側(cè)鏈：區(qū)塊鏈技術(shù)革命時代的跨鏈創(chuàng)新，價值網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵

自中本聰2009年推出比特幣以來，數(shù)以百計的競爭幣被開發(fā)出來。以太坊、比特股等類比特幣網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，已經(jīng)對比特幣網(wǎng)絡(luò)的權(quán)威帶來了極大的挑戰(zhàn)。如何提升比特幣網(wǎng)絡(luò)的競爭力，激活比特幣網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新，成了區(qū)塊鏈信徒們比較關(guān)心的問題。

側(cè)鏈真是在這樣的情況出現(xiàn)的。

一、側(cè)鏈的概念

側(cè)鏈（sidechains）實(shí)質(zhì)上不是特指某個區(qū)塊鏈，而是指遵守側(cè)鏈協(xié)議的所有區(qū)塊鏈，該名詞是相對與比特幣主鏈來說的。側(cè)鏈協(xié)議是指：可以讓比特幣安全地從比特幣主鏈轉(zhuǎn)移到其他區(qū)塊鏈，又可以從其他區(qū)塊鏈安全地返回比特幣主鏈的一種協(xié)議。

顯然，只需符合側(cè)鏈協(xié)議，所有現(xiàn)存的區(qū)塊鏈，如以太坊、萊特幣、暗網(wǎng)幣等競爭區(qū)塊鏈都可以成為側(cè)鏈。

側(cè)鏈協(xié)議具有重大意義，它意味著比特幣不僅可以在比特幣區(qū)塊鏈上流通，還可以在其他區(qū)塊鏈上流通，其應(yīng)用范圍和應(yīng)用前景會更加廣泛；有創(chuàng)意的人們會研發(fā)出各種各樣的應(yīng)用以側(cè)鏈協(xié)議與比特幣主鏈對接，使得比特幣這種基準(zhǔn)自由貨幣的地位越牢固。

側(cè)鏈協(xié)議產(chǎn)生的幾個原因：

（1）應(yīng)對其他區(qū)塊鏈的創(chuàng)新威脅以太坊（Ethereum）區(qū)塊鏈、比特股（Bitshares）區(qū)塊鏈后來居上，對比特幣區(qū)塊鏈產(chǎn)生相當(dāng)大的威脅，智能合約和各種去中心化應(yīng)用在以上兩個區(qū)塊鏈上興起，受到人們歡迎；而基于比特幣的應(yīng)用則因?yàn)殚_發(fā)難度大，項(xiàng)目不多。

（2）比特幣核心開發(fā)組不歡迎附生鏈基于比特幣區(qū)塊鏈也有合約幣（Counterparty）、萬事達(dá)幣（Mastercoin）和彩色幣（ColoredCoin）等附生鏈，但是比特幣核心開發(fā)組并不歡迎，覺得它們降低了比特幣區(qū)塊鏈的安全性。他們曾經(jīng)一度把OP_RETURN的數(shù)據(jù)區(qū)減少到40字節(jié)，逼迫合約幣開發(fā)團(tuán)隊(duì)改用其他方式在比特幣交易中附帶數(shù)據(jù)。

（3）BlockStream商業(yè)化考慮2014年7月份以太坊眾籌時，獲得了價值1.4億人民幣的比特幣，還有20%的以太幣，開發(fā)團(tuán)隊(duì)獲得了巨大的回報。但是比特幣核心開發(fā)組并沒有因?yàn)樗麄冃燎诠ぷ鳙@得可觀回報，因而他們成立了BlockStream，擬實(shí)現(xiàn)商業(yè)化價值?；谝陨先齻€原因，提出側(cè)鏈協(xié)議、把比特幣轉(zhuǎn)出比特幣區(qū)塊鏈、另行開發(fā)二代區(qū)塊鏈，這樣的選擇既能保證比特幣區(qū)塊鏈的安全，又能應(yīng)對二代幣的沖擊，還能針對不同應(yīng)用場景實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，因而成了BlockStream的必然選擇。側(cè)鏈協(xié)議側(cè)鏈協(xié)議的目的是實(shí)現(xiàn)雙向錨定（Two-way Peg），使得比特幣可以在主鏈和側(cè)鏈中互轉(zhuǎn)。

比特幣主鏈與側(cè)鏈關(guān)系圖雙向錨定的幾個階段：

（1）發(fā)送鎖定交易，把比特幣鎖定在主鏈上。由比特幣持有者操作，發(fā)送一個特殊交易，把比特幣鎖定在區(qū)塊鏈上。

（2）等待一個確認(rèn)期確認(rèn)期的作用是等待鎖定交易被更多區(qū)塊確認(rèn)，可防止假冒鎖定交易和拒絕服務(wù)攻擊，典型的等待時間是1-2天。

（3）在側(cè)鏈上贖回比特幣確認(rèn)期結(jié)束后，用戶在側(cè)鏈上創(chuàng)建一個交易花掉鎖定交易的輸出，并且提供一個SPV工作量證明，輸出到自己在側(cè)鏈上的地址中去。該交易稱為贖回交易，SPV工作量證明是指贖回交易所在區(qū)塊的工作量證明。

（4）等待一個競爭期競爭期的作用是防止雙花。在此期間（1）贖回交易不會被打包到區(qū)塊（2）新傳輸?shù)絺?cè)鏈的比特幣不能使用（3）如果有工作量更大的工作證明出現(xiàn)，即該贖回交易包括了比特幣主鏈更大難度的SPV證明，則上一個贖回交易將被替換。競爭期結(jié)束后，該贖回交易將被打包到區(qū)塊中，用戶可以使用他的比特幣。

從側(cè)鏈轉(zhuǎn)比特幣到主鏈的過程也是如此，這就是側(cè)鏈雙向錨定協(xié)議。

二、幾個側(cè)鏈列舉

當(dāng)前，比較著名的比特幣側(cè)鏈有ConsenSys的BTC Relay、Rootstock和BlockStream推出的元素鏈，非比特幣的側(cè)鏈如Lisk等。

1、BTC-Relay

由ConsenSys團(tuán)隊(duì)推出BTC Relay被認(rèn)為是區(qū)塊鏈上的第一個側(cè)鏈， BTC Relay項(xiàng)目是在以太坊基金會之下誕生并成長起來的，BTC Relay其主要原理是BTC Relay把以太坊網(wǎng)絡(luò)與比特幣網(wǎng)絡(luò)以一種安全去中心化的方式連接起來。BTC Relay通過使用以太坊的智能合約功能可以允許用戶在以太坊區(qū)塊鏈上驗(yàn)證比特幣交易。側(cè)鏈機(jī)制不僅允許用戶將交易發(fā)送到其他的地址或賬戶，還可以發(fā)送到其他的區(qū)塊鏈。BTC Relay使用區(qū)塊頭創(chuàng)建一種小型版本的比特幣區(qū)塊鏈，以太坊DApp開發(fā)者可以從智能合約向BTC Relay進(jìn)行API調(diào)用來驗(yàn)證比特幣網(wǎng)絡(luò)活動。BTC Relay進(jìn)行了跨區(qū)塊鏈通信的有意義的嘗試，打開了不同區(qū)塊鏈交流的通道。其主要示意圖如下：

2、RootStock

RootStock是一個建立在比特幣區(qū)塊鏈上的智能合約分布式平臺。它的目標(biāo)是將復(fù)雜的智能合約實(shí)施為一個側(cè)鏈，為核心比特幣網(wǎng)絡(luò)增加價值和功能。RootStock實(shí)現(xiàn)了以太坊虛擬機(jī)的一個改進(jìn)版本，它將作為比特幣的一個側(cè)鏈，使用了一種可轉(zhuǎn)換為比特幣的代幣作為智能合約的“燃料”，其原理示意圖如下：

根鏈和以太坊在功能上是高度重合的，它們都是一個點(diǎn)對點(diǎn)的分布式計算網(wǎng)絡(luò)嘛，根鏈沒有發(fā)行任何代幣，它是和比特幣一起挖礦的，叫聯(lián)合挖礦。

3、Elements（元素鏈）

元素鏈?zhǔn)荁lockstream公司的開源側(cè)鏈項(xiàng)目，是一個側(cè)鏈的參考實(shí)現(xiàn)。元素鏈?zhǔn)褂昧吮忍貛烹p向掛鉤技術(shù)，側(cè)鏈協(xié)議的目的是實(shí)現(xiàn)雙向錨定（Two-way Peg），使得比特幣可以在主鏈和側(cè)鏈中互轉(zhuǎn)。元素鏈給比特幣快速帶來許多創(chuàng)新技術(shù)，除了智能合約外，他還給比特幣快速帶來許多創(chuàng)新技術(shù)，包括私密交易、證據(jù)分離、相對鎖定時間、新操作碼、簽名覆蓋金額等等特性。這些技術(shù)可以被任意組合應(yīng)用到任意側(cè)鏈中。

作為一個與比特幣測試網(wǎng)絡(luò)相對接的側(cè)鏈，。元素鏈有可能被其他技術(shù)取代。

4、LISK

LISK是新一代的區(qū)塊鏈平臺，它把每個應(yīng)用加到LISK的單獨(dú)側(cè)鏈上。用過比特幣和以太坊的朋友都知道，由于比特幣和以太坊只有一條主鏈，所有功能和數(shù)據(jù)都加入這條主鏈導(dǎo)致區(qū)塊快速膨脹，超大的區(qū)塊體積，超長的同步時間，這個一個很痛苦的經(jīng)歷。Lisk的側(cè)鏈模式給在處理高交易量下如何解決網(wǎng)絡(luò)擁堵的問題提供了一種方法，用戶只有用到相關(guān)的應(yīng)用時才需要下載對應(yīng)的側(cè)鏈，大大減小了無效的同步數(shù)據(jù)，保持了整個Lisk網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行，而且，Lisk網(wǎng)絡(luò)的速度隨著時間的推移會繼續(xù)加快，越顯示他的特別優(yōu)勢。

三、何璽對側(cè)鏈的理解

何璽認(rèn)為，側(cè)鏈實(shí)質(zhì)是一種比特幣網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張的中間件，它的價值在于打破了比特幣網(wǎng)路的邊界，并將“分裂”的各區(qū)塊鏈大陸重新鏈接起來，成為一個可以互通的區(qū)塊鏈?zhǔn)澜?。同時，側(cè)鏈也是一個獨(dú)立的區(qū)塊鏈，在上面也可以開發(fā)自己的獨(dú)立應(yīng)用，并形成自己的生態(tài)。

自中本聰2009年推出比特幣網(wǎng)絡(luò)以來，它帶來了眾多計算機(jī)科學(xué)和數(shù)字貨幣方面的創(chuàng)新，人們對去中心化加密貨幣的潛力有了極大的興趣。經(jīng)過這些年的發(fā)展，比特幣網(wǎng)絡(luò)的不足也開始凸顯。如何提升比特幣網(wǎng)絡(luò)的性能，是大家都關(guān)心的問題。與之相對應(yīng)的，是比特幣網(wǎng)絡(luò)保守的改進(jìn)機(jī)制阻礙了它的進(jìn)一步提升。換句話來說，比特幣網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)下已經(jīng)更難于適應(yīng)新需求和采納新創(chuàng)新了。

比特幣網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的創(chuàng)新落后分子。

作為區(qū)塊鏈跨鏈技術(shù)的一種，側(cè)鏈不但擴(kuò)大了比特幣網(wǎng)絡(luò)的邊界，也成為了鏈接比特幣網(wǎng)絡(luò)和其他區(qū)塊鏈應(yīng)用的“中間層”生態(tài)。

（區(qū)塊鏈讀書筆記二）

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