03.12 溫故知新之側鏈未來(中)

溫故知新之側鏈未來(中)

3側鏈概述

側鏈本質上是一種跨區塊鏈解決方案,通俗來說,就是將一條鏈上的資產通過技術手段“遷移”到另一條鏈上。以閃電網絡為例,我們可以在比特幣區塊鏈上點對點的發送 BTC,也可以選擇將 BTC 鎖定映射到閃電網絡中,在閃電網絡中進行交易。這裡交易的是閃電網絡中的代幣,可以把它簡稱 LNBTC,可以更快速、低成本的進行交易,關閉閃電網絡通道後可以在主鏈上獲取相應數量的 BTC。

側鏈技術通常具有以下特點:

1、主鏈幣通常通過雙向錨定技術錨定側鏈幣,採用 1:1 的比例或者其他預定匯率。

2、側鏈自己不能產出主幣,只能接受主鏈的輸入,並在自己鏈上生成對應的側鏈幣。

3、側鏈需要足夠的算力和共識保證側鏈的安全。

4、側鏈獨立於主鏈存在,側鏈上發生的任何事情都不會影響主鏈,從而可以保證主鏈安全性。

根據定義只要實現了側鏈協議就可以認為是側鏈,那麼其實任何鏈都可以成為別的鏈的側鏈。

4技術分析

實現側鏈的技術有很多,目前大多是通過雙向錨定的方式進行,當然也有單向錨定的方式去搭建側鏈。二者的區別在於單向錨定往往是有去無回,將比特幣移動到一個單獨的區塊鏈中,這部分資產將再也無法返回;而雙向錨定技術可以使比特幣移動到新的區塊鏈中,也可以再次返回到比特幣上。實現這些原理的技術主要有以下幾點:

4.1單一託管模式

最簡單的實現主鏈與側鏈雙向錨定的方法就是通過將數字資產發送到一個主鏈單一託管方(類似於交易所),當單一託管方收到相關信息後,就在側鏈上激活 相應數字資產。這個解決方案的最大問題是過於中心化。單一託管模式的原理如 下圖所示:

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4.2聯盟模式

聯盟模式是使用公證人聯盟來取代單一的保管方,利用公證人聯盟的多重簽名對側鏈的數字資產流動進行確認。在這種模式中,如果要想盜竊主鏈上凍結的數字資產就需要突破更多的機構,但是側鏈安全仍然取決於公證人聯盟的誠實度。聯盟模式的原理如下圖所示:

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單一託管模式與聯盟模式的最大優點是它們不需要對現有的比特幣協議進行任何的改變。

4.3SPV模式

SPV(Simplified Payment Verification)模式是最初的側鏈白皮書《EnablingBlockchain Innovations with Pegged Sidechains》中的去中心化雙向錨定技術最初設想。SPV 是一種用於證明交易存在的方法,通過少量數據就可以驗證某個特定區塊中交易是否存在。

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如上圖所示,在 SPV 模式中,用戶在主鏈上將數字資產發送到主鏈的一個特殊的地址,這樣做會鎖定主鏈的數字資產,該輸出仍然會被鎖定在可能的競爭期間內,以確認相應的交易已經完成,隨後會創建一個 SPV 證明併發送到側鏈上。此刻, 一個對應的帶有 SPV 證明的交易會出現在側鏈上,同時驗證主鏈上的數字資產已 經被鎖住,然後就可以在側鏈上打開具有相同價值的另一種數字資產。這種數字 資產的使用和改變在稍後會被送回主鏈。當這種數字資產返回到主鏈上時,該過 程會進行重複。它們被髮送到側鏈上鎖定的輸出中,在一定的等待時間後,就可 以創建一個 SPV 證明,來將其發送回主區塊鏈上,以解鎖主鏈上的數字資產。

SPV 模式存在的問題是需要對主鏈進行軟分叉 。

4.4驅動鏈模式

驅動鏈概念是由 Bitcoin Hivemind 創始人 Paul Sztorc 提出的。在驅動鏈中,礦工作為“算法代理監護人”,對側鏈當前的狀態進行檢測。換句話說,礦工本質上就是資金託管方,驅動鏈將被鎖定數字資產的監管權發放到數字資產礦工手上,並且允許礦工們投票何時解鎖數字資產和將解鎖的數字資產發送到何處。礦工觀察側鏈的狀態,當他們收到來自側鏈的要求時,他們會執行協調協議以確保他們對要求的真實性達成一致。誠實礦工在驅動鏈中的參與程度越高,整體系統安全性也就越大。如同 SPV 側鏈一樣,驅動鏈也需要對主鏈進行軟分叉。驅動鏈模式的原理如下圖所示:

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5側鏈優勢劣勢

側鏈能解決什麼問題?

首先,在主鏈安全性保障的前提下,側鏈可以在小範圍共識,優化確認時間。我們可以把 tps 放在第一位,達到秒級確認。

其次,多種側鏈“並行”運行時,主鏈安全性和業務負載並不顯著增加。因為主鏈上的數據只是側鏈數據轉入其中存儲的狀態,它不會面臨數據膨脹的問題。

第三,側鏈數據可以加密,在小範圍傳輸,記錄交易路徑,且不洩露隱私。在這樣一個策略下,我們既可以在專有領域內傳遞數據,又可以同主鏈交互。

第四,側鏈可以在鎖定主網價值的同時,開發智能合約的功能。如果比特幣自身就擁有智能合約,那麼現在以太坊等眾多公鏈的存在價值將大大降低,大多數的預言機相關應用都可以迴歸比特幣,促進數字貨幣在比較統一的框架體系下的發展。

最後,側鏈是以融合的方式實現加密貨幣金融生態的目標,而不是像其它加密貨幣一樣排斥現有的系統。利用側鏈,可以輕鬆的建立各種智能化的金融合約,股票、期貨、衍生品等等。你可以有成千上萬個錨定到比特幣上的側鏈,特性和目的各不相同,所有這些側鏈依賴於一種主區塊鏈保障的彈性和稀缺性。在這基礎上,側鏈技術進一步擴展了區塊鏈技術的應用範圍和創新空間,使傳統區塊鏈可以支持多種資產類型,以及小微支付、智能合約、安全處理機制、財產註冊等,並可以增強區塊鏈的隱私保護。

側鏈具有什麼問題?

側鏈解決了主鏈的一部分性能問題,一定程度上彌補了主鏈不可能三角的缺陷,但也並非十全十美。側鏈本身也是一條區塊鏈,同樣受不可能三角的制約,在部署和使用的過程中也會引發一系列的問題,甚至會影響到主鏈的安全。

(三角:安全性-可擴展性-去中心化)

算力攻擊潛在風險:在側鏈方案中攻擊者只需要破壞最薄弱的側鏈,就可以破壞整個網絡。一旦在某個側鏈完成 51%攻擊,他們就可以創建一個(假的)最長側鏈,用偽造的側鏈幣在原比特幣塊鏈中換成比特幣。問題的本質在於,側鏈們不共享同一個公共塊歷史。這意味著,從一個側鏈到另一個側鏈轉移幣的過程中,大部分側鏈方案僅僅依賴所謂的“SPV 證明”,它只檢查所涉及的幣是否來自已知的最長鏈,而並不追溯幣的歷史來源至創世區塊。這種 SPV 證明運行在輕錢包內部,安全標準遠低於比特幣網絡。而在側鏈方案中,一個 51%攻擊者不僅可以雙花一筆交易,甚至可以憑空製造側鏈幣。

聯合挖礦的中心化:解決側鏈攻擊問題的一個辦法是聯合挖礦,以確保所有側鏈同時以相同哈希率開採。聯合挖礦的情形下,所有側鏈使用相同的哈希算法,這樣可以在同一時刻為兩個側鏈生成工作量證明,礦工只需要一次哈希運算就有相同概率完成兩個工作量證明。這看上去好像巧妙地化解側鏈的缺陷,但實際上聯合挖礦要求礦工運行所有側鏈的完整節點,這就會造成中心化挖礦的趨勢。

中心化傾向:從用戶的角度來看,轉賬速度、操作順暢、高可用性是關注的重點。考慮到公有鏈在區塊大小、轉賬速度、手續費方面的侷限性,側鏈可以在其上打開一個快速流動的通道。但由此引發的關於中心化/去中心化的社區爭論也長期難有定論。

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