LNP Node: Lightning Network Protocol Node

LNP Node 是一个全新的 Lightning Network 节点，完全使用 Rust 从零开始编写。实际上，它是一套能够运行 Lightning Network (LN)（按照 BOLT 标准）和通用闪电（代号为 "Bifrost"）：对闪电网络协议进行全面重构，支持 Taproot、Schnorr 签名、RGB 资产、DLCs、多对多通道、通道工厂/通道可组合性以及许多其他高级功能。LNP Node 使用 Internet2 网络协议和特别设计的微服务架构进行操作。

人们可能会问：另一个 LN 节点？为什么我们需要它？以及这个闪电网络协议 (LNP)、Internet2 网络和 Bifrost 带来的闪电通道泛化是什么？

闪电网络协议 是 "正常"（或 "传统"）闪电网络和Bifrost 的统一：一系列在比特币协议（BP）之上运行的协议，共同组成 LNP/BP 技术堆栈。

Internet2 是一组在网络安全通信中保留大部分隐私和匿名性的最佳实践。它支持 P2P 和 RCP（客户端-服务器）操作，并代表闪电风格的 Noise_XK 加密通信（而不是 SSL/TLS）以及用于客户端-服务器通信的加密 ZeroMQ。这允许避免与集中式证书授权机构、纯文本低效的 JSON/XML RPC 或网络服务协议相关的常见陷阱。P2P 层是 BOLT-8 的提取，部分来自 BOLT-1，扩展到支持任意消息、RPC、P2P 以及在 TCP/IP、TCP/Tor、UDP、ZeroMQ 和高延迟通信通道（网状/卫星网络）上的发布/订阅 API，并实现端到端加密。它是 100% LN 兼容的（在这个意义上，闪电网络实际上是运行在这个协议上），但允许比当前 LN 使用更多的功能。该协议被定义为 LNPBP15-19 标准，它是 BOLTs 的严格扩展。换句话说，使用这个协议，你可以进行任意消息（并构建不需要中央权威机构（如 DNS、SSL、IP 地址）的复杂分布式系统），因此在我们 LNP/BP 协会中，我们将其用于所有地方，甚至用于微服务之间的内部通信。

冰河是一种模块化和可扩展的方式，用于定义支付通道，这样您可以轻松地向承诺交易添加新的交易输出，从HTLCs切换到PTLCs支付，使用taproot并进行大量实验，而不必每次都发明新的消息和标准：对等方正在使用冰河通过部分签名交易协商通道和交易结构。

这两个协议的想法都来自Maxim Orlovsky博士、Christian Decker博士和Giacomo Zucco在2019-2020年的讨论，并由Maxim Orlovsky作为LNP Core Library的一部分实现。我们建议您观看关于LNP Node的Potzblitz和LNP/BP网络演示，以深入了解这些主题。演示文稿幻灯片也可用。

• LNP/BP去中心化解决方案
• 闪电网络的未来（来自Postblitz演讲的幻灯片）

理由与特性

现有闪电节点实现的问题在于，它们对诸如

• 未来LN升级（通道工厂、支付点、Taproot）等内容的扩展性非常有限，因为它们没有以良好的方式将网络通信、通道操作和通道参数分开，这样就可以替换HTLCs为支付点，使用某些扩展/模块等；
• LN之上的协议（第3层），如RGB、DLCs或提议的Lightspeed协议，需要修改承诺交易的结构；
• 自定义非支付通道类型，例如使用Storm的无需信任存储
  或使用Prometheus进行计算。

我们将构建这种丰富功能的闪电网络所需扩展命名为“冰河”。通过这个项目LNP/BP标准协会试图构建一个具有可扩展性和高度模块化架构的LN节点，利用最先进的Rust方法，如

• 移动、云和Web就绪，由于特别设计的微服务架构
• 通过Docker化在单独进程级别实现可扩展性（每通道可扩展性等）
• 快速且高效的ZeroMQ用于API和IPC。

这个新节点将被用来实现

• 双向通道
• 通道工厂/多对等通道;
• 支付点;
• LN上的DLCs;
• RGB智能合约（客户端验证的智能合约系统）；
• 未来的Storm - 存储 & 消息状态通道；
• 未来的Prometheus - 高负载计算状态通道；
• Lightspeed支付协议;
• Schnorr's/Taproot.

设计

方法

节点（与其他由LNP/BP标准协会和Pandora Core公司子公司维护的节点一样）由多个微服务组成，通过ZMQ RPC接口相互通信。

代表节点的微服务集可以运行为

1. 桌面或服务器上的单个守护进程进程；
2. 基于Docker的守护进程云，每个微服务一个，具有实例可扩展性和地理分布式环境；
3. 单个移动应用程序中的线程；
4. 甚至不同节点可以在它们的服务之间组合成单个可执行文件/移动应用程序；
5. 所有P2P通信都是端到端加密的，并通过Tor工作。

其他由LNP/BP标准协会设计和维护的具有相同架构的节点包括

• RGB Node用于在比特币和闪电网络上运行RGB智能合约
• BP Node 用于比特币区块链索引（你可能认为它是更高效的 Electrum 服务器替代品）

其他第三方提供自己的节点

• MyCitadel 比特币、LN & RGB 功能钱包服务，支持其他 LNP/BP 协议；
• Keyring 用于管理私钥账户、存储和签名，支持 miniscript 和 PSBTs。

LNP Node 架构细节

LNP Node 的整体架构如下

有关节点中使用的服务总线的更多信息

项目组织 & 架构

• cli/ – 通过 RPC 与 LNP Node 通信的命令行 API（见下文）；
• rpc/ – 控制 LNP Node 的 RPC 客户端库；
• src/ – 主节点源代码
  • peerd/ – 使用 LNP 在闪电网络对等网络内管理对等连接的守护进程；
  • channeld – 管理通用闪电通道及其扩展的守护进程；
  • lnpd – 初始化新通道和连接的守护进程；
  • routed – 管理路由和八卦的守护进程；
  • watchd – 监视链上交易状态的守护进程；
  • signd - 管理密钥派生和签名的密钥管理；使用 Descriptor Wallet 库。

每个守护进程（更准确地说，“微服务”，因为它可以作为线程运行，而不是必须作为进程）或其他二进制文件（如 CLI 工具）都遵循相同的模块/文件命名组织概念

• error.rs – 守护进程特定的错误类型；
• opts.rs – CLAP 参数和守护进程配置数据；
• runtime.rs – 单例管理主守护进程线程和保持所有 ZMQ/P2P 连接和套接字；通过它们接收和处理消息；
• automata/ - 实现不同操作工作流程的状态机；
• index/、storage/、cache/ – 存储接口和引擎；
• db/ – 如果需要，特定的 SQL 架构和代码。

构建和使用

依赖项

要编译节点，请安装 cargo

sudo apt install -y build-essential
cargo install --path . --locked --all-features

生成资金钱包（首次使用）

在运行节点之前，需要设置一个 xpriv 来创建资金钱包

lnpd -vvv init

# The prompt shows something like this:
Initializing node data
Data directory '/[DATA_DIR]/.lnp_node/signet' ... found
Signing account 'master.key' ... creating
Please enter your master xpriv:

本地运行

要编译节点，请安装 cargo，然后运行以下命令

sudo apt install -y build-essential cmake libsqlite3-dev libssl-dev libzmq3-dev pkg-config
cargo install --path . --locked --all-features
lnpd -vvv

在 docker 中运行

docker build -t lnp-node .
docker run --rm --name lnp_node lnp-node

通信方式

• Freenode 上的 IRC 频道
  • #lnp-bp：关于此和其他 LNP/BP 项目的讨论
  • #rust-bitcoin：在这里你可以获得 rust-lightning 的一般支持
  • #lightning-dev：在这里最好提问关于闪电网络的通用问题
  • dr_orlovsky：我在 IRC 上的账户
• 闪电黑客日 Mattermost 频道：https://mm.fulmo.org/fulmo/channels/x-rust-ln-node