区块链扩展-侧链

背景：

便于数字资产在全球不同区块链之间进行转移的便捷性需求促使侧链技术应运而生。简而言之, 侧链就像是一个个连接点, 将各个区块链系统串联在一起, 从而实现了系统的扩展性发展。与比特币主网系统完全独立, 但又紧密相连的是, 这些专门用于跨区块链交互的智能合约系统能够实现相互操作功能, 这种相互操作性的核心机制使得它们得以协同工作。

简介：

在侧链技术研发领域中，Blockstream以其领先的水平脱颖而出。于2014年10月起始阶段，“亚当及其开发团队”正式发布了详细的侧链技术白皮书；随后至2015年6月期间，在此基础之上Blockstream又推出了开源代码库及测试环境包的发布计划。该白皮书中首次提出并阐述了创新性的楔入式侧链技术方案——这一方法论不仅允许不同区块链之间实现资产的自由流动与交换，并且能够突破主区块链的技术限制框架，在发生创新性突破或遭受恶意攻击的情况下亦能局限于自身系统范围内造成影响。从本质上讲，在当今区块链生态系统中价值形式的载体作用发挥得淋漓尽致；而作为连接不同区块链的核心基础设施，“楔入式侧链”的出现标志着一项重大的技术创新突破。尽管如此，在当前阶段我们仍无法明确未来成熟型侧链技术的具体形态；同时也有待进一步观察的是未来真正大规模应用于区块链间连接的技术是否会在名称上延续使用传统意义上的"侧链技术"这一术语

优势

独立性

侧链架构的优势在于将代码与数据实现分离，并不会给主链带来额外负担的同时能够有效避免数据规模扩大过快的情况发生。实际上这是一种基于分布式存储特点设计出的分片机制。每个侧链都运行着自己的区块链网络，并由独立的见证者维护其状态记录以确保数据安全可靠。每个侧链拥有独立的节点网络系统，并且这些节点之间通过特定协议进行交互协作以达成共识状态更新等功能。考虑到开发者的运维需求他们需要确保系统具备足够的扩展性和稳定性这往往意味着需要有足够的节点参与支持才能保证系统的安全性稳定性和可扩展性等多方面的特性得以满足在这种情况下相对于以太坊而言这种特性确实存在一定的局限性因为一旦在一个区块链平台上线一个去中心化应用（DAPP）就意味着这个应用必须依赖整个生态系统中的每一个节点才能发挥其最大的作用而无法单独孤立运行

灵活性

但是侧链架构仍具有必要性,因为并非所有应用均要求如此高的安全性.Asch为用户提供了一种灵活的选择方案.例如,假设有1000个节点,其中某些关键的应用程序需由500个节点支持,而相对不重要的则只需100个节点,这一切都是由用户与开发者共同决定的.在以太坊网络中,则只能选择全部节点参与该功能.据说,以太坊计划也将引入分片机制,实际上这一问题已在Asch系统中得到妥善解决.此外,对于那些对安全性要求较高且意义重大的应用,我们仍可选择在主链上进行开发.然而,为了避免过度膨胀及不可控性(DAO事件),这一高级权限不应向所有开发者开放

该平台在侧链设计上的灵活性主要体现在多个方面。首先，平台提供了多种可调节的参数设置，其中包括诸如区块间隔、区块奖励以及交易费用的具体分配等基础要素。其次，在技术架构层面支持更高阶的功能优化选择，在此基础上还允许开发者自行优化共识机制。最核心的是业务功能，在侧链环境中能够轻松实现与现有业务直接相关的交易模块或智能合约系统。这一特点与blockstreams所设计的独特性存在显著差异，并非简单的货币系统扩展方案；而要创建新的交易方案或智能合约系统相当复杂。

缺陷

复杂度

在网络层面上构建了多个独立运行的非同步区块链系统，在这些区块链之间实现了数据传输功能。这些区块链系统必须具备能够通过后期重组实现交易脚本失效的证明能力（当数据跨链重组失败时）。此外还需要部署一套自动监控机制以检测异常操作行为，并生成相应的验证文件以供发布。

在资产层面上，在传统区块链系统中，“一条主链对应一种单一资产管理形式”的原则已经不再适用；一条主链可以同时承载多种不同的资产管理形式，并且包括那些在主 chain 初始建立时就不存在但通过后续发展自然产生的特殊资产管理方案。所有相关数据都需要附加来源区块链的信息以便于追踪其转移路径；当某条 side chain 因设计缺陷或缺乏维护而无法正常运作时 那么移动到 side chain 上面的投资就会如同失去 private key 的钱包中的硬币一般无法找回 � turn out to be as futile as the currency during the Syrian crisis which lost its value overnight

钱包领域当前处于竞争币生态中的各条区块链网络都拥有独立的 wallet 系统。这些 wallet 设计旨在支撑该区块链网络上的交易活动。为了提升现有 wallet 系统的功能性和兼容性, 我们需要对其进行优化或升级现有钱包系统以支持多种 chain（每个可能具备独特的功能模块）以及跨 chain 资产转移操作。一方面提升了用户体验便利性, 另一方面却增加了系统开发的复杂性！

钱包领域当前处于竞争币生态中的各条区块链网络都拥有独立的 wallet 系统。这些 wallet 设计旨在支撑该区块链网络上的交易活动。为了提升现有 wallet 系统的功能性和兼容性, 我们需要对其进行优化或升级现有 wallet 系统以支持多种 chain (每个可能具备独特的功能模块) 以及跨 chain 资产转移操作。一方面提升了用户体验便利性, 另一方面却增加了系统开发的复杂性！

挖矿的中心化风险

阿飞链的交易实施矿工费用后，能否吸引更多矿工参与？若数量有限，则会增加矿工造成系统漏洞的风险。因为少部分矿机即可占据整个系统算力资源的大头比例，在某种程度上就能形成明显的支配地位优势。一旦出现这种情况，“ easy to lead the majority of miners to blindly follow it on the side chain, effectively controlling all data on the main chain and freely distributing the newly minted Alif币”。这将导致系统陷入瘫痪！因此，在设计侧链机制时必须充分考虑算力保障或其他安全机制的引入。

侧链的几种模式

单一托管模式

最基本的方式是将数字资产交至一个主节点专门托管机构（类似于交易所），该机构接收到相关信息后，在侧链上触发相应的资产释放。这一方案的主要缺陷在于过于集中化。

联盟模式

采用公证人联盟取代单一保管方，并通过多重签名验证侧链数字资产流动。在该模式下,盗窃主链冻结数字资产需跨越更多机构,但其安全性仍受参与方真实可靠性制约。托管模式的优势在于无需修改现有比特币协议。

SPV模式

一种辅助方法旨在确认主区块链上特定交易的存在性以及其有效性。该方法通过有限信息即可判断特定区块内的交易状态是否已达成。在该模式下（即 SPV 模式），将数字 asset 转至一个特殊地址用于锁定主区块链上的相应 asset，在竞争期内其锁定状态将保持不变直至相关交易完成。随后会生成并发送至 sidechain 作为证明文件。此时, 持有者可在 sidechain 上展示等值的其他数字 asset 类型, 并可据此进一步操作其拥有关系, 直至相关 asset 返回至 main blockchain 系统后, 会重复上述流程以解锁原本被锁定了的状态。

驱动链模式

该概念由Bitcoin Hivemind的创始人Paul Sztorc提出. 在驱动链条中, 矿工作为‘算法代理监护人’负责监控侧链的状态. 换言之, 矿工本质上是资金托管方. 驱动链条授予了矿工锁定数字资产监管权的权利, 并赋予他们决定解锁时间和分配资金的位置. 当矿工接收到来自侧 chain的通知时, 他们会通过协调协议确认信息的真实性和一致性. 诚实 mine operators 在驱动链条中的参与度越高, 整体系统安全性也就越大. 类似于 SPV sidechain 模式一样, 驱动链条也需要实施软分叉技术.

混合模式

所有这些模式都具有对称性。然而这种混合型模态是通过将前面所述的方法有效地结合起来实现的一种新的模态结构。因为主链条和副链条在实现机制上存在本质性的不同因此，在某些情况下仅依赖于对称的双向锚定点模型可能无法满足实际需求。在这种混合型模态下，在主链条和副链条上采用不同的解锁策略。例如，在副链条中采用的是SPV模态而在正链条中则是驱动型网络。同样地在这种方案中，默认情况下也会对正链条进行软分叉以保证系统的稳定性

总结

侧链是以融合的方式实现加密货币金融生态的目标，并非像其他数字资产那样排斥现有的生态系统。侧链技术进一步拓展了区块链技术的应用范围与创新空间，并使其能够支持多种资产类型以及小微支付、智能合约、安全处理机制和财产注册等功能。借助侧链技术，我们可以轻松构建一系列智能化的应用程序，例如金融合约、股票交易、期货衍生品以及各种类型的智能合约系统等，并在此过程中有效提升隐私保护水平。