摘要
基于区块链的加密货币需要消耗大量的计算和通信成本来达成全网共识，因此在交易吞吐量和交易延迟上受到严重限制。解决这个问题的方法之一是支付通道技术，它允许网络中的两个对等节点之间无需消耗太多区块链资源就能进行无限次数的原子无信任支付。所有对等节点和网络中的支付通道可以形成一个支付通道网络，它可以使两个对等节点之间通过一系列首尾相连的中间通道进行支付，从而无需在每两个节点之间建立直接的支付通道。在这个过程中，中间节点对交易进行转发时需要锁定资金，因此他们需要对发送方进行收费作为转发资金的报酬。但是，目前中间节点的收费策略随着支付通道网络的不同而变化，并且现有的工作没有完整的路由方案来为多种收费的支付通道网络中的用户提供最佳路径。 本文针对现有工作的不足，实现了一个专注于多种收费的支付通道网络路由的通用框架。主要创新的研究内容包含以下几点： （1）设计了一个在支付通道网络中处理多种收费的路由框架。该框架把收费策略建模成四种不同的类型，分别是固定收费，比例收费，不平衡收费和时间价值收费，该框架允许支付通道网络动态增加或删除某些收费以达到兼容或者其他需求。 （2）设计了一种改进的多权重定向Dijkstra算法--MYPBT，用于寻找最佳的路径。该算法把路径权重分成静态权重和动态权重，静态权重处理固定收费、比例收费、不平衡收费，动态权重处理时间价值收费，并用递增累加的方式计算路径的距离。 （3）在实际应用中通过使用前节点栈的方式对冗余路径进行存储，并根据容量约束对路径进行回溯以达到在没有可用冗余路径时重新寻找路径的目的，这两种策略可以在实际应用中增加支付的成功率。本文的算法和框架适用于不同类型的支付通道网络，并可以很方便地部署到大多数使用HTLC的支付通道网络中，例如闪电网络和雷电网路。 本文在模拟的支付通道网络拓扑和真实的闪电网络拓扑上做了大量实验对本框架进行评估。本文使用闪电网络现有的四种寻路方案和其他三种原始的寻路方式将本文的框架进行了对比，实验证明本框架在时间和经济效益的整体性能方面具有较高的提升。
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