区块链扩展-侧链

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作者
筋斗云
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背景:

        为方便数字资产在不同区块链间互相转移,侧链(Sidechain)技术应运而生。简单地说,侧链就像是一条条通路,将不同的区块链互相连接在一起,以实现区块链的扩展。侧链完全独立于比特币区块链,但是这两个账本之间能够“互相操作”,实现交互。

简介:

        在侧链技术的研究方面,Blockstream是较为领先的一个公司。2014年10月,以亚当为首的开发团队正式发布了侧链白皮书,2015年6月,Blockstream宣布将为其侧链项目发布一个开源代码库和测试环境。侧链白皮书中提出了一种新技术——“楔入式侧链”,通过它可以实现不同区块链间资产的互相转移。由于侧链是独立的系统,因此技术与理念上的创新不会受到主链的局限,即使出现创新失败或者恶意攻击,所受的损害也只限于侧链本身。本质上,区块链是不同数字价值的载体,而侧链技术则是连接不同区块链的通路。现在还不能断言最终成熟的侧链技术形态,甚至我们也不知道未来真正大规模应用于区块链间连接的技术是否会以“侧链技术”的名义出现,但侧链技术的理念及核心功能的发展与成熟是毋庸置疑的。

优势 

独立性

        侧链架构的好处是代码和数据独立,不增加主链的负担,避免数据过度膨胀,实际上是一种天然的分片机制。 侧链有独立的区块链,有独立的受托人或者说见证人,同时也有独立的节点网络,就是说一个侧链产生的区块只会在所有安装了该侧链的节点之间进行广播。 独立性既是优点,也是缺点。开发者完成了dapp的开发工作之后,还要考虑运维,也就是说要寻找足够的节点来运行它,否则难以维持足够的安全性。 从这一点来看,与以太坊相比,是缺陷,以太坊上一旦发布一个dapp,所有的节点都可以为它工作,并为它提供安全保障。 

灵活性 

        但是侧链架构依然有存在的必要性,因为并非所有的应用都需要那么高的安全性。Asch给用户提供了一种可以选择的灵活性。 比方说,假设asch有1000个节点,那么其中有的dapp比较重要,需要500个节点来运行它,有的dapp不那么重要,可能只需要100个节点,这完全是由用户和开发者决定的。 在以太坊上,则只能选择一种,即全部节点都来运行它。据说以太坊也打算实现一种分片的机制,实际上这在asch系统中是一个早就解决了的问题。 另外,对于比较重要的、安全性要求较高的应用,我们依然可以选择在主链上开发,但是不可能对所有开发者开放这种权力,还是为了避免主链的膨胀和不可控(DAO事件)。

        侧链的灵活性还表现在,所有的区块链参数是可以定制的,简单的比如区块间隔、区块奖励、交易费的去向等,高级用户还可以修改共识算法。 不过最重要的还是业务逻辑,侧链上可以轻易的开发出与你的业务相关的交易类型或者智能合约。 这一点是与侧链的发明者blockstreams不同,blockstreams的侧链,只是一个不同的货币系统而已,开发新型交易和智能合约很不容易。 

缺陷 

复杂度

        在网络层面 我们有了许多独立的、非同步的区块链,支持相互间转移数据。它们必须支持 可被 后期重组 证明 宣布失效 (数据跨链重组失败)的交易脚本。我们还需要软件自动检测不正当行为,以及生成并发布相关的证明。

        在资产层面 在资产层面,简单的“一条链,一种资产”准则不复存在了;单条链可以支持任意多的资产,甚至包括该链首次被创建时还不存在的资产。这些资产的每一条数据都要标记上该资产的来源链,以确保资产的转移可以被正确地解析。如果一个侧链由于设计错误或是无人维护失败了,那么移动到侧链的币就会丢失,相当与私钥丢失的地址上面,永远找不回来了! 就像叙利亚动荡,本国发行的货币就成一张张废纸了。

        在钱包方面 目前,在竞争币的世界中,每条链都有自己的钱包,用以支持该链上币的交易。现在就需要改写这些钱包,以便支持多个链(可能带有不同的功能集)和链间资产的转移。在为用户带来方便的同时,又为开发造成了一定的难度! 

挖矿的中心化风险

        阿飞链的交易如果需要矿工费,它能吸引到多少矿工?如果数量不大,矿工就有极大的作恶可能,就会有中心化挖矿的风险,因为一小部分矿机很容易就能占到整个阿飞链算力的一大半,具有绝对的权威。轻松让其他少数矿机服从于它,即可实现左右阿飞链上的所有数据,随意发放阿飞币,最终置阿飞链于死地!所以侧链要有足够的算力或者其他机制保证侧链的可靠和安全。 

侧链的几种模式 

单一托管模式

        最简单的实现主链与侧链双向锚定的方法就是通过将数字资产发送到一个主链单一托管方(类似于交易所),当单一托管方收到相关信息后,就在侧链上激活相应数字资产。这个解决方案的最大问题是过于中心化。 

联盟模式

        联盟模式是使用公证人联盟来取代单一的保管方,利用公证人联盟的多重签名对侧链的数字资产流动进行确认。在这种模式中,如果要想盗窃主链上冻结的数字资产就需要突破更多的机构,但是侧链安全仍然取决于公证人联盟的诚实度。 单一托管模式与联盟模式的最大优点是它们不需要对现有的比特币协议进行任何的改变。 

SPV模式

        SPV(Simplified Payment Verification)模式是最初的侧链白皮书《Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains》中的去中心化双向锚定技术最初设想。SPV是一种用于证明交易存在的方法,通过少量数据就可以验证某个特定区块中交易是否存在。在SPV模式中,用户在主链上将数字资产发送到主链的一个特殊的地址,这样做会锁定主链的数字资产,该输出仍然会被锁定在可能的竞争期间内,以确认相应的交易已经完成,随后会创建一个SPV证明并发送到侧链上。此刻,一个对应的带有SPV证明的交易会出现在侧链上,同时验证主链上的数字资产已经被锁住,然后就可以在侧链上打开具有相同价值的另一种数字资产。这种数字资产的使用和改变在稍后会被送回主链。当这种数字资产返回到主链上时,该过程会进行重复。它们被发送到侧链上锁定的输出中,在一定的等待时间后,就可以创建一个SPV证明,来将其发送回主区块链上,以解锁主链上的数字资产。SPV模式存在的问题是需要对主链进行软分叉。 

驱动链模式

        驱动链概念是由Bitcoin Hivemind创始人Paul Sztorc提出的。在驱动链中,矿工作为‘算法代理监护人’,对侧链当前的状态进行检测。换句话说,矿工本质上就是资金托管方,驱动链将被锁定数字资产的监管权发放到数字资产矿工手上,并且允许矿工们投票何时解锁数字资产和将解锁的数字资产发送到何处。矿工观察侧链的状态,当他们收到来自侧链的要求时,他们会执行协调协议以确保他们对要求的真实性达成一致。诚实矿工在驱动链中的参与程度越高,整体系统安全性也就越大。如同SPV侧链一样,驱动链也需要对主链进行软分叉。         

混合模式 

        上述所有的模式都是对称的,而混合模式则是将上述获得双向锚定的方法进行有效的结合的模式。由于主链与侧链在实现机制存在本质的不同,所以对称的双向锚定模型可能是不够完善的。混合模式是在主链和侧链使用不同的解锁方法,例如在侧链上使用SPV模式,而在主链网络上则使用驱动链模式。同样,混合模式也需要对主链进行软分叉。 

总结 

        侧链是以融合的方式实现加密货币金融生态的目标,而不是像其它数字资产一样排斥现有的系统。侧链技术进一步扩展了区块链技术的应用范围和创新空间,使传统区块链可以支持多种资产类型,以及小微支付、智能合约、安全处理机制、财产注册等,并可以增强区块链的隐私保护。利用侧链,我们可以轻松的建立各种智能化的应用如金融合约,股票、期货、衍生品等。 

 

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