如何构建出LightWork Web应用程序

在这一周中，在构建LightWork Web应用程序的第一个版本时，我遇到了一些架构问题，主要与处理ln节点和我的Web应用程序之间的bolt11发票（core to ln）有关。在经历了（大部分）这些障碍之后，我想我会写一些关于开发一个由LN驱动的应用程序以及如何减少大家在开发时遇到的主要障碍。

应用程序栈

现在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，后端主要是基于RESTful或GraphQL的API。

为应用程序添加Lightning Network支持，通常会向应用程序堆栈引入两个部分：比特币节点和Lightning Network节点。

对于比特币，有几个节点实现可供使用，其中两个最广泛接受的方式是：

· 比特币核心-比特币

· BTCD-BTCD

根据社区共识、网络上活动节点的数量以及各自代码存储库的维护统计，很明显比特币核心是最广泛使用和维护更好——也是我们将要使用的方式。

在Lightning Network方面，有（目前）三个兼容的客户端都遵循相同的BOLT规范：

1. C-Lightning（用C编写）

2. LND（用Go编写）

3. Eclair（用Scala编写）

你应该评估每个客户端，并决定那个是对你最有意义。我以前曾亲自使用过C-Lightning和LND，但也听说过有关ECLAir客户的很多事情。对于lightwork，我决定使用lnd，因为它提供了一个友好易用的grpc/rest api，以及现成的Neutrino light客户端支持（现在是testnet）。

是时候启动和运行节点了。

比特币核心设置

当前的比特币主网区块链大约有260GB的数据，挖掘了约55万个区块。由于我们的lnd节点依赖于访问底层链来打开和关闭通道事务，因此在本地机器/笔记本电脑上运行一个完整的节点似乎是一项巨大的任务。这不仅是1/4TB的数据，而且完全同步还需要几个小时（取决于您的连接，可能需要几天时间）。

比特币也有一个testnet3网络，允许开发者在不影响主网的情况下测试新功能和对协议的更改。这对于开发人员在比特币上构建应用程序和服务也很好，因为比特币能够使用无价值的TestNet BTC币测试端到端的流量。测试网的容量较小大约25GB和大约有144000个区块。如果您所要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。这就是为什么比特币核心给了我们另一个网络，这一个叫regtest（simnet为btcd用户）。

RegTest是区块链的一个测试应用版本，考虑到它的唯一目的是允许在协议上进行更快的开发，作为该节点的管理员，您可以即时地挖掘任意多个区块。我在开发时使用了我的regtest网络，只占用了大约37MB容量。这更符合我们想要的。

安装比特币核心节点

以下说明用于在MacOS系统上运行比特币。

如果您还没有安装，请运行以下命令在您的环境中安装比特币核心：

curl -O https://bitcoin.org/bin/bitcoin-core-0.17.0/bitcoin-0.17.0-osx64.tar.gz

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

现在，您可以使用以下方法打开tarball：

tar -zxf bitcoin-0.17.0-osx64.tar.gz

随后使用以下方法使bitcoind二进制文件可用：

sudo mkdir -p /usr/local/bin

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

删除文件，您可以删除下载的文件夹：

rm -rf bitcoin-0.17.0*

您现在应该可以完全访问计算机上的bitcoind和bitcoin-cli命令。

节点配置

比特币核心完整节点有许多配置选项，因此每次运行二进制文件时，不要在命令行上传递所有这些参数，建议您使用bitcoin.conf配置文件。

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

下面是一个配置文件示例，其中包含运行regtest节点（并连接到LND节点）的（必要）参数：

# Daemon Options

server=1

# Network OpTIons

regtest=1

# RPC OpTIons

rpcport=8332

rpcuser=USERNAME_HERE

rpcpassword=PASSWORD_HERE

# ZMQ OpTIons

zmqpubrawblock=tcp://127.0.0.1:28332

zmqpubrawtx=tcp://127.0.0.1:28333

为了简单起见，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系统中，该文件夹位于〜/ 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，您可以运行以下步骤进入同一个Bitcoin目录，并使用新创建的配置文件启动节点守护程序：

cd ~/Library/Application Support/Bitcoin

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

您应该看到类似于的输出：

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。

当您第一次运行bitcoind时，它会自动为您创建一个钱包。所以在这一点上，任何通过采矿奖励获得的BTC都将被发送到这个钱包。为了挖掘regtest块，只需运行bitcoin-cli就可以生成100，其中100是要挖掘的区块数。如果您运行bitcoin-cli getwalletinfo，您现在将拥有“余额”下的值。这些是regtest BTC硬币，非常适合测试Lightning Network应用程序。现在我们已经运行了比特币核心守护程序并且我们知道如何挖掘regtest块，现在是时候设置我们的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。但是为了可以向网络周围发送资金，您必须有另一个节点发送到或请求。一种方法是将具有不同比特币核心和LND节点的多个VPS盒旋转起来，然后在两个VPS盒之间打开通道。另一个更简单的方法是让多个LND实例在您的机器上运行，连接到一个您完全控制的比特币regtest节点。用户可以在单个环境中运行他们想要的多个LND节点，只有三个要求：

每个节点都必须有自己的专用数据目录

每个节点都必须有自己的gRPC / REST端口

每个节点必须有自己的一组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（NODE A），因此我将其克隆到〜/ Library / Application Support / Lnd Test（NODE B）中。

节点配置

与比特币核心类似，LND节点接收称为lnd.conf的配置文件。为了运行两个节点，我们需要两个文件，放在每个相应的数据目录中，配置节点以连接到正确的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 Settings

debuglevel=debug

debughtlc=true

alias=YOUR_NODE_NAME

maxpendingchannels=10

color=#eeeeee

rpclisten=0.0.0.0:10009

restlisten=0.0.0.0:8080

listen=9735

externalip=127.0.0.1:9735

datadir=。/

datatlscertpath=。/tls.cert

tlskeypath=。/tls.key

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

# Bitcoin

bitcoin.active=1

bitcoin.regtest=1

bitcoin.node=bitcoind

# Bitcoind

bitcoind.rpcuser=USERNAME_HERE

bitcoind.rpcpass=PASSWORD_HERE

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设置匹配。

除连接端口外，NODE B将具有基本相同的配置设置。更具体地说，rpclisten，restlisten，listen和externalip属性都接收新端口。

# LND Settings

debuglevel=debug

debughtlc=true

alias=YOUR_NODE_NAME

maxpendingchannels=10

color=#eeeeee

rpclisten=0.0.0.0:10008

restlisten=0.0.0.0:8090

listen=9736

externalip=127.0.0.1:9736

datadir=。/

datatlscertpath=。/tls.cert

tlskeypath=。/tls.key

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

# Bitcoin

bitcoin.active=1

bitcoin.regtest=1

bitcoin.node=bitcoind

# Bitcoind

bitcoind.rpcuser=USERNAME_HERE

bitcoind.rpcpass=PASSWORD_HERE

bitcoind.zmqpubrawblock=tcp://127.0.0.1:28332

bitcoind.zmqpubrawtx=tcp://127.0.0.1:28333

此时，我们有两个LND节点在不同的数据目录上运行，具有自己的一组TLS证书和身份验证宏，并在不同的端口上运行。是时候启动网络了。在两个单独的终端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。运行以下命令以创建钱包。对于NODE A，我们只需要运行create命令，如下所示：

lncli --network=regtest create

对于NODE B，我们必须传递更多属性：

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

添加的属性是为了确保第二个lncli调用与在端口10008上运行的NODE B通信。运行钱包创建过程并为每个钱包创建自己的密码。

请注意，一旦您创建了钱包，您只需运行unlock命令即可开始工作。

LND节点实际上做了很多，并且要了解它的所有功能，请转到LND的文档或运行lncli --help来查看几个命令。一些更广泛使用的是：

# Wallet balance， in Satoshis

lncli walletbalance

# Balance of all channels combined， in Satoshis

lncli channelbalance

# Generate Invoice

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

# Pay Invoice

lncli payinvoice lnbcrt10u1pdlyp6fpp50xvlxjg.。.

# Connect to specific node URI

lncli connect 03fbe39af6166273.。.@127.0.0.1:9735

# Open channel with to specific node

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使用一些实际的regtest BTC。

将regtest BTC从比特币核心发送到LND节点

您可以使用bitcoin-cli工具将已开采的regtest BTC发送到NODE A.首先从NODE A内部生成一个新地址：

lncli --network=regtest newaddress np2wkh

然后转到比特币核心并将一些regtest BTC发送到该地址。确保生成几个区块以进行挖掘并确认交易。

# Send 250 BTC to the LND Address

bitcoin-cli sendtoaddress 2MuKLyJQn2UQ2BaVotWpCKAfXpkrsa96eL7 250

# Mine Blocks

bitcoin-cli generate 10

现在回到NODE A，我们可以获得我们的钱包余额，并看到我们的BTC已正确转移。

在两个lnd节点之间打开通道

既然我们在NODE A内有了BTC，我们就可以让NODE B为节点A创建一些付款请求。作为Lightning网络规范的一部分，如果节点想发送和接收Satoshis，则需要与其他节点打开通道（通过其他间接节点路由发票为C我们可以在真实的网络场景中使用，而不是在我们的两节点lnd regtest网络中）。

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

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

--tlscertpath=。/tls.cert getinfo

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

要在节点之间打开通道，首先我们需要连接它们。使用NODE B的URI在NODE A上运行以下命令。

lncli --network=regtest connect 0394ed661ff.。.92f446@127.0.0.1:9736

我们仍然没有开通任何渠道，因此即使我们尝试支付发票，我们也会遇到路由问题：

作为开通渠道的一部分，LND将在链上创建一个资金交易，设置一定数量的satoshis来锁定这个新创建的频道。

lncli --network=regtest openchannel NODE_PUB_KEY amount

要使资金交易有效，您需要运行比特币-cli生成10才能在比特币核心中挖掘更多的区块。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 listchannels

处理发票（BOLT11付款请求）

既然NODE A已经获得了一些regtest BTC的资助，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Lightning Network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NODE B，生成300 satoshis的发票，其中包含‘测试’的说明：

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

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

突出显示的部分是BOLT11付款请求哈希。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NODE A，我们可以支付这个新创建的发票，并通过我们刚刚打开的通道通过Lightning Network路由付款。

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

NODE B现在应该在通道的一侧列出300个satoshis。我们可以使用channelbalance命令检查它。

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

--tlscertpath=。/tls.cert channelbalance

瞧，我们的300个satoshis已被转移。

您已成功连接在同一regtest BTC网络上运行的两个LND节点，在它们之间打开了一个通道，并通过支付BOLT11发票来交易BTC。通过此设置，您可以通过这两个LND节点创建无限的实际付款方案。这样可以更轻松地对Lightning网络驱动的应用程序的后端服务器逻辑进行测试，迭代和故障排除。

现在，要与应用程序内的节点连接，请查看LND的gPRC或RESTful API。您还可以利用Alex Bosworth的抽象层，例如LN Service，它可以提供更友好的API。

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，添加额外步骤可能是有意义的。

在2018年Chaincode Lightning Residency的最后一天，来自Blockstream的Christian Decker演示了lnet。 lnet背后的目标是简化初始化LN网络拓扑以进行应用程序测试的过程。您需要做的就是以graphviz点格式描述网络，lnet将负责其余部分。这个库是基于C-Lightning而不是LND构建的，并没有（但是？）提供与旋转您自己的节点一样多的控制、定制和配置—但它确实有助于使用许多节点进行测试。

结论

我将继续分享这些笔记，因为我将继续开发LightWork并进一步了解Lightning Network。在下一篇文章中，我希望详细介绍用于构建LightWork对分期付款和提款的支持的实际代码片段/实现——真实世界的源代码比1000个单词更有价值。