比特币虚拟通道：为 Ark 带来即时确认

作者：Marco Argentieri

来源： https://blog.arklabs.xyz/bitcoin-virtual-channels/

利用 Ark 的 VTXO 范式将智能合约转移到链下，“虚拟通道” 可以带来高效、低成本的比特币支付通道。

Ark 带来的最有前景的机会之一是，他可以将比特币原生的智能合约放到链下的树结构中。支付通道就是展示这种潜力的一个绝佳候选者。

虽然在当前，人们都是在闪电网络的语境下理解支付通道的，但在闪电网络出现以前，更早的提议研究了更简单的单向支付通道。BitcoinJ 项目就 描述 了这样一个实现：它使用 “斯皮尔曼式” 支付通道，可以带来高吞吐量的单向（从发送者到接收者）支付通道。

这种方法的显然劣势在于，因为需要使用链上交易来开启，启动成本较高。

我们提出了一种消除这种劣势的解决方案：利用 Ark 协议，为比特币支付通道启用 更高效、成本更低 的部署方式，我们称之为 “ 虚拟通道”。

斯皮尔曼式支付通道

所有支付通道的起点都是在比特币区块链上确认一笔注资交易、锁定一定数量的资金到一个参与者共享的多签名地址中。这笔注资交易充当这条通道的基础，需要一次链上的操作。

这种 智能合约 的最简单版本就是标准的单向支付通道。支付者向一个合约注资，该合约有两种可能的花费条件：

• 支付者和接收者双方签名的合作结算
• 支付者在一段时间后可单方发起的退款

这里的核心概念很简单：支付者通过签名花费这个合约的新交易、将更大的资金份额分配给接收者，就可以 即时 在链下转移资金。接收者验证了支付者的签名之后，这笔交易就可以被认为生效了 —— 消除了对比特币区块的重复花费保护机制的依赖。

只要通道保持开启，就可以继续发送交易，每一笔新交易都会增加接收者可以得到的资金。

在这条通道过期 以前，接收者一直拥有使用支付者的最新签名、加上自己的签名、广播一笔完全有效的比特币交易的选择。这笔交易花费的是通道合约（上述多签名地址）、以一个或更多输出准确地反映了通道内最新的余额：接收者的收益，以及支付者的找零（如果有的话）。

过期机制本质是为了保证支付者能收回自己的资金，如果接收者变得无响应，或者拒绝合作更新通道状态的话。

这种设计的主要优势在于，它不需要双方都同时在线。只要支付者签名了更新，就可以下线。接收者也只需要存储最新的通道状态（交易），不需要承担困扰闪电网络的用户和操作者的备份负担。

最明显的缺点，可能你也猜到了，就是这种方法不能高效扩容。一个普通用户可能有多个对手，而且建立通道的链上成本可能不划算（长期来看无法负担）。

放在 VTXO 内的通道

VTXO 范式最强大的特性是它对 UTXO 模式的原生支持，这使得我们可以使用 Tapscript，让裸的 VTXO 脚本拓展到超越单个签名人。通过定义额外的签名路径，我们可以封装多方合约 —— 创建包含支付者、接收者和 Ark 服务商的 虚拟通道。

它所用的 Taproot 脚本路径是这样的：

• 弃权：所有参与者对如何花费这个 VTXO 达成一致。随时可用。
• 退款和弃权：在某一个区块高度之后，支付者和服务商一起花费，以退款或创建新的通道。
• 24 小时之后：在 VTXO 树在链上展开的 24 小时之后，支付者和接收者的共同控制开始生效。
• 48 小时之后：在 VTXO 树在链上展开的 48 小时之后，支付者可以完全控制这笔资金。

注资

一旦支付者和接收者对一个脚本模板达成一致，他们就一起通过参与一个 Ark 轮次来创建一条通道。支付者用自己的 VTXO（或者一个 进群 UTXO）为这个通道注资，然后接收者验证并联合签名包含了代表这条虚拟通道的叶子的 VTXO 树。这个过程要求所有参与者同时在线，而且依赖于服务商来提供必要的 UTXO 流动性。

支付

支付者创建并签名一个花费该合约、在支付者和接收者之间分割通道余额的 PSBT。

接收者接收这笔部分签名的交易，存储它以备日后使用，然后发送承诺好的商品或服务。

退款

如果接收者不再合作了怎么办？

不需要手动展开整个 VTXO 树。一个绝对时间锁允许支付者跟服务商完全放弃这个通道合约，在 VTXO 树过期以前。

单方退出

如果 Ark 服务商离线了，或者无法响应，其它的花费路径就有用了。VTXO 树可以展开、广播到比特币区块链上，从而激活其它花费路径。这保证了支付者和接收者的交易依然能在链上结算，防止资金因为服务商不可用而永远锁定。

给我看看你的代码

我们需要分叉来支持虚拟通道吗？完全不需要！

在即将到来的 arkd 0.4 版本中，服务商不再需要显式支持一种具体的脚本模板，只要 弃权路径 存在、所有 单方面赎回路径 都带有时间锁就行。

脚本路径

弃权

<PayerPubKeyOP_CHECKSIGVERIFY<ReceiverPubKey>OP_CHECKSIGVERIFY<ServerPubKey>OP_CHECKSIG

退款和弃权

<BlockHeight>OP_CHECKLOCKTIMEVERIFYOP_DROP<PayerPubKey>OP_CHECKSIGVERIFY<ServerPubKey>OP_CHECKSIG

通道：更新

<144>  // 1 day in blocksOP_CHECKSEQUENCEVERIFYOP_DROP<PayerPubKey>OP_CHECKSIGVERIFY<ReceiverPubKey>OP_CHECKSIG

通道：退款

<288>  // 2 days in blocksOP_CHECKSEQUENCEVERIFYOP_DROPPayerPubKeyOP_CHECKSIG

开启通道

支付者 放弃自己的 VTXO（或者 UTXO） 以参加下一个轮次，为通道注资；TA 跟接收者都注册一个额外的新 公钥，用于代表自己只用来签名 VTXO 树的私钥。通道输出的 taproot 脚本树会在花费时揭晓，在注册输入时，需要提供一个十六进制编码的 tapscript 列表。

message Input {  Outpoint outpoint = 1;  oneof taproot_tree {    string descriptor = 2;    Tapscripts tapscripts = 3;  }}message Tapscripts {  repeated string scripts = 1;}

发起支付

再简单不过了：支付者签名一个 PSBT 并发送给接收者。即时结算，而且没有什么收款额度概念！

关闭通道

在关闭通道时，接收者结合支付者的最新签名和自己的签名，请求服务商联合签名一笔赎回交易，从而将通道的关闭终局化。这笔交易可以结算成常规的 VTXO，不论是同步结算还是在未来的轮次中结算。

洞见

• 斯皮尔曼通道构造非常适合 Ark 框架。
• 与闪电通道不同，单向通道的风险和开销都显著低了许多。用户不需要备份，也不需要为了持久化通道状态而保持在线。
• Ark VTXO 脚本编程允许超越单签名合约的链下扩容应用。

（完）

• 本文转载自： btcstudy.org/2025/06/16/... , 如有侵权请联系管理员删除。