付通道會在鏈上結算嗎？

會。支付通道通常會使用區塊鏈開啟通道，並在之後結算或處理最終狀態的爭議。

支付通道可以支援微支付嗎？

可以。支付通道特別適合微支付，因為通道開啟後，許多小額轉帳都能在鏈下進行。

什麼是通道流動性？

通道流動性是特定方向上可透過支付通道傳送或接收的價值。

支付通道的交易對手離線時會發生什麼事？

支付可能失敗；依錢包及協議設計而定，使用者可能需要等待、改用其他路由或關閉通道。

什麼是強制關閉？

強制關閉是指其中一方在另一方不配合的情況下，於鏈上結算通道的非合作式關閉方式。

什麼是 Watchtower？

Watchtower 是一種監控區塊鏈、偵測可疑通道關閉操作，並協助保護離線使用者的服務。

支付通道具有隱私性嗎？

支付通道可透過將中間更新留在鏈下改善隱私，但不保證完全匿名。

支付通道最大的風險是什麼？

主要風險包括流動性問題、監控需求、過時狀態爭議、軟體錯誤、備份操作錯誤及使用者操作錯誤。

結論

支付通道是加密貨幣的重要擴充工具，能將重複支付移至鏈下，同時讓最終結算仍可在鏈上強制執行。

當使用者需要快速、低成本且重複進行轉帳，又不希望每筆支付都記錄在基礎區塊鏈上時，支付通道便很實用。

基本架構很簡單：鎖定資金、交換簽署過的更新，並在通道關閉時結算最新有效餘額。

實際設計可能相當複雜，因為通道必須處理流動性、路由、爭議、過時狀態、備份、監控及手續費。

Lightning 類型的網路展示了如何連結許多支付通道，讓使用者無須與每位收款人直接開設通道，也能在更大的網路中支付。

狀態通道系統則展示了如何將同樣的鏈下概念，從簡單支付擴展至更廣泛的應用程式邏輯。

支付通道並非用來取代基礎區塊鏈。

支付通道仰賴基礎鏈提供安全性、結算及爭議處理。

對使用者而言，支付通道可讓加密貨幣支付更快速，也更適合日常使用。

對開發者而言，支付通道能協助打造高頻支付體驗，同時避免基礎層負載過重。

謹慎使用時，支付通道可提升速度、降低成本、支援微支付，並比完全鏈上活動保留更多隱私。

使用不慎時，則可能讓使用者面臨流動性不足、備份問題、過時狀態爭議及營運風險。

理解支付通道的最佳方式，是將其視為由鏈上強制執行所支持的鏈下協議。

這種結合使支付通道成為加密貨幣支付領域最重要的擴充構想之一。