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【易错概念】区块链的侧链/跨链,硬分叉链/软分

发布时间:2019-10-17 12:33编辑:互联网资讯浏览(95)

    目前主流的跨链技术包括:

    和侧链技术一样,跨链技术也需要解决资产的锁定与管理问题。

    如果说共识机制是区块链的灵魂核心,那么对于区块链特别是联盟链及私链来说,跨链就是实现各区块链价值的关键。永旗链超级账本项目立项至今,以其强大的技术优势,不断的革新沉淀,相信在不久的将来,超级账本必将在区块链领域换发出耀眼的光芒。返回搜狐,查看更多

    平行链:也叫可并化的链,是更加简单的区块链形式。其关键特征就是他们执行的计算本质上是异构独立的。对于一般的智能合约系统,它们无法确定哪些交易是互相冲突的,所以那些本可以并行化的交易通常也只能按顺序执行,浪给了大量计算时间。而在平行链间划分明确的分界线,就可以立即执行所有交易,而不用担心产生冲突。

    Polkadot是由原以太坊主要核心开发者推出的公有链。之所以称之为中继链,是因为它不仅可以为平行链提供安全性,而且可以保证它们之间可以安全地传递消息。

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    Polkadot的设计中通过建立明确的角色,完成不同的职能分工,再结合一套巧妙的奖惩机制,协同完成跨链通信。实现了其在保证信任、安全的前提下做到系统的水平扩展。

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    验证人:通过将点固定在中继链上来保证安全,验证从收集人出获取的证明,并与其他验证人一起参与共识。

    Cosmos是Interchain Foundation的跨链开源项目。Cosmos是专注于解决跨链资产转移的区块链网络,其核心开发团队也是 Cosmos 所采用的Tendermint共识引擎发明者。Tendermint是一个类似实用拜占庭容错共识引擎,具有高性能、一致性等特点。

    3、哈希锁定(Hash-locking)

    在区块链中,由于比特币实际上不是简单的“转移”,而是暂时将其在比特币区块链上锁定,之后将等量等值的代币在侧链上释放。当等量等值的代币在侧链上被锁定时,比特币区块链上的原始比特币就可以被释放了。因此,“双向锚定”实际上就是一方是否解锁,要以另一方是否已经有投币行为为基准。

    钓鱼人:最后一道安全防线,他们负责监视网络并证明对验证人的不良行为。

    交易所开展的不同类型数字货币之间的兑换,就是一种跨链价值转移的实现。严格来说,币币交易所就是一个跨链技术的实现。

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    自从2017年12月闪电网络发布了1.0 RC版本,并成功在比特币主网进行了测试,闪电网络就一直不断发展。

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    子链指的是在主链的平台来派生出来的具有其他功能的区块链。这些子链不能单独存在,必须通过主链提供的基础设施才能运行,并且免费获得主链的全部用户。子链是基于用户需求不同,而派发出来的区块链,但是它又不能独立存在于主链之外,必须基于主链才能运行,同时也可以获得主链的全部用户,以降低其宣传难度,提高用户量。下面以墨客链子链为例,说明子链技术具有哪些独特的技术与优势。第一,子链可以定义自己的共识方式和执行模块。由于墨客链研发的时间比以太坊晚,所以其扩充了子链的概念。墨客的子链一个显著的不同点是子链可以定义自己的共识方式和执行模块。子链的共识方式与主链POW共识方式又不同,其可以是PBFT、POS,甚至还可以根据自己的喜爱与功能的不同,自定义共识方式,完全的坚持以人为本的思想。自定义子链的运行是怎么样的呢?这个时候要引入一个SCS(Smart Contract Server)节点的概念。SCS节点通过提供运算能力来维持自定义的运行,同时还可以获得收入。既保障了子链的正常工作,还可以收获“红包”。“红包”收入主要是通过安装一些插件参与用户自定义的共识过程,以达到自定义挖矿来获得。实际上最终结果还是子链可以自定义挖矿。第二,各个子链之间拥有灵活的交互功能。一个子链可以使用另外一个子链提供的资源(比如分布式文件系统),也就是说我要实现某一个功能,我自己设计的子链不具备这个功能,但是通过子链的交互,我最终还是能够实现这个功能。

    原标题:浅谈永旗链跨链构架

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    提名人:通过选择好的验证人及固定点来保护中继链。

    Cosmos网络主要由两部分组成: Hub 和若干个Zone 。每个Zone和Hub 都是独立的区块链。Zone 是解决特定应用需求的区块链,HUB专注于处理Zone间的跨链交易。Zone和Hub都有自己独立的状态共识。

    随着区块链技术加速应用于金融、医疗、能源、产权和物联网等众多领域,越来越多的科技企业投身于区块链技术的研发与产业化浪潮中。如今,打着各种名义开发出来的区块链也是数不胜数。

    在介绍Cosmos时,我们再一次提到了中继链。而Polkadot也是通过中继链技术能够将原有链上的代币转入原链地址中,对其进行暂时锁定。还记得我们前文提到过的 RSMC(可撤销的顺序成熟度协约)技术吗?其中多重签名控制的机制在Polkadot 也有同样的应用。在中继链上的交易结果将由这些签名人投票决定其是否生效。通过Polkadot可以将比特币、以太币等都链接到Polkadot上,从而实现跨链通信。

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    Polkadot的原理如下图所示:

    永旗链超级账本使用的正是基于Polkadot的中继链技术。

    如果从Cosmos反观跨链的意义,我们就可以真正看到跨链不仅仅可以扩容,更可以提高可操作性。有了Cosmos,我们如果想对比特币做一个智能合约的编程,我们就可以把比特币直接借助Cosmos的Hub转到以太坊进行编程。同时,如果我们想让我们的比特币私密性更强,我们就可以把比特币直接借助Cosmos的Hub转到门罗币的网络。

    2、侧链/中继(Sidechains/relays)

    BTC Relay是在以太坊基金会支持之下,由ConsenSys团队推出并成长起来的项目。它被认为是区块链上的第一个侧链。其实质是以太坊的一个智能合约。

    永旗链超级账本在中继链中,引入了四个角色概念。分别为:验证人,提名人,收集人,钓鱼人。

    我们知道BTC-Relay是由带有比特币SPV钱包功能的以太坊智能合约, 以及Relayers(BTC Relay的社区成员)共同组成。Relayers为BTC Relay提供新的比特币区块头,当交易在区块链进行验证或者区块头被检索的时候,Relayer会获得一笔手续费作为奖励,Relayer提交区块头的这种循环——然后处理比特币支付和奖励Relayer手续费的应用程序——使系统能够自立和自治。而不同于其他利用类似双向锚定原理的侧链。

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    但是,假如多个代表串通一气怎么办呢?目前来看,还没有好的解决方法。唯一能做的就是尽量在一开始就严格筛查出声誉好的代表。

    永旗链生态以超级账本为基础,预计开发超过300条区块链。在没有超级账本技术前提下,这些链将形如比特币,以太坊,eos等,它们每条都是独立、垂直、封闭的体系,相互间无法进行价值和数据的交换,无法进行信息交换。导致了彼此间割裂,形成了一个个“孤岛”,独存独亡。

    在整个兑换的过程中,人民币账本上的人民币总数没有变化,仍是657元;美元账本上的美元总数也没有变化,仍是100美元。变化的是两个账本上货币的持有人。

    4、分布式私钥控制(Distributed private key control)

    还记得我们在前面提到的多链如何管理中被称为中继链的“太阳”吗?Hub就是中继链。Zone之间的跨链通信主要是通过与Hub之间的IBC协议来实现。

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    除了我们在侧链部分已经提到的的单一托管人模式和联盟托管模式,对于被跨的链中包含以太坊的情况来说,智能合约管理模式可以派得上用场。这个管理模式的关键就在于这个智能合约中需要包含双方区块链的区块头,从而验证双方的线上交易。

    跨链技术。

    什么是HTLC 哈希时间锁技术?举个例子。A与B达成这样一个协议:协议将锁定A的1个比特币,在T时刻到来之前,如果B能够告诉A一个正确的“暗号”R, 使得R的哈希值等于约定的值,B就能获得者一个比特币。如果B在T时刻到来时不能提供正确的“暗号”R,那么这一个比特币自动解锁,回归A所有。

    收集人:通过从用户处手机交易以及为验证人生成状态转换证明来维护平行链。

    最简单也最常见的方法就是等待足够多的确认区块数。因为POW共识算法中,当确认的区块足够多时,撤销的可能性就会变得很低。然而很多人并不想将时间白白浪费在等待上。于是,也就有了第二种方法:利用区块纠缠。这首先需要将两个链之间的区块建立一种依赖关系。假如其中一笔交易被撤销,那么交易所在的区块回滚,同时依赖于这一区块的另一条链上的区块也会回滚,其交易也会被撤销。因此,我们只需要看一个区块有没有回滚,就可以知道交易确定了与否。

    Polkadot的核心思想是区分交易方发起和执行交易的方式以及交易方统一记录的方式。中继链解决了当今两大阻止区块链技术传播和接受的难题:即时拓展性和延伸性。

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    永旗链是2017年由郑国雄主持搭建的一条生态链,涵盖登记确权,资产管理跟交易,去中心化支付等多用途,致力于实现更为丰富的区块链应用,将来预计会为不同的行业开发超过300个区块链,而超级账本项目正是搭建永旗链生态的核心。

    今年5月,MIT实验室发现,智能合约与闪电网络的结合不仅能够实现数百万级的交易吞吐量,并且大幅提高整个系统的复杂性。难道传说中的“比特币智能合约” 就要来了?还有媒体报道称微软公司也开始考虑用比特币闪电网络来建立身份认证系统。

    1、公证人机制(Notary schemes)

    在之前硅谷密探介绍公链的文章中,我们已经提到了闪电网络这个侧链项目。由于比特币网络可拓展性过低,交易速度慢,交易量又小,导致资源浪费严重。为了解决这一问题,比特币闪电网络在2015年被提出。这个项目最为巧妙之处就是它在比特币之上建立了一个结算层,也就是侧链。由此使得比特币主网压力减轻,资源浪费变少。

    由于目前区块链本身技术门槛较高,性能受限,以及链与链之间无法交叉,数据信息不能做到互通互联,存在信息孤岛的问题。不同的区块链网络之间协作的难度大,这极大地限制了区块链应用的发展。于是,关于如何实现跨链技术和多链融合,成为了当前区块链领域研究的热点之一,超级账本项目也就被提了出来。据行业权威机构表示,比特币开启了区块链技术1.0时代,以太坊智能合约技术引导了区块链技术2.0时代,而超级账本技术,将会引领区块链真正走向辉煌。

    我们用换汇来理解就方便了。人民币是一个独立的货币,美元是另一个独立的货币。人民币无法直接变成美元,美元也无法直接变成人民币。因此,美元无法直接进入人民币账本,人民币也无法直接进入美元账本。需要有人愿意买入人民币/美元,卖出美元/人民币,才能完成货币的兑换,实现价值的跨账本流动。

    很多可验证的、全球动态同步的数据架构都建立在这个基础上,这些数据架构为平行链或者侧链。Polkadot由许多具有潜在不同特征的平行链组成,这使得其更容易实现匿名或者正式的验证。永旗链超级账本将开发的所有链融入共识网络中,通过中继链技术可以将多个区块链互相连接。链上的所有交易,通过Polkado进行暂时锁定,交易结果将由签名人投票决定其是否生效。并引入了钓鱼人角色对交易进行举报监督。通过Polkadot可以将比特币、以太币等都链接到Polkadot上,从而实现跨链通信。

    Polkadot已经发展到什么阶段呢?

    “不需要记录在区块链上”的闪电网络还应用了RSMC(可撤销的顺序成熟度协约)技术。具体来看,假设A与B之间有一个支付通道。二人共同存入一定资金。必须当二人都签名时才能动用这些资金。每次交易时,都要共同确认资金分配,并达成分配合约。当新的分配合约生效后,旧的分配合约失效。一旦有人,比如A仍然使用旧的合约来动用资金,作为惩罚这笔钱必须退还给B作为补偿。

    与Cosmos相比,PolKadot 也有许多技术、模式的创新点。在Polkadot看来,其它区块链都是平行链。

    同时,由于 Cosmos 的自身架构支持多Hub, 今年有许多区块链项目都选择用Cosmos作为跨链技术之一 来搭建自己的项目平台。IRISnet 项目将为开发者提供一个更友好的应用开发接口,并同时提供面向服务的跨链基础设施。

    综上,跨链技术的核心要素之一是:帮助一条链上的用户Alice找到另一条链上的愿意进行兑换的用户Bob。从业务角度看,跨链技术就是一个交易所,让用户能够到交易所里进行跨链交易。

    虽然,闪电网络看起来前途一片大好,但是世人对它的诟病一直没有停止。Bitcoin.com附属公司的负责人David Shares公开表示闪电网络中心化。还有人认为闪电网络作为一种通道网络,其支付路线过于复杂,交易时未知因素太大。并且,当前版本通道容量有上限,可能会导致一些用户不能进行稍微大额的交易等问题。

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    联盟托管模式:相对于单一托管人模式的过度中心化问题,联盟托管模式则显得更加公平、公正。这种模式很像“人民代表大会”。每位人大代表都有一次投票权,当代表们接受到解锁请求时,每位代表要独自验证交易并投票。只有当投票数大于一定的数值时,才能将资产解锁。

    目前,有两种常见方法来解决跨链交易的最终确定性问题。

    图片 12本图来源自:吴聊区块链 《深度解析:区块链跨链技术》,版权属于作者下面,我们就着重讲一下BTC Relay和闪电网络这两个侧链项目,以及Polkadot和Cosmos这两个具有代表性的跨链项目。

    从上面的定义可以看出软硬分叉有各自的优缺点,首先软分叉和硬分叉相比拥有下面的优点:

    转账后:

    2017年8月1日,由ViaBTC领导的矿工团体创建一个比特币分叉——Bitcoin Cash(简称BCC或BCH)。这次分叉,让大量的比特币持有者凭空的增加了一种新的数字货币。硬分叉这种创造货币的方式和ICO非常类似,于是一个新的名词诞生了——IFO(Initial Fork Offerings)。矿工团队在创造分叉的同时,可以在分叉发生的区块中,利用自己的特权,分配一些货币给自己或其他人(直接写成CoinBase交易即可),然后再开放让所有人都可以参与挖矿。

    侧链背后的技术

    侧链协议中,用SPV (“简单支付验证”,Simplified Payment Verification ),来证明一个交易确实已经在区块链中发生过,称为 SPV 证明(SPV Proof)。一个 SPV 证明包括两部分内容:一组区块头的列表,表示工作量证明;一个特定输出确实存在于某个区块中的密码学证明。

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    但软分叉也有缺点:

    在跨链中,可能会出现多条链共同交易的情况。比如下面这张繁乱如麻的图:

    在这里,我们要解释两个名词:**SPV 和“最终确定性” **。

    侧链,是对于某个主链的一个相对概念。英文为sidechains。侧链协议是一种实现双向锚定(Two-way Peg)的协议,通过侧链协议实现资产在主链 和其它链之间互相转换,或是以独立的、隔离系统的形式,降低核心区块链上发生交易 的次数。侧链是以融合的方式实现加密货币金融生态的目标,而不是像其它加密货币一样排斥现有的系统。利用侧链,我们可以轻松的建立各种智能化的金融合约,股票、期货、衍生品等等。

    随着PoC-2的发布,第一个平行链现在可以连接到中继链。 它们具有基本的平行链状态转换和校验函数,以及基本的平行链共识机制。Polkadot团队将在PoC-2阶段部署第一个平行链。Polkadot 1.0 有望在2019年第三季度发布。

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    硬分叉:当系统中出现了新版本的软件,并且和前版本软件不能兼容,老节点无法接受新节点挖出的全部或部分区块,导致同时出现两条链。尽管新节点算力较大,比如99%的算力为新节点,1%的老节点依然会维护着不同的一条链,因为新节点产生的区块老节点实在是无法接受(尽管它知道网络上99%的节点都接受了),这称为硬分叉。注意:以上情况基于新节点算力>50%。

    解决这个问题的关键是添加一个特殊区块链作为“中枢”。我们可以把这个特殊区块链作为“太阳”,让其居中,联结其他区块链间的交易,其他所有的区块链都要围绕着它“转”。这个“太阳”就被称为中继链。中继是链与链之间的通道,如果通道本身是区块链,那就是中继链。 它具体的应用我们会在下面的项目解析中进一步提到。中继链的引入让跨链网络的复杂性大大降低。

    图片 16作为最早研发,目前发展最成熟的跨链项目,Cosmos 的核心开发团队早在2014年就提出了“一区块最终确认”(One Block Finality)。前文中我们说到了最终确认性的问题,Cosmos的这一技术研发可谓对跨链的发展帮助极大。

    Hub通过去中心化的验证人组来保证安全性,验证人组有罚金托管机制,它是多资产的分布式账本,也就是一种多资产权益证明加密货币网络,并负责保证各类资产在不同Zone转移的同时,资产总量不变。

    跨链和侧链到底有什么区别?跨链除了增强了可拓展性,还提高了可操作性。比如,我们把比特币从比特币公链利用跨链协议转移到以太坊上后,便可以用以太坊的智能合约来编程了。

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