什么是“侧链”技术?如何”跨链“?

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侧链

1.区块链的几大分类?

在直奔“侧链”主题之前,先简单介绍下区块链的几个分类以及各自的特点

区块链按照准入机制(从访问和管理权限方面考量)可以分为三大类(以后也许还会诞生出其他类型的区块链):
1)公有链(Public Chain)

公有链是完全开放的区块链,全世界的个体都可以参与系统维护工作;并且任何个体或者团体都可以在公有链发送交易,且交易能够获得该区块链的有效确认。每个人都可以竞争记账权。

典型的公有链比如:比特币,以太坊区块链。

公有链具有如下特效:

**完全开源(Open Source):系统的运行规则完全透明,系统是完全开源的;

**完全匿名(Anonymity):系统中的任何节点之间无需彼此信任,所有节点无需公开身份,节点的隐私和匿名受到保护;

2)联盟链(Consortium blockchain)

某个群体或组织内部使用的区块链,需要预先竞争选举出部分节点作为记账角色,区块的生成由所有预选记账人共同决定,其他非预选出的节点可以交易,但是没有记账权。

典型的联盟链比如Ripple区块链(为属于联盟成员的银行类金融机构提供跨境支付服务,希望取代SWIFT跨境转账平台,打造全球统一的网络金融传输协议)。

3)私有(Private Chain)

为私人或者私人机构所有,只是使用区块链技术作为底层记账技术,记账权归私人或私人机构所有,不对外开放。

私有链和联盟链在公开程度和去中心化程度上完全弱化,违背了区块链原有的“去中心化”核心理念;甚至数据库的读取权限会跟写入权限一样被限制为局部节点所有。

4)侧链(sideChain)

“侧链“包含的核心点有两个:

1)一种提供资产价值在不同的区块链间进行价值转移的技术;

2)附着在主链(比如比特币,莱特币等)上的slave区块链,又成侧链。

本人理解,”侧链“更多的应该是一种协议和技术规范,而不是即”侧链协议“;侧链协议本质上是一种跨区块链解决方案。

一言以蔽之:侧链并不是指某一种特定的区块链,而是所有遵循侧链协议的区块链总称

PS:

1)"sideChain"起源于2012年比特币社群,我国把sideChain翻译成“侧链”;

2)个人感觉pluginChain比sideChain更能贴合“跨链”解决方案。

2.为什么需要“侧链”技术

“侧链”技术的产生源于以下两个方面:
1)区块链”孤岛“现象日益严重

自比特币网络稳定运行开始,莱特币,以太币,狗狗币等众多区块链网络如雨后春笋般诞生。而这众多的区块链中,私有区块链和联盟区块链居多,每个区块链都在独立自行运转,与其他区块链网络互不相同。

2)成熟”主链“虽然稳定,但仍然存在很多问题需要解决;

比如交易性能、隐私保护等,而要解决这些问题的方案有如下两种:

要么就是基于主链进行开发,但这种方案会增加主链的复杂性和耦合性,对已经稳定了的区块链系统来说是一个很严峻的考验,并且,这种基于主链的升级是需要矿工节点进行投票。

要么就是重新开发一套升级性能的区块链,这不但会增加大量的重复工作,并且需要不断的发行新的数字资产。

侧链的功能拓展,如下图所示:

1)本地资产保证

2)智能合约

3)现实资产注册

4)安全处理

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“侧链”功能拓展

3.什么是“侧链”?

分析“侧链技术”的实现原理之前,先站在区块链的功能性角度来看,区块链可以分为:

1)以交易结算为目的的“结算链”,比如比特币,莱特币等

2)以应用为目的的“应用链”,比如浙商银行的【移动数字汇票平台】等(其实以太坊也是以应用为目的的“应用链”,只不过同时发币了而已)

这里打个比方:

类似于比特币的结算区块链,相当于银行,以交易结算为目的并且确权发生了价值的转移,同时银行可发行价值等价货币【人民币】;

类似于【移动数字汇票平台】的应用区块链,相当于微信/支付宝/京东支付功能(只是一个支付功能,但是功能本身无价值转移,真正转移的是绑定的银行卡里的价值);

PS:

在这个case中,微信/支付宝/京东支付 应用相当于是遵守了“支付协议”(侧链协议)的一个侧链。

“侧链最大的优势是可以让用户访问大量的新型服务。例如,你可以将比特币移动到另一个区块链上,从而利用相应区块链的隐私特性、更快的交易速度和智能合约。”

------《极客百科》

通过侧链技术,可以在主链的基础上,提供一些例如智能合约,隐私保护等新功能,而且用户在使用这些新服务的时候,不会对主链的性能/延迟/TPS等产生影响;

同时也可以理解为:针对于主链来说,侧链是一种更安全的协议升级的方式,就算本次升级之后出现什么灾难性的BUG,主链也不会受到任何影响。

侧链技术,简单的说,就是一种使货币在两条区块链间价值转移的协议。

PS:
需要注意的是:是货币价值转移,不是货币转移。

4.实现侧链技术的几种方式

实现侧链技术的基础是双向锚定技术(Two-way Peg);

“双向锚定”:可以实现将主链上的资产锁定,在侧链上释放等价固定侧链资产;当侧链上的资产在侧链上锁定之后,主链上之前被锁定的等价主链资产可被释放。

通过双向锚定技术,可真正实现,资产在不同区块链之间的转移。双向锚定技术实现的最大难点是侧链协议需兼容现有主链的协议,不能对现有主链的功能造成影响。

简单说,就是比特币(或者其他主链币)和外围区块链,有个换算关系,计算的时候可以锁定,算清楚了就结算

4.1按资产转移验证方式分类

按资产转移方式分类,分为两种:
1)对称式双向锚定

指的是从主链向侧链的转移机制与反方向的机制完全相同。主链和侧链无法互相感知对方的安全状态,需要都进行SPV安全性验证的机制,因为是双向对等方式,所以叫对称式双向锚定。

PS:

由于主链与侧链在实现机制上存在本质的不同,所以对称双向锚定模型目前还不够完善。

2)非对称式双向锚定

侧链上的用户对主链能完全验证,所以从主链向侧链的货币价值转移不需要再额外进行一次SPV验证。

但是主链并不知道有侧链,所以侧链上的货币价值转移到主链上需要进行SPV证明。

相应的代价是迫使侧链的验证者去跟踪主链,同时也意味着发生在主链上的重组或者变动也可能导致侧链上的重组。

4.2按资产转移托管方式分类

按托管模式分类,可分为4种:

1)单一托管模式

指的是:在主链上指定一个特殊的托管方(比如交易所),当托管方接收到锁定信息时候,该托管方同步协议到侧链,解锁对应等价侧链货币资产。

缺点是:过于中心化


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单一托管模式

2)联盟托管模式

与单一托管模式的区别在于,多个托管中心共同确认侧链的数字资产流动。

使用的是DMMS(Dynamic Members Multi Signature)动态乘以多重签名机制,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联盟的诚实度。


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联盟托管模式

3)SPV模式

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UTXO输出仍然需要6个区块的确认期,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。

逆向相同。

缺点:对主链进行软分叉。


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spv模式

4)驱动链模式

在驱动链中,矿工本质上就是资金托管方,矿工们负责对侧链当前的状态进行检测。

驱动链模式下,允许矿工们投票何时解锁数字资产以及将解锁的数字资产发送到何处。

矿工实时监测侧链的状态,当他们收到来自侧链的请求时,他们会执行投票以确保他们对当前侧链的请求的真实性达成共识。

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。

缺点:对主链进行软分叉。


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驱动模式


5.侧链的典型应用

比较著名的侧链包括基于比特币网络的侧链BTC Relay、Rootstock的Liquid,以及非比特币的侧链如Lisk和国内的Asch等;

这里单提一下Asch阿希链(毕竟支持国货嘛)

插播一个快讯:

截止本文发稿,阿希链跨链开始正式的内测阶段,即将完成与比特币主链的互通。上线之后,持有比特币的用户可以使用阿希生态中的服务和应用,实现价值流通,跨链协作。(据说阿希链已融资数十亿美元)

阿希链:一个基于侧链技术的去中心化应用平台

Asch 是一个去中心化的应用平台。

它提供了一系列的 sdk 和 api 来帮助开发者构建基于 Javascript 和侧链技术的去中心化应用。

Asch通过提供定制侧链、智能合约、应用托管等一体化的行业解决方案,致力于打造一个易于使用、功能完备、即插即用的系统。

利用Asch生态系统,开发者可以快速迭代他们的 Javascript 应用,并发布到系统内置的应用商店中,这些应用可以被平台中的分布式节点下载并执行,并服务于普通用户,整个过程都由诚实安全的 Asch 侧链共识网络提供安全保证。

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