摘要：BitMEX 研究团队对闪电网络路由费的市场动态以及为闪电节点运行者提供流动性的财务激励进行了研究。我们发现了通道流动性提供者的闪电路由费和投资回报之间的相互关系和平衡，这是网络面临的一个主要挑战，而不是路由问题的计算机科学方面。我们总结，如果闪电网络扩展（至少在理论上）、更大范围金融市场的环境（例如利率变化和投资者气氛）有机会影响闪电网络费的市场。但是，无论现时的经济环境如何，我们认为从长期来看，竞争将是价格的主要推动因素。进入市场的低壁垒，可能意味着平衡点将有利于用户和低手续费，而不是流动性提供者的投资回报。
概述
我们首次写关于闪电网络的文章是在 2018 年 1 月，当时主要是理论性的。现在，随着闪电网络从抽象的概念转入试验，我们认为是时候再次进行审视了。本报告的主要重点是从金融和投资角度分析闪电网络，尤其是闪电网络提供者的收费和激励。 我们不会对技术的其它方面进行研究。
路由问题
闪电网络的批评者通常指出路由是个主要问题，通常被称为 “一个尚未解决的计算机科学问题”。总的来说，我们并不完全同意对路由问题的这种定性，并且不认为路由的计算机科学将会是一个主要挑战，在从不同通道中找到路径进行支付可能相对简单直接，并且跟其它 P2P 网络相似，比如比特币。
不过，我们确实认为流动性提供与支付路由的财务和经济方面之间的互动或平衡是它的一个主要挑战。闪电网络运行者需要通过路由费获得激励才能提供充分的流动性，从而让支付顺利地进行。流动性需要明确地分配至有需求的通道，而识别这些通道可能具有挑战性，尤其是有新的商家进入网络时。在确保网络对于用户来说手续费较低，以及确保手续费足够高能够对流动性提供者产生激励之间的这种平衡，可能将会是一个主要问题。正如我们在本文中将会进一步说明，此问题的重要性以及市场进行清算的费率，可能取决于经济环境。
闪电网络手续费市场动态
对于链上比特币交易，用户（或他们的钱包）确定进行支付时每笔交易的手续费，然后矿工试图通过选择每单位区块重量手续费较高的交易生成区块，以最大程度提高手续费收入。相反，闪电网络目前似乎是以另外一种方式运行，路由节点运行者设定手续费，然后用户为他们的支付选择路径，选择通道以最大程度降低手续费。对于闪电网络，最初是由供应商设定手续费，而不是用户。因此闪电网络可以提供一种优越的收费架构，因为供应商提供的是专门化服务，并且供应商之间（而不是普通用户）就费率展开竞争是更加适当的，其中优先考虑的是简单性。
在闪电网络中，有两种路由费节点运行者是必须注明，即基础费和费率。
两种闪电网络费
| 手续费类型 | 说明 | 惯例 |
| 基础费 | 每次通过通道为一笔支付提供路由收取的固定手续费 | 以 Satoshi 的千分之几表示。
例如，基础费 1,000 是指每笔交易需要 1 Satoshi。 |
| 费率 | 根据支付的价值按百分比收取手续费 | 以转账的 Satoshi 的百万分之几表示。
例如，费率 1,000 是指 1,000/1,000,000，即通过该通道转账价值的 0.1%。相当于万分之 10。 |
投资资金
为了为路由支付提供流动性以及赚取手续费收入，闪电节点运行者需要在支付通道内锁定资金（比特币）。
两种通道容量
| 说明 | 创建 | |
| 入站容量 | 入站流动性，是指节点的支付通道内可以用来接收入站支付的资金。
这些资金是由闪电网络中的其它参与者拥有。 如果支付通道关闭，这些资金不会退还给节点运行者。 |
可通过以下两种方式之一创建入站余额：
* 当另外一个网络参与者利用该节点开放一个支付通道时 * 当节点运行者通过现有通道进行一笔支付时 |
| 出站容量 | 出站流动性，是指节点的支付通道内可以用来进行出站支付的资金。
这些资金是由节点运行者拥有，并且是他们投资资金的一部分。在考虑出站余额总额的同时，节点运行者可能会考虑其它投资的机会成本。 如果支付通道关闭，这些资金将会退还给节点运行者。 |
可通过以下三种方式之一创建出站余额：
* 当节点运行者利用其它网络节点开放一个支付通道时 * 当节点运行者通过现有通道接收一笔支付时 * 当通过节点为支付提供路由并且收到手续费时 |
通道入站和出站容量的图示说明
（资料来源：比特币闪电钱包）
（注：橙色余额是入站容量，蓝色余额是出站容量）
闪电手续费市场的运行
要成为一个成功的路由节点比想象的要难。截至编写本文时，根据 1ml.com 的数据，目前有 7,615 个公共闪电节点。但是，在管理节点、重新平衡通道和以合适的方式设定手续费方面，其中只有几百个节点在提供流动性方面做得不错。
节点运行者可能需要：
- 调整费率和基础费，监测调整的影响，以及针对最优收入最大化设置进行校准
- 分析网络并且寻找有较高支付需求、连接不佳的闪电节点，例如新的商户
- 分析手续费市场，不仅仅是针对整体网络，还有正在瞄准的高需求低容量路径
- 持续监测和再平衡自己的通道，以确保有充足的双向流动性
- 针对最新的通道状态实施定制的备份解决方案，以便在节点计算机崩溃时为资金提供保护
目前，没有能够实施上述功能的自动化系统。如果这一点不改变，可能需要成立专门的企业，为闪电网络提供流动性。但是，与流动性一样，克服这些技术问题面临的挑战并不一定意味着支付将变得非常困难或昂贵。这些技术挑战可能只会调整均衡市场费率。克服这些问题的难度越高，通道运行者将会获得的潜在投资回报就越高，同时解决这些问题的激励也越大。推动闪电网络成功的将会是需求，而不是节点运行者面临的挑战。
为了让闪电手续费市场有效运行，节点运行者可能需要根据竞争格局调整手续费，这可能以算法为基础或者是一个手动过程，目标是手续费收入最大化。为了模拟最终可能形成的标准做法，BitMEX 研究团队对此进行了试验，在为期三个月的时间内对我们其中一个节点的费率进行了修改，具体情况如下文所述。
费率试验
BitMEX 研究团队决定进行一次基础试验，以测试和评估手续费市场的状态，尽管闪电网络目前仍处于新生状态。我们搭建了一个闪电节点，并且定期修改费率，试图判断哪些费率将会使手续费收入最大化，正如随着闪电网络规模化节点运行者最终预期将会采取的做法那样。
我们采用下文的散布图对我们通过一个节点进行的基础非科学分析进行了说明。它似乎显示目前费率确实对闪电节点的手续费收入存在影响。当费率从 0 一直提高至大约万分之 0.1 个时，每日手续费收入呈现出快速加速的现象。一旦手续费提升至此费率上方，平均每日手续费收入呈现出逐渐下滑的趋势。因此，根据本次试验，似乎收入最大化的费率大约是万分之 0.1 ，与其它支付系统相比较，该费率无疑是非常低的。不过，当然这只是一个中继段的手续费，一笔支付可能有多个中继段。与此同时，目前闪电手续费市场几乎不存在，实际上 BitMEX 研究团队可能已经是通过改变手续费对经济收入最大化的行为进行了有意义的试验的为数不多的闪电节点之一。一旦该网络规模化并且其他参与者也尝试最大化收入，手续费市场的情况可能会很不同。因此本次操作只能视为是一次说明性试验，而不是对闪电手续费市场进行的具体揭示。
闪电节点每日手续费收入与费率对比
（资料来源：BitMEX 研究团队）
（闪电手续费收入数据图——备注和说明：
* 从 2018 年 12 月 31 日至 2019 年 3 月 24 日的每日数据
* 数据来自一个闪电节点
* 整个期间的基础费为 0
* 投资回报数据不包括链上比特币交易手续费，当包括手续费影响时，除最优费率外所有组别都将显示负的投资回报
* 数据包括工作日和周末，一般来说闪电网络流量在周末要低很多
* 费率每天在 UTC 时间 21:00 左右变更。每天降低费率，在经过几天下调后跳升至费率区间顶部，然后开始下一个费率下调周期。这样操作是因为有些钱包（例如移动钱包）不是每次尝试通过节点为支付提供路径时都会查询费率，因此在上调费率时，很多支付都会失败。例如，当开放从一个移动钱包到闪电节点的一个通道，然后上调费率并且立即尝试进行支付时，该支付通常会失败，因为钱包尝试按照之前很低的手续费进行支付。我们认为，为了让闪电网络手续费市场有效运行，节点运行者可能需要定期变更手续费，因此钱包可能需要更频繁地查询费率。
* 手动进行通道再平衡，每两周一次。每次花费时间大约30分钟
* 闪电节点运行的是 LND，软件每两周连接主机更新一次
* 大约 30% 的通道（按价值）是用 Autopilot 开放，其余 70% 是手动开放
* 投资回报的计算是采用网络每天的出站通道容量，根据每日手续费收入对投资回报进行年化处理，然后根据特定区间内某个费率的所有天数计算一个简单的平均值
* 数据只是基于一个节点以及该节点特定的通道集，其它节点运行者的体验可能会有很大不同
* 我们曾尝试用我们的公共节点进行此试验，但是手续费收入过于分散，一些网络参与者定期支付明显高于公布的费率的手续费金额，使得数据不可靠
* 遗憾的是我们两个轴都需要采用对数刻度。在费率方面，我们不确定收取什么样的费率，甚至设定哪个数量级，因此我们尝试了很大范围的手续费率，从 0.0001% 到 0.5% ，并且对数刻度比较合适。与此同时，每日手续费收入波动很大，范围从 0 Satoshis 一直到超过 3,000 Satoshis 。因此对数刻度似乎最为合适。随着网络的发展并且变得更加可靠，以及手续费市场消息的更加流通，线性刻度可能会变得更加合适。）
手续费收入和投资回报
除了每日手续费收入外，还可以考虑与运行一个闪电节点和各种费率相关的年化投资回报。此投资回报的计算，是对每日手续费收入进行年化，然后除以每日出站流动性。
试验中实现的最高年化投资回报是 2.75% ，而最高手续费组别投资回报大约是1%。对于理论上应属于相对低风险的投资论而言，这似乎是一个具有合理吸引力的回报，至少实时备份闪电通道的能力得到了实施。现有的比特币投资者可能会被这些回报吸引并且为闪电网络提供流动性，或者，美元本位的投资者也可能买入比特币，利用杠杆对冲比特币价格风险，然后尝试赚取闪电网络手续费收入。
不同手续费组别的闪电节点年化投资回报
（资料来源：BitMEX 研究团队）
当然，这些投资回报可能无法激励目前闪电网络中的流动性提供者。目前的节点运行者可能是业余的，当考虑到开放和再平衡闪电通道所需要的链上手续费时，绝大部分节点运行者都在亏损。虽然这种以业余者为基础的流动性可以维持网络一段时间，但是为了满足很多人对于闪电网络的庞大规模要求，需要有潜在的投资回报吸引投资者。
闪电网络手续费和经济环境
在目前的低收益环境下 1% 的投资收益率可能看起来具有吸引力，但闪电网络最初可能很难吸引合适的商业流动性提供者。此领域的投资者一般都寻求高风险高回报的投资，为闪电流动性提供者提供的这种相对低风险低回报似乎是处于另外一个极端。因此可能需要一个新的投资者类别，即与这种情况相匹配的投资者类别。
如果闪电网络达到一个较大的规模，可能这种具有稳定低风险回报、高度流动的投资产品，对于经济环境会比较敏感。
考虑以下情景：
- 美联储基础利率为 1.0%。
- 闪电节点运行者对于他们的出站余额一般赚取 1.5% 的年化投资收益率。
- 由于强大的经济环境和通胀压力，美联储公开市场委员会将利率从 1% 上调至 3% 。
- 由于投资回报更具吸引力，闪电网络节点运行者从闪电网络撤回资金，并且买入政府债券。
- 由于闪电网络中的流动性减少，用户进行支付需要支付更高的手续费，并且闪电网络变得更加昂贵。
不过，如果闪电网络流动性具有足够大的规模，可以适用于上述逻辑，闪电网络就已经是一个了不起的成功。
无风险回报率
在一定程度上，如果闪电网络成熟后，投资者甚至可以将运行闪电节点的投资回报视为比特币的无风险回报率，或者至少是没有信用风险的回报率。在传统金融中，这通常是投资者持有政府债所赚取的回报率，其中政府有支付本金和票息的法定义务以及创造新资金以偿付债券持有人的手段，因此风险接近于零。理论上，经济体中的所有其它投资项目或贷款都有着比此无风险回报率更高的回报。相同的理论也适用于比特币，将闪电节点流动性提供者的回报率视为比特币生态系统内的基础利率。
在未来，如果运行节点中涉及的多数挑战都已经克服，并且存在具有竞争力的手续费设定算法，此闪电网络无风险回报率可能最终由以下方面决定：
- 宏观金融市场环境——利率越高，可能意味着闪电网络无风险回报率就越高
- 对闪电网络交易的需求——需求增加或者资金流动速度加快，应该会提升闪电网络无风险回报率
结论
专业对冲基金和风险资本投资者是否将会像他们在2018年中对待权益证明（PoS）系统的 “抵押即服务”（staking as a service）商业模式那样，对成为闪电网络流动性提供者拥有同样的热情，依然有待观察。虽然闪电网络流动性提供者的投资回报看起来还没有吸引力，但由于该网络正处于它的形成阶段，我们确实看到了这种商业模式中的潜在优点。
我们认为，闪电网络可以轻松达到比特币目前链上交易量的数倍规模，而不会遭遇任何经济手续费市场周期或问题，一切都只是单纯地以业余流动性提供者为基础。但是，如果该网络要达到很多闪电网络拥护者所希望的规模，就需要吸引来自追求风险调整后收益投资收益最大化的渴望收益的投资者的流动性。如果这样，遗憾的是，随着投资环境随时间推移而改变，该网络的手续费市场情况可能会发生显著变化。
但是，建立节点、提供流动性、以及通过减少同行的收入来赚取手续费收入是相对容易。运行节点的经营性通道、流动性提供的程度以及投资回报之间，将会最终在哪里达到平衡，很明显我们不得而知。但是，如果一定要做出猜测，根据闪电网络的架构和设计，我们认为该系统会更倾向用户和低手续费，而不是流动性提供者。
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