2018年11月8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：
01
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。
观点：加密货币总市值突破1万亿美元，将使新的机构投资者开始FOMO:比特币、ETH以及DeFi代币价格最近上涨，被归因于新的政府刺激措施，以及散户投资者在比特币2017年牛市和随后的崩盘三年后重返这个领域。
瑞士数字资产基础设施初创公司Metaco副总裁Seamus Donoghue表示，“虽然刺激措施有望出台，但宏观背景对比特币等风险资产仍将非常有利，而且随着谷歌搜索量最近飙升，散户投资者也开始加大加密投资。这意味着像以太坊、Polkadot、Cardano和DeFi代币这样的山寨币现在可能开始跑赢大盘。加密货币总市值突破1万亿美元，这将使新的机构投资者开始担心FOMO（担心错失良机），这反过来又会让流动性较低的养老基金和捐赠基金关注这一新兴资产类别的投资机会。”（福布斯）[2021/1/16 16:20:14]
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。
观点：以太坊2.0正在改变DeFi项目的运作方式:以太坊2.0仍处于非常早期的开发阶段（即第0阶段），在旧链完全转移到新链之前，还有很长的路要走。尽管如此，由于其快速发展，对市场的影响已经显现出来。OctoFi DeFi协议联合创始人Dr. Octavius表示，这在DeFi领域尤其如此，“大多数人误解了Eth2及其对整个行业的意义，尤其是DeFi。当其他区块链在竞争解决以太坊上的一些扩容问题时，我认为网络效应是相当深远的，以太坊是超越其他链的。如果说有什么不同的话，那就是2.0的出现让人们对以太坊的持久力充满信心。”（Cointelegraph）[2020/12/26 16:35:17]
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，AdamBack、MattCorallo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《EnablingBlockchainInnovationswithPeggedSidechains》，首次明确提出了侧链的概念及其协议实现方案。
观点：到ETH 2.0第二阶段真正投入使用需要数年时间:11月5日消息，权益质押服务商Staked首席执行官Tim Ogilvie表示，当ETH 2.0在12月左右上线时，阶段0的ETH 2.0所能做的就是验证区块。你所认为的以太坊核心功能，是没有一个会在0阶段被启用的。因此实际上不能转让ETH，不能参与DeFi或其他智能合约活动。对第一阶段最激进的预估是需要6个月，第二阶段则需要两年时间。而更保守的估计要比这长得多。所以在从ETH 1.0到ETH 2.0完全转变之前，仍需要数年的时间。（Decrypt）[2020/11/5 11:41:26]
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。
观点：比特币、美元纸币的区别在于确定支付单位的有效性:在美联储 12日的一篇博客文章中，经济学家Rod Garratt和Michael Lee等人概述了“基于帐户”和“基于代币”的数字货币系统的特征。作者指出，比特币、美元纸币和金币之间的区别在于，支付方能否“有相当高的信心”确定支付单位的有效性。他们写道，虽然美元钞票具有防伪特征，因此很难伪造，但加密用户无法“独立”的确定他们的代币是否有效。像比特币这样的区块链，使用强大的计算硬件，确保了矿工多次确认交易的有效性，消除了对每个单元进行独立验证的需要。[2020/8/13]
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；
观点：拥有逾32枚ETH的以太坊钱包大多属于个人:据此前报道，根据Arcane Research发布数据，2020年拥有超过32枚ETH的以太坊钱包数量稳步增长，目前有近12万个地址有资格成为验证者，以利用抵押功能。实际上，自去年年初以来，这一数字已飙升13％。
对此，Nansen联合创始人、数据科学家Alex Svanevik表示，符合“32 ETH俱乐部”资格的以太坊地址大部分属于个人，而不是加密货币交易所，后者只占不到1000个钱包。然而，在最富有的钱包中，交易所仍然占据ETH总量的很大一部分。“具体来说，在‘32 ETH俱乐部’地址持有的1.05亿ETH中，至少3200万ETH由交易所钱包持有，换句话说就是大于30%。”（Cryptoglobe）[2020/6/12]
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。
02
侧链关键技术
侧链实现的技术基础是双向锚定，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，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。
03
侧链应用项目
典型应用项目
LiquidNetwork
由Blockstream公司开发，基于强联盟的概念，除了用户以外，还有两个特殊的角色：守望者-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(BlockSigners)-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：准备金制度和限时转账，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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