區塊鏈:側鏈和狀態通道：不一樣的煙火

編者按：本文來自藍狐筆記，Odaily星球日報經授權轉載。前言：區塊鏈的技術術語中，有很多概念經常會混淆使用。其中之一就是側鏈和狀態通道。兩者都是區塊鏈的擴展解決方案。但在社區的使用中，經常被互換使用。那么它們之間到底有什么不同，有什么優缺點，誰更好？本文有助于回答你的困惑。本文作者Vasa，由“藍狐筆記”的“Moqi”翻譯。以太坊社區中“狀態通道”和“側鏈”這兩個術語經常被互換使用，從而導致普通用戶的混淆。今天我們將這個問題搞清楚。先煮杯咖啡，因為它會需要耗費一些時間。本文的主要目的很明確：什么是狀態通道？什么是側鏈？然后我們進行比較：它們兩者試圖解決什么問題？哪個是更好的擴展解決方案？現在開始。什么是狀態通道？

狀態通道是一種非常廣泛且簡單的思考問題的方式：思考將可能發生在區塊鏈上的交易，在不顯著增加任何參與者風險的情況下在鏈下執行。這一策略最著名的例子是比特幣的支付通道概念，它允許在雙方之間直接發送即時的低費用支付。狀態通道是支付通道的一般形式，將相同的想法應用于通常在區塊鏈上執行的任何類型的狀態改變操作。將這些交互移至鏈下，且無須要求任何額外的信任，可以實現成本和速度的極大改善。狀態通道將是擴展區塊鏈技術的關鍵部分，它支持更高級別的用戶使用。狀態通道的基本組成非常簡單：

雙向狀態通道1.將區塊鏈狀態的一部分通過多重簽名或某種智能合約鎖定，因此，特定的參與者集必須彼此間完全同意才能對其狀態進行更新。2.參與者們通過構建和簽名可被提交至區塊鏈的交易，以更新他們之間的狀態，而在此之前狀態只是暫時保持在內部。每個新的狀態更新都“高于”之前的更新。3.最后，參與者們將狀態提交回區塊鏈，這將關閉狀態通道，并再次解鎖狀態。就這樣。如果參與者之間更新的“狀態”是加密貨幣的余額，那么，我們就有了一個支付通道。打開和關閉通道的步驟1和3涉及到了區塊鏈操作。但步驟2可以快速執行不限制次數的更新，且無須涉及到區塊鏈。這就是狀態通道可以發揮作用的地方。因為，僅有步驟1和3需要發布到網絡上，以及支付費用或等待確認。實際上，通過仔細的規劃和設計，狀態通道幾乎可以無限期保持開放狀態，且可用于大型樞紐系統的一部分，為整個經濟或生態系統提供動力。盡管這里描述看似簡單，但人們通常認為狀態/支付通道是非常復雜的。造成這種情況的原因有很多：其中之一就是在對這三個步驟的表述中隱藏了一些重要的微妙之處。讓我們仔細看下這些簡單的短語所隱含的含義：可以提交到區塊鏈為了使狀態通道正常工作，必須確保參與者可以在任何時候將其當前通道的狀態發布到區塊鏈上。這導致產生了一些重大的局限，例如這樣的事實：在通道關閉之前，有人必須保持在線以保護每一方的利益。想象一下，假設當我們開啟一個支付通道時，我以100BTC開始，而你以10BTC開始。如果我們首先簽署將10個BTC轉給我的更新，然后又簽署將50個BTC轉回給你的更新，第二個更新明顯比上個更新對你更有利。如果你意外地網絡掉線，而我則可以假裝第二次更新從來沒有發生過，那么，我能將第一次更新發布到區塊鏈上，從而有效地從你哪里竊取了50個BTC。你需要的是有人保持在線，擁有最新交易的副本，以便于它們可以“高于”早前的交易，并確保你的比特幣得到保護。不一定是你自己保持在線。你可以將副本發送到很多隨機服務器，它們同意通過智能合約僅在需要時才發布它。但是，無論你如何做，你都需要確保最新簽名的狀態更新都是高于其他所有更新的。這使得我們進入下一個微妙的短語：每個最新更新都“高于”之前的更新為了使狀態通道的這一部分正常工作，必須正確地設計鎖定和解鎖機制，以便提交給區塊鏈的舊狀態有機會被取代它們的新狀態所糾正。最簡單的方法是讓任何解鎖嘗試啟動計時器，在此期間，任何新的更新都能取代舊的更新。當計時器完結，通道關閉，并且狀態將進行調整以反映最后一次收到的更新。可以為每個狀態通道選擇計時器的長度，以平衡較長通道關閉時間的不便利性和不斷增加的應對互聯網連接或區塊鏈問題的安全性。或者，你可以通過罰款方式來構建通道，這樣任何向區塊鏈發布不正確更新的人的損失要比他們假裝沒有發生后續交易所獲得的更多。但是這個機制最終不會有太大關系，因為這種情況的博弈論使得事情產生變化。只要這種機制在理論上是合理的，它就可能永遠不必使用它。實際上通過計時器/懲罰程序可能會帶來額外的費用、時延或其他不便；考慮到迫使某人進入機制并不能給你帶來任何好處，因此，一個狀態通道的參與方可能會只是通過相互商定最終通道狀態來關閉通道。這種最終關閉操作跟普通的“中介”更新有根本上的不同，因此，參與者對于在特定通道內鎖定的狀態的每個部分僅是簽署一次關閉交易。這些“微妙之處”的細節并不是特別重要。最終歸結為參與者通過設置“法官”智能合約來打開通道，相互簽署如有必要“法官”可以強制執行和裁決的承諾，然后，相互協商關閉通道，這樣法官的裁決就不需要。只要“法官”機制被認為是可靠的，這些承諾就可以算作為即時轉移，只有在特殊情況下法官才會出現，例如參與方消失時。當然，這些細節只是人們認為狀態/支付通道是復雜的部分原因。更大的原因是比特幣的支付通道是復雜的。在比特幣上構建具有合理有用屬性的“法官”機制是非常復雜的。不過，一旦你對狀態通道有一個清晰的總體概念，就能看到，這只是由于在一個受限的環境中試圖實施這個概念而產生。基本的智能合約功能，例如計時器機制和根據提交的簽名信息來允許采用兩種不同路徑，這些在比特幣中很難做到。其中的一些功能正在逐步添加或構建。支付通道只是更廣泛“狀態通道”概念的特殊子情況，我們可以意識到這是一種更廣泛的技術，狀態通道可以應用到任何智能合約，這些智能合約在定義好的參與者組中處理頻繁的更新。你可以預期在很多分布式應用中看到這種方法。現在，我們對什么是“狀態通道”有了更明晰的理解。因此，我們來看看側鏈。什么是側鏈？

Celer與Meta Apes達成合作，支持在首個BNB應用側鏈(BAS)上進行NFT和資產跨鏈:6月2日消息，區塊鏈互操作性協議 Celer Network 宣布與大型多人在線策略游戲 Meta Apes 達成合作，推出首個 BNB 應用側鏈 (以下簡稱 BAS) - Ape Chain 主網。

在本次合作中，Celer 提供了 Meta Apes BAS 和 BNB Chain 之間的默認互操作性解決方案，Celer cBridge 作為 Meta Apes BAS 和 BNB Chain 之間同質/非同質化資產跨鏈橋，提供快速、安全且低成本的跨鏈橋接服務。[2022/6/2 3:57:45]

側鏈是使用雙向錨定關聯于其父鏈的單獨區塊鏈。換句話說，你可以將資產移至側鏈，并再移回父鏈。

側鏈雙向錨定使得可以在父鏈和子鏈之間以預定的匯率進行資產互換。原始區塊鏈通常成為“主鏈”，其他所有外加的區塊鏈都稱為“側鏈”。區塊鏈平臺Ardor將其側鏈稱為“子鏈”。父鏈上的用戶首先必須發送其代幣到一個輸出地址，這些代幣會被鎖定，因此用戶無法在其他地方消費它們。在交易完成之后，會通過跨鏈進行確認，然后等待一段時間，以提高安全性。在等待期過后，側鏈上會釋放等量的代幣，允許用戶獲取并在此處進行消費。當將資產從側鏈移回主鏈，流程剛好相反。聯盟

天津工信局：積極探索加密算法、賬本、側鏈與跨鏈等核心技術理論:金色財經報道，天津市工業和信息化局近日印發《新一代信息技術產業發展“十四五”專項規劃》，在區塊鏈方面， 《規劃》指出，加強區塊鏈關鍵核心技術研發，重點突破共識機制、密碼技術、智能合約等關鍵技術，積極探索加密算法、賬本、側鏈與跨鏈等核心技術理論，突破區塊鏈底層公鏈技術。推動區塊鏈技術應用向政務管理、社會公益、防偽溯源等領域延伸擴展，開放“區塊鏈＋政務”“區塊鏈＋產品溯源”“區塊鏈＋金融”等多個應用場景，形成區塊鏈技術應用示范。（天津政務網）[2021/12/26 8:05:25]

聯盟是一個組，它在主鏈和其一個側鏈之間充當中間點。這個組確定何時鎖定和釋放用戶使用的代幣。側鏈的創建者可以選擇聯盟的成員。聯盟結構的問題在于，它在主鏈和側鏈之間添加了另外一個層。側鏈要負責自身的安全。如果沒有足夠的算力來保護側鏈的安全，它有可能會被攻破。因為每條側鏈都是獨立的，如果它遭受攻擊或入侵，損壞會在該鏈中發生，而不會影響主鏈。相反，如果主鏈遭受攻擊，側鏈仍能運行，但其錨定資產將會失去大部分價值。側鏈需要它們自己的礦工。可以通過“合并挖礦”激勵這些礦工，因此，兩種獨立的代幣，基于相同的算法，可以同時開采出來。現在，我們對側鏈也有一個很好的了解。所以，讓我們把它們放在一起。它們想解決什么問題？

Ripple CTO：正制定NFT策略 NFT等功能應在側鏈上運行:據Newsbtc 4月10日消息，Ripple的首席技術官David Schwartz表示，該公司目前正在制定NFT策略。他補充說，基于觀察，人們很少關心基礎技術，而只關心NFT本身和用戶體驗。Schwartz表示，XRP Ledger的優先事項是保留其作為付款機制的優勢。考慮到這一點，其他功能（無論是CBDC、NFT、DeFi等）應在與主鏈分開的側鏈上運行。這樣，XRP的支付功能將保持不變并且不受影響。此外，Schwartz警告稱，NFT可能是一種時尚，但是現在說這還為時過早。[2021/4/10 20:03:37]

通常，側鏈和狀態通道都是用來提高區塊鏈可擴展性的。他們遵循類似的模型。鎖定狀態/資產在區塊鏈/主鏈之外進行交易從狀態通道/側鏈中解鎖狀態/資產但盡管有這樣的類比，但兩者間有很多不同，這是因為狀態通道中我們不使用單獨的區塊鏈，而在側鏈中我們使用單獨的區塊鏈。讓我們來看看這會導致什么結果。兩者中哪個是更好的擴展性解決方案？為了得出答案，我們來看看它們的優缺點。狀態通道的優點

狀態通道有很強的隱私屬性：這是因為所有事情都發生在參與者之間的通道“內部”，而不是公開廣播和在鏈上記錄。只有打開和關閉的交易必須是公開的。而在側鏈上，每筆交易都會發布到側鏈上，無論你是否跟側鏈上的所有參與者交互，交易都會被側鏈上每個參與者接收。狀態通道有即時最終性。這意味著只要雙方簽署狀態更新，它就可以被認為是最終狀態。雙方都有很高的保證，如有必要，他們可以在鏈上“強制執行”該狀態。但正如上面提到的，考慮交易的安全級別，狀態通道的關閉可能需要花費不同的時間。而在側鏈中，另一邊有一條區塊鏈，因此，最終性依賴于側鏈的挖礦算力。狀態通道的缺點

動態 | 比特幣側鏈Liquid即將整合閃電網絡 已發布實驗性代碼:比特幣技術開發公司 Blockstream 宣布即將整合旗下比特幣側鏈 Liquid 和比特幣閃電網絡實現方案 c-lightning，并發布早期實驗性代碼。在規劃中，Blockstream 還將在 Liquid 的閃電網絡上支持其他資產的轉賬和閃電網絡中的匿名轉賬。Liquid 是一條由 Blockstream 開發的比特幣側鏈，其設計目標是擴展比特幣主鏈的限制，特點包括資產發行，更快的確認時間和匿名轉賬。[2019/8/1]

狀態通道需要所有參與者100%的在線：正如我們上面討論的，如果任何參與者不在線，那么，這可能對他來說要付出代價。如果參與者不在線，參與者可以使用其他人來代表TA。但代表被攻擊或被賄賂的可能性讓會它會成為狀態通道的問題。而在側鏈上則你不必總是在線。狀態通道最適合用于有已定義好參與者集的應用：這是因為“法官”合約必須了解特定通道部分的參與者/主體。我們可以添加和移除人，但它要求每次對合約進行更改。而在側鏈中，參與者變化方面沒有這種限制。狀態通道在這種情形下尤其有用：參與者將要在長時期內交換很多狀態更新：這是因為創建通道部署“法官”合約會產生初始成本。但是，一旦部署，在狀態通道內每次狀態更新的成本會非常低。側鏈的優點

動態 | 比特幣側鏈概念驅動鏈將進入測試:據Coindesk報道，一項由創業公司Tierion推出的，旨在從根本上擴展比特幣功能的提議，將開啟測試網絡，將能夠在供應量有限的情況下增加大量新功能。Tierion的研究主管Paul Sztorc向Coindesk透露，其測試版本將于周二公布，該創意于2015年11月首次構思后已進行了近三年。該提案現在被譽為實施比特幣側鏈的最佳方式。其側鏈概念承諾能夠在比特幣網絡上創建分支，其功能與以太坊token的方式不同。[2018/9/26]

側鏈是永久的。如果存在有側鏈，你無須為特定目的而創建專屬的側鏈。側鏈一旦創建，就是完成構建并進行維護。我們不會關閉側鏈，而是鎖定在側鏈上的資產以移回主鏈。這是非常有用的方式，任何在區塊鏈/主鏈外做特定任務的人都會來到相同的側鏈。因此，你不必為每個新參與者創建獨立的鏈。而在狀態通道，你通常必須創建新的狀態通道來添加新參與者。但諸如閃電網絡、雷電網絡這些項目為此提出了出色的解決方案。他們創建了參與者網絡，由此你不必為與之互動的每個新參與者創建新的通道。你可以跟參與者進行間接互動，方式是在你和接收者之間通過你們之間共同的其他參與者來創建一個通道：你和接收者。側鏈允許加密貨幣相互交互：它們增加了靈活性，并允許開發者在山寨幣的Beta版本或軟件更新上線主鏈之前，可以在側鏈上實驗。像傳統的銀行功能可以在側鏈上測試，然后再移至主鏈。側鏈的缺點

側鏈需要很多初始投資來啟動：為了創建側鏈，我們需要足夠的礦工，以使網絡免遭攻擊者的攻擊。此外，我們必須確保它們已經啟動和在運行。然而，在狀態通道中沒有區塊鏈，因此，沒有這些要求。側鏈需要聯盟：這在主鏈和側鏈之間增加了額外的層。這可能是攻擊者可以攻擊的另外一個弱點：可以賄賂或攻擊聯盟。然而在狀態通道中，我們只需要一個智能合約就可以為我們完成這項任務。兩者之間的競爭是偉大的。塵埃落定，但兩者依然站立。由于研究依然在持續，實際的使用還沒有傳播，我們無法確定誰會是贏家。或許它們會融合，形成一種混合解決方案，來解決擴展性問題。直到實現之前，我們還需要等待，看看什么時候能看到。

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