随着比特币的日益流行,区块链技术作为比特币系统的底层技术也引起了工业界和学术界的广泛关注。由于比特币系统最初设计的限制,系统中一些问题也逐渐显现出来,其中区块扩容的问题尤为突出。为了解决区块扩容的问题,比特币系统提出了闪电网络扩容方案,闪电网络中的用户可以建立离线的支付通道,实现真正无时延的即时支付。闪电网络选择在以太坊区块链链下建立支付通道,搭建离线的支付网络,完成小额快速交易,整个过程除建立和关闭支付通道时需要和链上区块链进行交互确认,其余过程均在链下快速进行,因此大大提高了区块链的交易性能。在建立的闪电网络中,除了需要保证交易能够快速有效地的完成外,还需要保证交易资金的安全,防止某个交易方的恶意操作。因此我们除了需要设计与支付通道建立、使用、关闭相关的合约之外,我们还需要特别考虑阻止作弊的机制,以保证在闪电网络中交易的安全性。除了点对点支付之外,我们还考虑到了跨节点多跳支付机制,能够保证交易双方在没有建立直接支付通道的情况下,通过路由机制,找到一条可达的支付路径,实现跨节点多跳支付。基于对比特币闪电网络的研究分析,本文在以太坊区块链上实现了闪电网络的基本功能,涵盖了点对点支付、防止交易作弊和跨节点多跳支付三种支付应用场景。本文主要完成了以下工作:第一部分是对闪电网络基本功能进行了分析研究,并提出了包含三种支付场景的闪电网络架构;第二部分是闪电网络功能模块的设计与实现,主要包括用户管理、通道管理和智能合约三大模块;第三部分是闪电网络的整体测试,不仅包含了对闪电网络基本功能如建立用户、建立支付通道等的测试,还针对提出的三种支付应用场景进行了测试,以及对性能优化的效果进行了测试。本文以比特币区块链闪电网络技术原理为基础,在以太坊区块链上设计并实现了自己的闪电网络。使得交易用户可以通过在链下建立支付通道进行小额快速安全支付,并且可以通过路由机制,实现跨节点多跳支付。测试结果表明,闪电网络能够在保证资金安全的情况下,大幅度提高以太坊区块链的交易性能,达到实时交易的效果。