侧链技术应用

背景

  最近因为公司业务需求学习了一下侧链技术和侧链技术上已经落地的应用，分享一下自己的学习成果。

侧链出现的背景

  侧链的概念的提出是因为比特币网络在运行几年之后，表现出来了一些性能和功能上的不足，以及由于区块链技术的发展出现了一些新的技术。比如以太坊的出现，带来了智能合约和虚拟机和其他更快、更智能的区块链的出现，比特币的升级变得非常的迫切。
  但是如果通过直接在比特币区块链上进行功能添加，一旦发生故障，会直接对比特币网络造成严重的影响。所以为了不影响比特币原来的网络，比特币的核心开发者提出了侧链方案。

侧链的概念

  侧链其解决主链上的问题的不同，所以有多种侧链实现的形式。有些侧链是为了提高主链上的交易速度，例如对于比特币上的每一笔交易，需要6个区块确认，而比特币的出块时间是大约十分钟出一个块，这样每笔交易的确认，时间可长达一个小时左右，所以提高其交易速度是非常有必要的。有些侧链是为了扩展主链的功能，使主链拥有新出现的区块链技术。

原理

设计原理

  侧链的实现的核心原理是双向楔入，对于运行数字资产的转移的实现的实质其实并不是真正的资产转移，比如RSK就是比特币上的一个侧链项目，去年这个项目炒得非常火热，现在也不知道具体什么状况。不过这里我们讲述一下它的思路，RSK也是一条链，但是它是比特币上的侧链。所谓的数字资产转移并不是比特币上的比特币转移到RSK上，而是将主链上的币锁定，同时RSK上等价的令牌解锁。

双向楔入

  这个双向楔入的定义就是让币以一个固定或确定性的汇率在侧链间转出和转入的机制。然后这个机制又有一个是对称的，一个是不对称的。
  对于对称双向楔入的实质就是相当于，主链到侧链和侧链到主链都需要一个验证的机制才能完成资产的锁定和解锁。而不对称的双向楔入是主链到侧链是不需要验证的，但是侧链回到主链需要验证。这个也比较容易理解，相当于，主链是知道它侧链的存在的，但是侧链可能并不知道主链的存在。

实现方案

  上文已经讲解过个双向楔入就是实现资产转移的机制。具体的实现方案有四种：单一托管模式、联盟模式、SPV模式、驱动模式和混合模式。
  单一托管模式，就相当于把数字资产的锁定和解锁都由此托管人决定，该托管人收到主链上的数字资产后，就会在侧链上激活相应的数字资产。
  联盟模式，其实就相当于单一托管模式中的托管人由一个人变成了多个人，来同时证明资产是否转移。
  SPV模式，是通过证明这笔交易的存在，就通过从区块中检索到该交易存在，此时就解锁侧链上的令牌。就跟挖矿一样，拥有较大算力的矿工是可生成和创建欺诈性SPV证明的能力。
  驱动模式，该模式下的托管人是矿工，然后矿工通过投票来决定何时解锁数字资产和将解锁的数字资产发送到何处。
  混合模式，就是将上述四种模式进行有效的结合，到达需要的结果。

案例

基于比特币的侧链项目

  基于比特币之上，衍生出来的侧链项目有：闪电网络、RSK、Hivemind、Mimblewimble。
  闪电网络实际上就是一条比特币之上的快速支付通道。在比特币系统中每笔交易是需要交易手续费，当两个或者多个用户之前频繁有资金往来时，就可以在其之间搭起一条支付通道，使交易不需要手续费而且快速。由于资金需要双方的私钥，才能解锁，所以也安全。

  RSK是第一个和比特币双向锚定的开源的智能合约平台。采用混合模式来实现双向锚定。通过RSK可以支持智能合约和虚拟机，然后RSK中的令牌和比特币又可以转换，这样使得比特币也拥有了RSK链上的功能。

基于以太坊的侧链项目

由于以太坊的功能相当于比特币而言相对完善，而且以太坊出块时间是15秒，交易确认是24个区块，相当于一笔交易确认时间大概为6分钟，这样对于比特币而言，交易速度也是有很大的提高。所以以太坊之上的侧链项目稍微少一点：雷电网络和Loom。
  雷电网络，雷电网络就不详细讲解，其概念和上文描述的闪电网络一样，只是一个是基于比特币之上，一个是基于以太坊之上。虽然以太坊之上的区块确认比较速度，但是每笔交易都需要手续费，矿工会选择手续费高的交易先打包到区块中，这样就会导致交易的手续费提高，为了避免这种情况，出现了以太坊之上的快速支付通道。
  Loom，由于加密猫当时的火热程度直接导致了以太坊网络拥堵，所以Loom的设计思路是让每个DAPP（游戏或者社交应用）运行在自己的区块链上，来分担以太坊主网的数据负载。
  每个DAPP相当于是Loom上的侧链， 可以基于以太坊智能合约发布游戏或者社交应用里面场景需要的Token，然后和Loom链上的Loom代币双向锚定。

  基于Loom之上已经落地了很多应用，我没有过多的研究这每个应用，但是我去看了一下以太坊DAPP编程的那个应用（https://cryptozombies.io/ ），个人觉得还是很有意思的，开始的学习觉得还是很简单的，有些语法和JS比较相似，学到后面觉得还是很有难度，后面由于工作原因，就没有继续学习。可以等到有空闲时间学习后，再来分享一下。

总结

  通过学习，我发现侧链技术从提出到发展至今，已经不仅仅是概念层面的，而是落地了很多应用。比如基于比特币的元素链项目落地了liquid；基于以太坊的Loom Network项目落地了DelegateCall以及雷电网络也被很多区块链项目使用（Loopring，Augur等等）。我很期待侧链会有更多的项目落地，来切实解决主链上交易和可用性方面的痛点。