區塊鏈:區塊鏈研究實驗室 | 以太坊上的廣義狀態通道

狀態通道是可用于分布式應用程序的基礎技術。它們可以用于與一組已定義的參與者進行任何交互，例如付款或類似象棋或撲克的游戲。“通道化”這些應用程序使其成本大大降低，并減少了當今區塊鏈應用程序中不可接受的高延遲，從而實現了用戶預期的類似網絡的響應時間。

盡管如此，在當今的以太坊應用中，狀態通道的利用率仍然很低。每個想要使用狀態通道的項目必須有效地構建自己的自定義實現，從而導致冗余和不必要的風險。其次，現有的狀態通道實現仍然將太多的操作置于鏈上，并以其他的方式危害隱私。

實現一個保護隱私的通用狀態通道，使用模塊化組件構建，支持單個通道內的多個并行操作，并允許用戶升級通道設計，而無需任何鏈上操作。

通過為構建安全、高性能的應用程序提供框架和標準模塊化組件，使開發人員能夠輕松地利用狀態通道。

我們的論文描述了一種狀態通道設計，它在保持安全的同時盡可能少地將數據鏈放置在其中。我們相信它將成為構建安全和優化狀態通道的標準參考，這是以太坊社區長期需要的。

狀態通道技術

中國人壽區塊鏈精準扶貧既有項目已覆蓋15個省64個貧困縣:在國務院扶貧辦、國家衛健委的指導下，中國人壽探索開展“區塊鏈+公益+保險”精準扶貧，以保險服務供應商的身份深度參與到運用區塊鏈技術的公益保險項目當中，充分發揮區塊鏈技術公開透明、分布式加密儲存、不可偽造及篡改、跟蹤溯源的獨特優勢。另據了解，截至6月末，中國人壽區塊鏈精準扶貧既有項目已覆蓋云南、四川等15個省64個貧困縣，為599余萬建檔立卡貧困人口提供風險保障超5000億元。（人民政協報）[2020/10/20]

狀態通道通過將區塊鏈狀態的一部分“鎖定”到一個由一組定義的參與者控制的多簽名合同中來工作。被“鎖定”的狀態稱為狀態存款。例如，這可能是一定數量的以太或erc20令牌，但也可能是cryptokitty或ENS域名。

在狀態存款被鎖定，通道的參與者使用鏈外消息交換和簽署有效的以太坊交易，而不將它們部署到鏈上。這些事務可以隨時放到鏈上。

更新頻道的狀態總是在一致同意的情況下進行。所有當事方簽署每個鏈下交易。因為這些“狀態更新”完全是在鏈外進行的，所以它們的交易費用為零，并且它們的速度僅受其底層通信協議的限制。

動態 | 佛蒙特州正為保險業推出專屬區塊鏈試點項目:據coindesk消息，美國佛蒙特州正在為保險業推出專屬區塊鏈試點項目，佛蒙特州旨在通過區塊鏈創建“透明且經過驗證”的交易記錄，并與傳統的記錄保存方法相比降低成本。美國州政府周五宣布，佛蒙特州國務卿辦公室和佛蒙特州金融監管部門簽署了一份諒解備忘錄，以進行該試點，該試驗將審查該技術在數字記錄保管和注冊及監管程序方面的潛力。[2019/1/14]

因此，狀態通道提供“即時”交易，即各方無需等待任何區塊鏈確認。應用程序可以立即將已完成的操作并將其顯示給用戶，而無需等待設置數量的確認。這就是狀態通道如何提供類似web的響應時間。

我們稱之為即時終結。在共識研究中，“最終性”是指狀態交易不被逆轉的程度。在狀態通道的上下文中，如果不能阻止Alice實現區塊鏈上的操作，則操作是最終的。

如果州頻道的最新“更新”表示“alice=5eth，bob=1eth”，則該狀態為“最終”狀態。記住，更新是一個由Alice和Bob簽名的有效事務，任何一方都可以隨時在鏈上部署它。只要我們假定Alice可以在某個時間點將該事務廣播到互聯網，她就可以將該事務視為最終事務。

聲音 | 何一：區塊鏈本身處于螺旋上升的過程 只漲不跌不符合客觀規律:何一近日接受采訪時表示，其實對于這樣的熊市，幣圈老人早已風浪見慣。區塊鏈本身就處于螺旋上升的過程，只漲不跌也并不符合客觀規律。而每一次熊市的到來，更像是一重洗禮。大浪淘沙，資源重新配置。真正優質的項目才能存活。曾經的幣圈人數寥寥，到現在市場不斷開拓，人群涌入。我想，我們還是要用長期的眼光去看待。看它三年、五年甚至十年過后，這樣去思考，很多問題就能迎刃而解了????[2018/10/16]

狀態通道的核心屬性是僅在必要時才能返回區塊鏈。如果正確構建了一個狀態通道，那么所有各方都可以進行即時終結的快速操作。如果出現任何問題，各方總是可以選擇將最新版本的狀態部署到區塊鏈。

最小化鏈上操作

現有的特定于應用程序的狀態通道實現要求用戶為他們想要使用的每個應用程序打開一個新的通道，支付昂貴的交易費用。例如，兩個用戶將進行一個鏈上交易，在他們之間打開一個支付渠道，他們需要進行另一個鏈上交易，以進行一個棋局。

我們的狀態通道將鏈上需求最小化到極端，將盡可能多的邏輯轉移到鏈外層。這導致了我們論文中最重要的觀點之一：一個足夠強大的多簽名錢包是任何單個狀態通道唯一必要的鏈上組件。

白建民：發展區塊鏈技術是構建我國誠信體系的重要保障:近日，螞蟻金融服務集團副總裁白建民接受采訪時表示，目前，我國面臨最大的需求就是解決信任問題。而區塊鏈最大的優勢就是透明化，公信力好，因此我認為目前正是發展區塊鏈的最佳時期。同時，隨著互聯網+時代的來臨，應用場景對于信用的需求愈發明顯。比如，支付寶的誕生就是為了解決網購的信用問題，而現如今不僅是網購，整個社會同樣需要解決信用問題，因此就必須要依仗區塊鏈技術來解決。加之我國網民流量體系巨大，這也為發展區塊鏈技術打下了良好基礎。[2018/4/27]

將邏輯從鏈上移開可以使我們獲得比現有信道更大的優勢。我們可以將新的應用程序安裝到一個狀態通道中，而無需進行鏈操作。我們甚至可以升級或重新設計一個狀態通道，而不需要鏈上交易或費用。

這種方法還具有顯著的隱私優勢。正確構造，用于保證狀態存款的多簽名錢包應與任何其他多簽名錢包不可區分。在鏈上，沒有辦法區分常見的multisig和用于創建狀態通道的multisig。

反事實技術

我們可以使用所謂的“反事實實例化”來實現這些結果。解釋這種技術需要首先定義術語。

2018中國上架區塊鏈App中新聞工具類居多:七麥研究院數據統計顯示，2018年區塊鏈相關App有以下特點：上架App新聞工具類居多。數據和資訊類占比28%，行情查詢類占比16%；下載量排名：黑馬輩出。網易星球、OKCoin比特幣等占據前面位置；下架區塊鏈App：海外上線，覆蓋面廣。其中財務類占比最高共有48款。[2018/4/11]

“反事實”是指可能是真的，但不是。在討論狀態通道時，這是一個非常有用的概念，我們花了很多時間對可能發生在鏈上的事情進行推理，但事實并非如此。

在狀態通道中，我們稱“反事實X”來描述一個案例，其中：

X可能發生在鏈上，但不會發生

任何參與者都可以單方面使X在鏈上發生

因此，參與者可以表現為X發生在鏈上

例如，想象一下Alice和Bob之間的支付渠道。Alice通過頻道向Bob發送4個ETH，這實際上意味著雙方都簽署了一個交易。任何一方都可以隨時在鏈上部署此交易，但事實并非如此。所以我們可以說“反事實的Alice給了Bob4ETH”。這使他們能夠像已經發生的交易一樣行動-在適當的威脅模型中，這是最終的交易。

反事實實例化

在上面的部分中，我們說我們的方法允許您將新應用程序安裝到狀態通道中，而無需任何鏈上操作或費用。這怎么可能？

這種能力的關鍵是我們所謂的反事實實例化。在上面的部分中，我們描述了Alice和Bob之間的反事實交易。但我們也可以創建反事實合約。反事實實例化是指在不實際將合同部署到鏈上的情況下實例化合同。當一個合約被反事實地實例化時，通道中的所有當事方就好像它已經被部署了，即使它沒有。這種技術可以讓我們將幾乎所有的通道邏輯從鏈上移開。

反事實實例化是通過讓用戶簽署并共享對multisig錢包的承諾來實現的。這些承諾表明，如果反事實例示的合同在鏈上被例示，multisigwallet將查看例示的合同，并根據該合同的狀態轉移適當的狀態存款。

為了實現這一點，在部署合同之前，我們需要在承諾中引用反事實的實例化合同。為此，我們引入了一個全局注冊表：一個鏈上合約，它將任何反事實合約的唯一確定性地址映射到實際的鏈上部署的地址。用于生成確定性地址的哈希函數可以是任何考慮到字節碼、其所有者的函數）和唯一標識符。

例如，我們可能有一個合約“c”，其中包含字節碼和構造函數參數“initcode”。使用參數“initcode”對注冊表運行函數調用的結果是將一個條目添加到注冊表中；其鍵是反事實地址，其值是實際的鏈上部署地址。

這為我們提供了一種引用鏈外合同的方法，而無需首先將它們部署到鏈上。我們只需在注冊表中進行一次查找，看看哪個地址對應于反事實地址。在Solidity中，這很簡單：

Registry(registryAddress).resolve(counterfactualAddress)

面向對象的通道設計

我們的通道設計允許開發人員對狀態通道采用面向對象的方法。任何單個狀態通道都將由幾個反事實對象-組成，例如支付通道對象或棋類游戲通道對象。因為這些都是反事實的實例，所以它們不需要向通道中添加費用-只需要雙方簽署承諾。

例如，Alice和Bob可以在任何時候選擇反事實地在他們的通道內實例化一個合約，比如，定義一個國際象棋游戲的合約。然后，他們可以相互交換狀態更新，這些更新引用了反事實的例示游戲，以便真正玩國際象棋，所有這些都不需要鏈上費用。

我們相信這種面向對象的方法提供了許多顯著的好處：

應用程序開發人員可以針對定義良好的API編程，插入每個通道所需的核心組件。

我們可以確保，只要核心組件經過嚴格審核并保持安全，應用程序開發人員代碼中的錯誤就可以隔離到它控制的狀態。

應用程序開發人員可以通過反事實尋址重用現有組件，就像他們將重用以太坊合同一樣，例如，一個可以證明是公平的隨機性源。

用戶可以在有爭議的情況下保護隱私，只需將有爭議的對象鏈接起來。

我們可以在正常運行期間傳遞的消息和發生爭議時需要發布的事務之間的權衡曲線上訪問更多的點，在某些情況下，這使我們可以跨通道分攤對過時狀態的響應。

結論

如果您有興趣了解有關廣義國家頻道和反事實技術的更多信息，我們建議您閱讀本文。本文包含我們未在本文中總結的重要內容，包括：

側鏈和Plasma等其他技術進行比較

審查現有的狀態通道設計

深入研究相關威脅模型

元信道

廣義狀態通道的示例結構

本文轉載公眾號：區塊鏈研究實驗室

海納學院的內容將圍繞：區塊鏈技術，產品社群，經濟模型等全方位的知識體系輸出，為大家帶來不一樣的社群學習體驗。歡迎聯系作者微信加入社群：csschan1120

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