如何使用闪电网络构建应用程序堆栈

在一周的时间里，在构建第一个版本的 LightWork 网络应用程序时，我遇到了一些架构问题，主要与处理 ln 节点和我的网络应用程序之间的 bolt11 发票（核心到 ln）有关。 在经历了（大部分）这些障碍之后比特币文件什么样子，我想我应该写一些关于开发 LN 驱动的应用程序以及如何减少你们在开发时面临的主要障碍的文章。

应用堆栈

如今，大多数应用程序通常分为两个主要部分：客户端和服务器。 例如，客户端可以是移动应用程序或 JavaScript SPA，服务器可以由 NodeJS/Go/Rust 后端组成，主要是基于 RESTful 或 GraphQL 的 API。

向应用程序添加闪电网络支持通常会在应用程序堆栈中引入两部分：比特币节点和闪电网络节点。

对于比特币，有几种可用的节点实现，最广泛接受的两种是：

· 比特币核心——比特币

· BTCD-BTCD

基于社区共识、网络上活跃节点的数量以及各个代码库的维护统计数据，很明显，Bitcoin Core 是使用最广泛且维护得更好的——以及我们将要使用它的方式。

在闪电网络方面，（目前）有三个兼容的客户端都遵循相同的 BOLT 规范：

1. C-Lightning（C语言编写）

2. LND（Go语言编写）

3. Eclair（用Scala编写）

您应该评估每个客户并决定哪个对您最有意义。 我个人以前使用过 C-Lightning 和 LND，但也听说过很多关于 ECLAir 客户的信息。 对于 lightwork，我决定使用 lnd，因为它提供了一个友好且易于使用的 grpc/rest api，以及开箱即用的 Neutrino 轻客户端支持（现在是 testnet）。

是时候让节点启动并运行了。

比特币核心设置

当前的比特币主网区块链拥有约 260GB 的数据，已开采约 550,000 个区块。 由于我们的 lnd 节点依赖于访问底层链来打开和关闭通道交易，因此在本地机器/笔记本电脑上运行完整节点似乎是一项艰巨的任务。 不仅是 1/4TB 的数据，而且还需要数小时（或数天，具体取决于您的连接）才能完全同步。

比特币还有一个 testnet3 网络，允许开发人员在不影响主网的情况下测试协议的新功能和更改。 它也非常适合在比特币之上构建应用程序和服务的开发人员，它可以使用毫无价值的 TestNet BTC 硬币测试端到端流量。 测试网的大小较小，约为 25GB 和约 144,000 个区块。 如果您所做的只是处理与闪电网络接口的应用程序，那么同步 testnet3 仍然是一个很大的障碍。 这就是为什么 bitcoin core 给了我们另一个网络，这个网络叫做 regtest（btcd 用户的 simnet）。

RegTest 是区块链的测试应用程序版本，考虑到它的唯一目的是允许更快地开发协议，作为该节点的管理员，您可以随时挖掘任意数量的区块。 我在开发时使用我的 regtest 网络，它只占用大约 37MB。 这样比较符合我们的要求。

安装比特币核心节点

以下说明适用于在 MacOS 系统上运行比特币。有关 Windows 和 Linux 说明，请参阅

如果您尚未安装它，请运行以下命令在您的环境中安装 Bitcoin Core：

卷曲-O

如果您熟悉 PGP，我还建议您检查版本的签名哈希：01EA 5486 DE18 A882 D4C2 6845 90C8 019E 36C2 E964

现在您可以使用以下命令打开 tarball：

tar -zxf 比特币-0.17.0-osx64.tar.gz

然后使用以下命令使 bitcoind 二进制文件可用：

须藤 mkdir -p /usr/local/bin

sudo cp bitcoin-0.17.0/bin/bitcoin* /usr/local/bin/

要删除文件，您可以删除下载的文件夹：

rm -rf 比特币-0.17.0*

您现在应该可以在计算机上完全访问 bitcoind 和 bitcoin-cli 命令。

节点配置

一个比特币核心全节点有许多配置选项比特币文件什么样子，因此建议您使用 bitcoin.conf 配置文件，而不是每次运行二进制文件时都在命令行上传递所有这些参数。

要获得 bitcoind 支持的所有命令的列表，请运行 bitcoind --help。

这是一个示例配置文件，其中包含运行 regtest 节点（并连接到 LND 节点）的（必需）参数：

#守护进程选项

服务器=1

# 网络选项

注册测试=1

# RPC 选项

rpcport=8332

rpcuser=USERNAME_HERE

rpcpassword=PASSWORD_HERE

# ZMQ 选项

zmqpubrawblock=tcp://127.0.0.1:28332

zmqpubrawtx=tcp://127.0.0.1:28333

为简单起见，您可以在完整节点在系统中创建的主比特币文件夹中创建 bitcoin.conf 文件。 在 macOS 系统上，此文件夹位于 ~/Library/Application Support/Bitcoin。

记下您选择的 RPC 用户名和密码，因为我们在 LND 节点配置期间需要它。

然后，您可以在同一个比特币目录中运行以下步骤，并使用新创建的配置文件启动节点守护进程：

cd ~/图书馆/应用程序支持/比特币

bitcoind -datadir=./ -conf=./bitcoin.conf

您应该看到类似于以下内容的输出：

在单独的终端窗口中，您可以运行 bitcoin-cli getblockchaininfo，您将看到来自 regtest 比特币链的最新数据集，包括当前区块高度、难度级别和磁盘大小。 有关 bitcoin-cli 命令的完整列表，请运行 bitcoin-cli --help。

当你第一次运行 bitcoind 时，它会自动为你创建一个钱包。 所以在这一点上，任何通过挖矿奖励获得的 BTC 都会被发送到这个钱包。 为了挖掘 regtest 块，只需运行 bitcoin-cli 生成 100，其中 100 是要挖掘的块数。 如果您运行 bitcoin-cli getwalletinfo，您现在将在“余额”下获得该值。 这些是 regtest BTC 硬币，非常适合测试闪电网络应用程序。 现在我们已经运行了比特币核心守护进程并且我们知道如何挖掘 regtest 块，是时候设置我们的 LND 节点了。

LND节点设置

要连接到闪电网络，您只需要一个连接到底层链的 LND 节点。 但是为了能够在网络上发送资金，您必须让另一个节点发送或请求。 一种方法是启动多个具有不同比特币核心和 LND 节点的 VPS 盒子，然后在两个 VPS 盒子之间打开一个通道。 另一种更简单的方法是在你的机器上运行多个 LND 实例，连接到你可以完全控制的单个比特币注册测试节点。 用户可以在单一环境中运行任意数量的 LND 节点，只需三个要求：

每个节点必须有自己专用的数据目录

每个节点必须有自己的 gRPC/REST 端口

每个节点必须有自己的一套 TLS 证书和管理 Macaroon

LND 创建在启动时运行节点所需的所有必要数据文件，包括身份验证 macaroon 文件。 考虑到这一点，在启动第一个节点后，您可以简单地克隆它（并删除身份验证 macaroons/TLS 证书，以便在初始化第二个节点时重新创建它们）。 对于 macOS 用户，默认的 LND 文件夹位于 ~/Library/Application Support/Lnd（节点 A），因此我将其克隆到 ~/Library/Application Support/Lnd Test（节点 B）。

节点配置

与比特币核心类似，LND 节点接收一个名为 lnd.conf 的配置文件。 为了运行两个节点，我们需要两个文件，放置在每个相应的数据目录中，以配置节点连接到正确的 bitcoind 实例。

NODE A 将在默认数据目录和默认设置（RPC/REST/gRPC 端口）上运行。 我们将使用以下 conf 文件：

# LND 设置

调试级别=调试

debughtlc=真

别名 = YOUR_NODE_NAME

maxpendingchannels=10

颜色=#eeeeee

rpclisten=0.0.0.0:10009

休息听=0.0.0.0:8080

听=9735

外部IP=127.0.0.1:9735

数据目录=./

datatlscertpath=./tls.cert

tlskeypath=./tls.key

adminmacaroonpath=./data/chain/regtest/admin.macaroon

#比特币

bitcoin.active=1

比特币.regtest=1

bitcoin.node=比特币

#比特币

bitcoind.rpcuser=USERNAME_HERE

bitcoind.rpcpass=密码在这里

bitcoind.zmqpubrawblock=tcp://127.0.0.1:28332

bitcoind.zmqpubrawtx=tcp://127.0.0.1:28333

请注意，ZMQ 选项和 RPC 用户名和密码必须与先前配置的 bitcoind.conf 设置相匹配。

除了连接端口外，节点 B 的配置设置基本相同。 更具体地说，rpclisten、restlisten、listen 和 externalip 属性都接收新端口。

# LND 设置

调试级别=调试

debughtlc=真

别名 = YOUR_NODE_NAME

maxpendingchannels=10

颜色=#eeeeee

rpclisten=0.0.0.0:10008

休息听=0.0.0.0:8090

听=9736

外部IP=127.0.0.1:9736

数据目录=./

datatlscertpath=./tls.cert

tlskeypath=./tls.key

adminmacaroonpath=./data/chain/regtest/admin.macaroon

#比特币

bitcoin.active=1

比特币.regtest=1

bitcoin.node=比特币

#比特币

bitcoind.rpcuser=USERNAME_HERE

bitcoind.rpcpass=密码在这里

bitcoind.zmqpubrawblock=tcp://127.0.0.1:28332

bitcoind.zmqpubrawtx=tcp://127.0.0.1:28333

此时我们有两个 LND 节点运行在不同的数据目录上，它们有自己的一组 TLS 证书和身份验证宏，并且运行在不同的端口上。 是时候开始联网了。 在两个独立的终端 shell 中，使用以下命令启动 NODE A 和 NODE B：

lnd --configfile=./lnd.conf

在另外两个 shell 中，使用 lncli 工具向您的节点发送命令。 运行以下命令创建钱包。 对于NODE A，我们只需要运行创建命令如下：

lncli --network=regtest 创建

对于 NODE B，我们必须传递更多属性：

lncli --network=regtest --rpcserver=localhost:10008 --lnddir=./ --tlscertpath=./tls.cert 创建

添加该属性以确保第二个 lncli 调用与在端口 10008 上运行的节点 B 通信。运行钱包创建过程并为每个钱包创建您自己的密码。

请注意，创建钱包后，您只需运行解锁命令即可开始工作。

LND 节点实际上做了很多事情，要了解它所做的一切，请转到 LND 的文档或运行 lncli --help 查看一些命令。 一些使用更广泛的是：

# 钱包余额，中本聪

lncli钱包余额

# 在 Satoshis 中合并所有通道的余额

lncli通道平衡

# 生成发票

lncli addinvoice --amt=1000 --memo=testing

#支付发票

lncli payinvoice lnbcrt10u1pdlyp6fpp50xvlxjg...

# 连接到特定的节点 URI

lncli 连接 [emailprotected]:9735

# 打开特定节点的通道

lncli openchannel 03fbe39af6166273...1af2 100000

我们将使用这些命令中的每一个在我们的两个节点之间发送 LN 发票，但在我们这样做之前，我们需要在我们的一个钱包中有一些实际的 regtest BTC。

从 Bitcoin Core 发送 regtest BTC 到 LND 节点

您可以使用 bitcoin-cli 工具将挖出的 regtest BTC 发送到节点 A。首先从节点 A 中生成一个新地址：

lncli --network=regtest 新地址 np2wkh

然后转到 bitcoin core 并将一些 regtest BTC 发送到该地址。 确保生成多个块来挖掘和确认交易。

# 发送 250 BTC 到 LND 地址

比特币-cli 发送地址 2MuKLyJQn2UQ2BaVotWpCKAfXpkrsa96eL7 250

#矿块

比特币-cli 生成 10

现在回到节点 A，我们可以得到我们的钱包余额并看到我们的 BTC 已经正确转移。

两个 lnd 节点之间的开放通道

现在我们在节点 A 中有了 BTC，我们可以让节点 B 为节点 A 创建一些支付请求。作为闪电网络规范的一部分，如果一个节点想要发送和接收 Satoshis，它需要打开与其他节点的通道（路由通过其他间接节点的发票是 C 我们可以在实际网络场景中使用，而不是在我们的双节点 lnd regtest 网络中）。

要连接两个节点，您需要获取节点的公共 URI。 在节点 B 上，运行以下命令：

lncli --network=regtest --rpcserver=localhost:10008 --lnddir=./

--tlscertpath=./tls.cert 获取信息

突出显示的部分是我们需要用来连接到该节点的 URI。 如果您没有看到列出的 URI，可能是因为您没有在 LND 配置文件中设置 externalip 属性。

要打开节点之间的通道，首先我们需要连接它们。 使用节点 B 的 URI 在节点 A 上运行以下命令。

lncli --network=regtest 连接 [emailprotected]:9736

我们仍然没有打开任何渠道，所以即使我们尝试支付发票，我们也会遇到路由问题：

作为开通通道的一部分，LND 将在链上创建资金交易，设置一定数量的聪来锁定这个新创建的通道。

lncli --network=regtest openchannel NODE_PUB_KEY 数量

为了使资金交易正常进行，您需要运行 bitcoin-cli generate 10 以在比特币核心中挖掘更多区块。 此时，您可以在 NODE A 中运行 listchannels 以查看两个节点之间打开的通道：

lncli --network=regtest 列表通道

处理发票（BOLT11 付款请求）

现在 NODE A 已经用一些 regtest BTC 提供资金，并且我们在两个节点之间有一个活跃的开放通道，我们可以创建一个发票来处理一些 BTC。

发票是任何闪电网络交易的核心。 要了解有关 LN 发票（付款请求）和 BOLT11 规范的更多信息，请阅读我的其他文章。

从节点 B 生成 300 satoshis 的发票，其中包含“测试”说明：

lncli --network=regtest --rpcserver=localhost:10008 --lnddir=./

--tlscertpath=./tls.cert addinvoice --amt=300 --memo=testing

突出显示的部分是 BOLT11 支付请求哈希。 要了解有关此发票的更多信息以及我们可以从中解码的数据类型，请转到 Lightning Decoder 并粘贴您的发票。

从节点 A，我们可以支付这张新创建的发票，并通过我们刚刚开通的通道通过闪电网络路由支付。

lncli --network=regtest payinvoice lnbcrt3u1pdlygj221k0x...c0h503tpr

节点 B 现在应该在通道一侧列出 300 聪。 我们可以使用 channelbalance 命令来检查它。

lncli --network=regtest --rpcserver=localhost:10008 --lnddir=./

--tlscertpath=./tls.cert 通道平衡

瞧，我们的 300 satoshis 已经转移了。

您已成功连接两个运行在同一个 regtest BTC 网络上的 LND 节点，在它们之间打开通道，并通过支付 BOLT11 发票来交易 BTC。 使用此设置，您可以通过这两个 LND 节点创建无限的真实支付方案。 这使得闪电网络支持的应用程序的后端服务器逻辑的测试、迭代和故障排除变得更加容易。

现在，要连接应用程序中的节点，请查看 LND 的 gPRC 或 RESTful API。 您还可以利用 Alex Bosworth 的抽象层，例如提供更友好 API 的 LN 服务。

LNET

在开发 LN 应用程序时，通常遵循 regtest → testnet → mainnet 方法，但根据您的应用程序大小和要求，添加额外的步骤可能是有意义的。

在 Chaincode Lightning Residency 2018 的最后一天，来自 Blockstream 的 Christian Decker 演示了 lnet。 lnet 背后的目标是简化为应用程序测试初始化​​ LN 网络拓扑的过程。 您需要做的就是以 graphviz 点格式描述网络，lnet 将负责其余的工作。 这个库是建立在 C-Lightning 而不是 LND 之上的，并且不（现在？）提供与旋转你自己的节点一样多的控制、定制和配置——但它确实有助于测试许多节点。

综上所述

随着我继续开发 LightWork 并了解更多关于闪电网络的信息，我将继续分享这些笔记。 在下一篇文章中，我希望详细介绍用于构建 LightWork 对分期付款和取款支持的实际代码片段/实现 - 真实世界的源代码价值超过 1000 字。

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