龙博:侧链技术的发展与展望

2018年11月9日,第二期码思客•区块链技术沙龙在沪召开,CPChain创始人龙承念博士、EOS原力区创始人孤矢、邦盟汇骏高级合伙人李波博士应邀出席。会上,龙承念博士发表了主题为“侧链及应用场景”演讲。

本文由龙博演讲内容整理而成:

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侧链技术发展背景

基础概念:什么是侧链?

侧链协议的本质是一种跨链解决方案,通过这种方案我们可以实现数字资产在区块链之间进行双向转移,并在主链的基础上,增加交易隐私保护技术、智能合约等新功能和更加安全的协议升级方式。

产生背景

侧链技术概念源于比特币性能提升困境与数字货竞争。早在2012年,在比特币聊天室中,就出现了关于侧链概念的相关讨论。当时的比特币的核心开发团队正在考虑如何可以安全的升级比特币协议,以增加新的功能,但是直接在比特币区块链上进行功能添加比较危险,因为如果新功能在实践中发生软件故障,则会对现有的比特币网络造成严重影响。

另外,由于比特币的网络结构特性,如果进行较大规模的改动,还需要获得多数比特币矿工的支持。这时,比特币核心开发者便提出了侧链方案。这种技术允许开发人员将新功能附加在其他的区块链,但是这些区块链仍然附着在现有比特币区块链上。这些区块链中新功能可以充分利用现有比特币的网络特性,而不会对现有的比特币网络造成危害。

侧链的进一步发展是在2014年,为了将侧链由概念转化成现实,Adam Back、Matt Corallo等比特币核心开发者共同发起成立了Blockstream公司,并在同年十月,发布了白皮书《Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains》,首次明确提出了侧链的概念及其协议实现方案。

锚定侧链协议设计原则

侧链协议设计原则应考虑以下几个方面:

资产主权明确性:一个用户在一条链上的资产被转移到另一条链上后,还应该可以转移回到原先链上的同一用户名下。

侧链防火墙性能:侧链之间应该有防火墙:资产转移应该没有对手卷款逃跑的风险;

资产转移风险可控:一条链上的软件错误造成链上资产的丢失或增加不会影响另一条链上的资产丢失或增加。

资产转移原子性:资产的转移必须是原子操作,即要么全发生,要么不发生;

侧链独立性能:侧链有独立的区块链,有独立的受托人或者说见证人,同时也有独立的节点网络。

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侧链关键技术

侧链实现的技术基础是双向锚定(Two-way Peg),通过双向锚定技术,可以实现暂时的将数字资产在主链中锁定,同时将等价的数字资产在侧链中释放,同样当等价的数字资产在侧链中被锁定的时候,主链的数字资产也可以被释放。其实现技术有以下几种:

单一托管模式

将数字资产发送到一个主链单一托管方(类似于交易所),当单一托管方收到相关信息后,就在侧链上激活相应数字资产,而这个解决方案的最大问题是过于中心化。

联盟模式

联盟模式是使用公证人联盟来取代单一的保管方,利用公证人联盟的多重签名对侧链的数字资产流动进行确认。在这种模式中,如果要想盗窃主链上冻结的数字资产就需要突破更多的机构,但是侧链安全仍然取决于公证人联盟的诚实度。

SPV模式-区块链纠缠

在侧链的交易中嵌入主链,侧链区块有双父块,侧链节点验证的主链父块是比特币最长链,侧链区块通过主链事务中的加密承诺来锚定。

驱动链模式

在驱动链中,矿工作为‘算法代理监护人’,对侧链当前的状态进行检测。驱动链将被锁定数字资产的监管权发放到数字资产矿工手上,并且允许矿工们投票何时解锁数字资产和将解锁的数字资产发送到何处。矿工观察侧链的状态,当他们收到来自侧链的要求时,他们会执行协调协议以确保他们对要求的真实性达成一致。

混合模式

上述所有的模式都是对称的,而混合模式则是将上述获得双向锚定的方法进行有效的结合的模式。

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侧链应用项目

典型应用项目

Liquid Network

由Blockstream公司开发,基于强联盟(Strong Federation)的概念,除了用户以外,还有两个特殊的角色:守望者(Watchman) - 通过签署多签名交易,参与将资产移入和移出侧链。块签名者(Block Signers) - 通过添加签名来参与创建块,以计算验证建议块所需的阈值,从而定义事务的共识历史。

ROOTSTOCK

第一个和比特币双向锚定的开源的智能合约平台,矿工通过联合挖矿获得奖励。RSK的目标是实现智能合约、即时支付以及更高的可扩展性,为比特币生态系统增加价值和实用性。

闪电网络

通过将资金发送到由多方掌管密钥的多重签名地址,闪电网络构建起 一个支付渠道。收付双方之间的交易在链下完成,无论这个交易渠道关闭时的余额是多少,这些余额都会被如数发回用户的钱包。其核心的概念主要有两个:准备金制度 (RSMC)和限时转账(HTLC),前者解决了链下交易的确认问题,后者解决了支付通道的问题。

BTCRelay

允许以太坊合约在没有任何中间人的情况下安全地验证比特币交易:用户可以使用比特币支付运行以太坊DAPP

应用展望

当前侧链技术尚处于起步阶段,一些关键性问题还有待解决,但仍有望在单一资产生态和跨资产交互的两个方向取得突破性进展。其中,在单一资产生态方面,有两个方向需要关注:新技术的测试,清算层与应用层分离,在跨资产交互方面,目前已有Interledger、BTS、polkadot、cosmos等跨链技术,这些都值得关注。此外,跨链技术的发展需要在安全、可扩展性、去中心化之间找到平衡点,当前跨链技术发展阶段与早期互联网发展阶段相似,可借鉴互联网底层协议的制定原则。

侧链技术在未来的发展前景广阔。在CPChain所聚焦的物联网领域为例:区块链与物联网的结合将产生新的商业模式,而基于不同物联网应用场景所开发的行业侧链将有望实现数据资产的互通及应用、满足多方数据交易要求及物联网大数据的人工智能决策等需求。

关于侧链技术的应用和推广,你有其他的看法吗?你还知道有哪些侧链项目吗?欢迎向公众号留言!

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