區塊鏈擴容最佳途徑?十分鐘講清楚側鏈技術

今天咱們來說區塊鏈擴容的另外一個主流方案——側鏈，側鏈可做爲解決區塊鏈擴容難題的一種有效解決方案。有些人認爲，從理論上說，這種解決方案可以讓全部人都滿意。

基礎概念

側鏈協議本質上是一種跨區塊鏈解決方案。經過這種解決方案，能夠實現數字資產從第一個區塊鏈到第二個區塊鏈的轉移，又能夠在稍後的時間點從第二個區塊鏈安全返回到第一個區塊鏈。其中第一個區塊鏈一般被稱爲主區塊鏈或者主鏈，每二個區塊鏈則被稱爲側鏈。側鏈協議被設想爲一種容許數字資產在主鏈與側鏈之間進行轉移的方式，這種技術爲開發區塊鏈技術的新型應用和實驗打開了一扇大門。02—產生背景

2012年，在比特幣聊天室中，首次出現了關於側鏈概念的相關討論。當時比特幣的核心開發團隊正在考慮如何能夠安全的升級比特幣協議，以增長新的功能，可是直接在比特幣區塊鏈上進行功能添加比較危險，由於若是新功能在實踐中發生軟件故障，則會對現有的比特幣網絡形成嚴重影響。另外，因爲比特幣的網絡結構特性，若是進行較大規模的改動，還須要得到多數比特幣礦工的支持。這時，比特幣核心開發者便提出了側鏈方案。這種技術容許開發人員將新功能附加在其餘的區塊鏈，可是這些區塊鏈仍然附着在現有比特幣區塊鏈上。這些區塊鏈中新功能能夠充分利用現有比特幣的網絡特性，而不會對現有的比特幣網絡形成危害。

經過側鏈，能夠在主鏈的基礎上，進行交易隱私保護技術、智能合約等新功能的添加，這樣可讓用戶訪問大量的新型服務，而且對現有主鏈的工做並不形成影響。另外，側鏈也提供了一種更安全的協議升級方式，當側鏈發生災難性的問題時，主鏈依然安然無恙。03—實現方案

側鏈實現的技術基礎是雙向錨定(Two-way Peg)，經過雙向錨定技術，能夠實現暫時的將數字資產在主鏈中鎖定，同時將等價的數字資產在側鏈中釋放，一樣當等價的數字資產在側鏈中被鎖定的時候，主鏈的數字資產也能夠被釋放。雙向錨定實現的最大難點是協議改造需兼容現有主鏈，也就是不能對現有主鏈的工做形成影響，其具體實現方式能夠分爲如下幾類：

(一)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經過將數字資產發送到一個主鏈單一託管方(相似於交易所)，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。圖1給出了以比特幣爲主鏈的單一託管模式的工做原理示意圖：

(二)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，若是要想盜竊主鏈上凍結的數字資產就須要突破更多的機構，可是側鏈安全仍然取決於公證人聯盟的誠實度。圖2給出了以比特幣爲主鏈的聯盟模式的工做示意圖：

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

(三)SPV模式

SPV(Simplified Payment Verification)模式是最初的側鏈白皮書《Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains》中的去中心化雙向錨定技術最初設想。SPV是一種用於證實交易存在的方法，經過少許數據就能夠驗證某個特定區塊中交易是否存在。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，這樣作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，隨後會建立一個SPV證實併發送到側鏈上。此刻，一個對應的帶有SPV證實的交易會出如今側鏈上，同時驗證主鏈上的數字資產已經被鎖住，而後就能夠在側鏈上打開具備相同價值的另外一種數字資產。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，在必定的等待時間後，就能夠建立一個SPV證實，來將其發送回主區塊鏈上，以解鎖主鏈上的數字資產。SPV模式存在的問題是須要對主鏈進行軟分叉。圖3給出了以比特幣主鏈的SPV模式的工做流程示意圖：

(四)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，礦工做爲‘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，而且容許礦工們投票什麼時候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，總體系統安全性也就越大。如同SPV側鏈同樣，驅動鏈也須要對主鏈進行軟分叉。圖4給出了以比特幣爲主鏈的驅動鏈模式的工做流程示意圖：

(五)混合模式

上述全部的模式都是對稱的，而混合模式則是將上述得到雙向錨定的方法進行有效的結合的模式。因爲主鏈與側鏈在實現機制存在本質的不一樣,因此對稱的雙向錨定模型多是不夠完善的。混合模式是在主鏈和側鏈使用不一樣的解鎖方法，例如在側鏈上使用SPV模式，而在主鏈網絡上則使用驅動鏈模式。一樣，混合模式也須要對主鏈進行軟分叉。

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