作者：Tierion
几个月来，我们一直在跟 Lightning Labs 的工程师们开发闪电网络服务身份认证 Token（Lightning Service Authentication Tokens, LSATs）。我们的目标是让用户面对服务端可以验证自己的身份，而无需要求用户创建账户和存储任何用户的数据。LAST 结合了闪电网络上的比特币微支付，以及 402: Payment Required HTTP 状态码、macaroons 以及身份验证头这样的标准。今天我们将推出一系列的开源工具，让开发者们可以创建自己的 LSAT 应用程序。
背景
身份验证和授权是许多互联网和手机应用的前提。身份验证确定是谁在发出请求，而授权则为用户设定许可。
现在的身份验证实现有两个显著的缺点。其一，它们依赖于第三方来存储敏感数据。这些信息经常遭到窃取或泄露，让用户处于风险之中。其二，用户的真实身份常常被身份验证关联起来。将你的真实身份绑定到第三方的身份验证服务（比如 Google 和 Facebook），会暴露你在使用什么服务、使用的频率如何。
在 2019 年，Tierion 开始开发这些问题的解决方案。我们推出了 Boltwall，一种用于部署闪电网络付费服务的中间件。Boltwall 的初版使用了一种不记名的凭证，叫做 “macaroons”（直译为 “马卡龙”），是关联到闪电网络发票的。请求会基于发票是否得到支付而得到许可。
几个月后，Lightning Labs 的 CTO Olaoluwa Osuntokun 提出了他称为 “闪电网络服务身份认证 Token” 的提议。虽然 Boltwall 是独立开发的，LSAT 演讲中描述的动机非常契合我们的目标：将闪电支付用于身份验证，使身份验证不依赖于个人和隐私信息。
我们意识到，有必要形成单一一个标准。在 Lightning Labs 发布他们自己的实现之后，我们决定朝着同一个目标齐头并进。我们跟 Lightning Labs 的工程师们一起优化 LAST 标准、将 Boltwall 迁移到兼容 LSAT，并开发了一个工具箱，让开发者们可以在自己的应用的使用 LSAT。
什么是 LSAT？
一个 LSAT 就是一个 HTTP 头，编码了一个 macaroom 和相应的闪电发票。该闪电发票的支付证据，是产生一个有效的 LAST 的基本要求。
LSAT token
一个 LSAT token 由两部分组成：一个 macaroom 和一个支付证据。闪电网络支付提供了一种密码学安全的方式来证明支付。每个发票都会生成一个相应的 32 字节的支付哈希值。这个哈希值是由一个随机的 32 字节的字符串（称为 “原像”）使用 SHA-256 算法生成的。而这个原像，只有在这个闪电发票成功支付后才会揭晓。因为找出原像不可能靠猜，证明只有这个原像才能用来生成这个发票的支付哈希值也很简单。当你成功支付这个发票之后，你拿到了原像，就能生成一个有效的 LAST token 了。
身份验证流程
LSAT 的身份验证流程跟 HTTP 类似。我们用最简单的 LSAT 身份验证流程，来演示一下它是怎么工作的。
- 客户端向一个服务端上的受保护路由发起一个请求，无需任何身份验证。
- 服务端返回一个带有
402: Payment Required的响应（详见： IETF RFC 7231）。 - 响应也包含一个 WWW-Autheneicate 头（RFC 2617）。它其实是对客户端的一个 “挑战”，指明类型（LSAT）以及必须满足的编码条件：一个 macaroon 和一个发票。
- 客户端支付发票，获得 32 字节的原像。
- 然后，原像和来自原本的 WWW-Authenticate 头的 macaroon 编码成一个 token。客户端在带有类型前缀 “LAST” 的 Authorization 头中发送这个 token。
任何读到这个请求的人，都可以通过验证原像与 LSAT 中编码的哈希值的关系，来校验支付。Macaroon 文件中也可以编码其它的 caveat（说明）。说明指示了 token 使用的进一步限制，例如超时时间、请求来源、服务层级，等等。Macaroon 也支持 “委托”。所以客户端可以在他们的 LSAT 中加入说明（附带更严格的条件），例如更低的服务层级，或者更快的超时时间。然后，修改过的 LSAT 就可以借给另一个人，让 TA 使用相同的服务。
Chainpoint 的机器间支付
Tierion 从 2019 年中开始开发基于闪电网络的身份验证技术，同时设计了完全比特币原生的一种新版 Chainpoint Network。
Chainpoint 让开发者可以铆定数据到区块链上，创建一个时间戳证明。一个由节点组成的网络会收集和汇总哈希值，然后发送锚定交易到区块链上。Chainpoint 的运营者需要运行这项基础设施的激励和支付机制。链上的比特币支付行不通，因为比特币交易的手续费较高，而且吞吐量有限。
闪电网络让每一个 Chainpoint Core 节点都可以为提交一次哈希值收取一次微支付。有了 Boltwall 赋能的 LAST，Core 节点可以为任何想要提交哈希值的客户端发送一个 LAST 挑战。在支付之后，客户端在带有 LSAT 的许可请求中提交一个哈希值。这让每一个 Core 节点都能为自己的服务验证支付。客户端的开销，相比于他们自己用比特币交易在链上锚定数据，是微不足道的。
再加上 Loop Out 这样的服务，每一个 Core 节点都可以将从闪电支付中赚取的比特币转移到自己的链上钱包、为锚定交易支付手续费，从而创建一个 完全闭环的、比特币原生的生态系统。
带有 HODL 发票的一次性 token
敏锐的读者可能已经注意到了，仅仅使用一个支付过的发票来授权哈希提交会出现一个大问题：用户只要支付一次，就能无限次提交哈希值。在一个分布式网络中跟踪发票和哈希值提交请求的关系是不现实的。相反，我们使用另一个闪电网络原生的协议来跟踪状态：HODL 发票。对 HODL 发票的原生支持已经直接做进了 Boltwall 的 LAST 实现中，所以别的项目也可以直接使用。
HODL 发票工作的原理是，它们不是自动完成的（跟常规的发票不同）。在 支付者 支付之后，接收者 可以验证支付，但资金还不可用。当一个预定的原像向 接收者 揭晓时，结算才发生。要是没有揭晓，资金会退还给 支付者。HODL 发票有许多用途（LND 代码库的 PR 提供了解释和案例），但是在 Chainpoint 中，我们仅仅用来跟踪状态。
在 Boltwall 中，只有携带一个 HODL 发票的 LAST 才会被认为是有效的。未支付的、已经结清的发票，都是无效的。当一个客户端在提交哈希值之前给发票支付了，这个发票和对应的 LSAT 就处于 “held” 状态。如果还没提交哈希值，一段时间后支付会返回。而提交了哈希值之后，发票就会由 Chainpioint 结算、支付原像就会附加到 LSAT 上。因为结算完成的 HODL 发票就会被认为过期了，所以使用这个 LSAT 发起的任何请求都会返回 401: Unauthorized response （未获许可的响应）。
LSAT 工具箱
我们优化 LSAT 的动机不仅仅是为了在 Chainpoint 中使用闪电支付和身份验证。越多应用使用 LSAT，它对每个人都会变得越有用。因此，我们决定开源我们已经开发出的工具箱，让其他人也为自己的应用嵌入 LSAT。以下就是我们已经发布的代码库：
BOLTWALL
Blotwall 支持比特币闪电网络付费和使用 LSAT 的身份验证。用户无需注册账户、API 密钥、信用卡，你就可以直接收费；而且你也不需要存储任何用户数据。你需要的只是在你的 Expressjs 服务端（或类似的 Nodejs 框架例如 Restify）、你想用付费来保护的路由前面加一行代码。任何尝试访问这个路由的客户端都会收到 LSAT。要了解配置、用户、安装和代码文档，请看这个 Boltwall 代码库。
NOW-BOLTWALL
now-boltwall 是一种命令行工具，帮助你简单地部署一个在线的、启用 Boltwall 的服务端，连接到一个运行中的 lnd 实例。它提供了工具来帮助你检索和设置你的 lnd 连接证书、设置你的 Boltwall、甚至可以快速连接到一个 BTCPay 服务端。服务端使用 Zeit’s Now 部署，这是一种免服务端的部署框架，有大量的免费套餐。完整的文件见此处。
LSAT-JS
lsat-js 是一种使用 TypeScript 编写的功能库，兼容大部分现在的浏览器。它提供了工具来开发、解析和验证 LSAT，不论是客户端还是服务端。代码和文档见此处。
LSAT PLAYGROUND
我们甚至开发了一种客户端网页应用，演示了 lsat-js 中所有可用的工具。LAST Playground 包括了代码片段，并且给了你无需撰写代码就能跟 LSAT 交互的渠道。它也提供了一个在线的 demo，你可以使用一个测试网节点来支付、获得使用 Boltwall 保护的一个 API 的限时访问。试用 LSAT Playground，立马上手 LSAT。
结论
比特币引入了原生于互联网的支付系统的概念。闪电网络的创新则展示了这项技术的价值不仅仅是金融交易。LSAT 向着一个我们不需要信任第三方来保管我们的私人信息、用户拥有更安全和隐私的身份验证手段的世界迈出了一步。我们希望 Boltwall 和 lsat-js 能让开发者们更容易基于更好的身份验证基础设施创建自己的应用。
请看看我们在 Github 上的代码库，并给我们反馈！Boltwall 和相关 LSAT 工具的开发是由 Buck Perley 领导的。如果你有问题，请在推特上联系他。
（完）