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自中本聪2009年推出比特币以来,数以百计的竞争币被开发出来。以太坊、比特股等类比特币网络的出现,已经对比特币网络的权威带来了极大的挑战。如何提升比特币网络的竞争力,激活比特币网络的创新,成了区块链信徒们比较关心的问题。

侧链真是在这样的情况出现的。

一、侧链的概念

侧链(sidechains)实质上不是特指某个区块链,而是指遵守侧链协议的所有区块链,该名词是相对与比特币主链来说的。侧链协议是指:可以让比特币安全地从比特币主链转移到其他区块链,又可以从其他区块链安全地返回比特币主链的一种协议。

显然,只需符合侧链协议,所有现存的区块链,如以太坊、莱特币、暗网币等竞争区块链都可以成为侧链。

侧链协议具有重大意义,它意味着比特币不仅可以在比特币区块链上流通,还可以在其他区块链上流通,其应用范围和应用前景会更加广泛;有创意的人们会研发出各种各样的应用以侧链协议与比特币主链对接,使得比特币这种基准自由货币的地位越牢固。

侧链协议产生的几个原因:

(1)应对其他区块链的创新威胁以太坊(Ethereum)区块链、比特股(Bitshares)区块链后来居上,对比特币区块链产生相当大的威胁,智能合约和各种去中心化应用在以上两个区块链上兴起,受到人们欢迎;而基于比特币的应用则因为开发难度大,项目不多。

(2)比特币核心开发组不欢迎附生链基于比特币区块链也有合约币(Counterparty)、万事达币(Mastercoin)和彩色币(ColoredCoin)等附生链,但是比特币核心开发组并不欢迎,觉得它们降低了比特币区块链的安全性。他们曾经一度把OP_RETURN的数据区减少到40字节,逼迫合约币开发团队改用其他方式在比特币交易中附带数据。

(3)BlockStream商业化考虑2014年7月份以太坊众筹时,获得了价值1.4亿人民币的比特币,还有20%的以太币,开发团队获得了巨大的回报。但是比特币核心开发组并没有因为他们辛勤工作获得可观回报,因而他们成立了BlockStream,拟实现商业化价值。基于以上三个原因,提出侧链协议、把比特币转出比特币区块链、另行开发二代区块链,这样的选择既能保证比特币区块链的安全,又能应对二代币的冲击,还能针对不同应用场景实现商业化,因而成了BlockStream的必然选择。侧链协议侧链协议的目的是实现双向锚定(Two-way Peg),使得比特币可以在主链和侧链中互转。

比特币主链与侧链关系图双向锚定的几个阶段:

(1)发送锁定交易,把比特币锁定在主链上。由比特币持有者操作,发送一个特殊交易,把比特币锁定在区块链上。

(2)等待一个确认期确认期的作用是等待锁定交易被更多区块确认,可防止假冒锁定交易和拒绝服务攻击,典型的等待时间是1-2天。

(3)在侧链上赎回比特币确认期结束后,用户在侧链上创建一个交易花掉锁定交易的输出,并且提供一个SPV工作量证明,输出到自己在侧链上的地址中去。该交易称为赎回交易,SPV工作量证明是指赎回交易所在区块的工作量证明。

(4)等待一个竞争期竞争期的作用是防止双花。在此期间(1)赎回交易不会被打包到区块(2)新传输到侧链的比特币不能使用(3)如果有工作量更大的工作证明出现,即该赎回交易包括了比特币主链更大难度的SPV证明,则上一个赎回交易将被替换。竞争期结束后,该赎回交易将被打包到区块中,用户可以使用他的比特币。

从侧链转比特币到主链的过程也是如此,这就是侧链双向锚定协议。

二、几个侧链列举

当前,比较著名的比特币侧链有ConsenSys的BTC Relay、Rootstock和BlockStream推出的元素链,非比特币的侧链如Lisk等。

1、BTC-Relay

由ConsenSys团队推出BTC Relay被认为是区块链上的第一个侧链, BTC Relay项目是在以太坊基金会之下诞生并成长起来的,BTC Relay其主要原理是BTC Relay把以太坊网络与比特币网络以一种安全去中心化的方式连接起来。BTC Relay通过使用以太坊的智能合约功能可以允许用户在以太坊区块链上验证比特币交易。侧链机制不仅允许用户将交易发送到其他的地址或账户,还可以发送到其他的区块链。BTC Relay使用区块头创建一种小型版本的比特币区块链,以太坊DApp开发者可以从智能合约向BTC Relay进行API调用来验证比特币网络活动。BTC Relay进行了跨区块链通信的有意义的尝试,打开了不同区块链交流的通道。其主要示意图如下:

2、RootStock

RootStock是一个建立在比特币区块链上的智能合约分布式平台。它的目标是将复杂的智能合约实施为一个侧链,为核心比特币网络增加价值和功能。RootStock实现了以太坊虚拟机的一个改进版本,它将作为比特币的一个侧链,使用了一种可转换为比特币的代币作为智能合约的“燃料”,其原理示意图如下:

根链和以太坊在功能上是高度重合的,它们都是一个点对点的分布式计算网络嘛,根链没有发行任何代币,它是和比特币一起挖矿的,叫联合挖矿。

3、Elements(元素链)

元素链是Blockstream公司的开源侧链项目,是一个侧链的参考实现。元素链使用了比特币双向挂钩技术,侧链协议的目的是实现双向锚定(Two-way Peg),使得比特币可以在主链和侧链中互转。元素链给比特币快速带来许多创新技术,除了智能合约外,他还给比特币快速带来许多创新技术,包括私密交易、证据分离、相对锁定时间、新操作码、签名覆盖金额等等特性。这些技术可以被任意组合应用到任意侧链中。

作为一个与比特币测试网络相对接的侧链,。元素链有可能被其他技术取代。

4、LISK

LISK是新一代的区块链平台,它把每个应用加到LISK的单独侧链上。用过比特币和以太坊的朋友都知道,由于比特币和以太坊只有一条主链,所有功能和数据都加入这条主链导致区块快速膨胀,超大的区块体积,超长的同步时间,这个一个很痛苦的经历。Lisk的侧链模式给在处理高交易量下如何解决网络拥堵的问题提供了一种方法,用户只有用到相关的应用时才需要下载对应的侧链,大大减小了无效的同步数据,保持了整个Lisk网络的高效运行,而且,Lisk网络的速度随着时间的推移会继续加快,越显示他的特别优势。

三、何玺对侧链的理解

何玺认为,侧链实质是一种比特币网络扩张的中间件,它的价值在于打破了比特币网路的边界,并将“分裂”的各区块链大陆重新链接起来,成为一个可以互通的区块链世界。同时,侧链也是一个独立的区块链,在上面也可以开发自己的独立应用,并形成自己的生态。

自中本聪2009年推出比特币网络以来,它带来了众多计算机科学和数字货币方面的创新,人们对去中心化加密货币的潜力有了极大的兴趣。经过这些年的发展,比特币网络的不足也开始凸显。如何提升比特币网络的性能,是大家都关心的问题。与之相对应的,是比特币网络保守的改进机制阻碍了它的进一步提升。换句话来说,比特币网络的当下已经更难于适应新需求和采纳新创新了。

比特币网络已经成了区块链网络中的创新落后分子。

作为区块链跨链技术的一种,侧链不但扩大了比特币网络的边界,也成为了链接比特币网络和其他区块链应用的“中间层”生态。

(区块链读书笔记二)


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