DA-ChainTalk #4 — 側鏈協作的世界

deanliu (77)in #da-chaintalk • 7 years ago (edited)

各位好，上次我與 @antonsteemit探討了區塊鏈的智能合約：

DA-ChainTalk #3 — 智能合約之前世今生

今日我們將談談另一個大家也是耳熟能詳的一個名詞：側鏈（sidechains）。這是一個蠻重要的擴充特定區塊鏈網路效率的方向，適用於所有區塊鏈項目，所以，值得我們好好稍微深入瞭解一下。

此一系列以「DA-ChainTalk」的名稱開頭，您亦可從 #da-chaintalk來追蹤我們的文章。謝謝！

_{Image Source: pixabay}

DA-ChainTalk #4 — 側鏈協作的世界

前言

今天來跟大家聊聊側鏈（sidechains）。

側鏈並不是一個很新的東西，它是在2014年首次被提出的，在區塊鏈的世界應該算是一個比較「老」的概念了！儘管老，但是到現在仍然被許多的團隊奉為開發宗旨，因為它為區塊鏈的擴展性帶來了許多的可能性，例如有名的Lisk，就是主打讓人輕鬆打造自己的側鏈。

好，讓我們趕緊來看看到底什麼是側鏈吧！

什麼是側鏈(Sidechain)

簡單的說，側鏈指的就是讓一種虛擬貨幣能被安全地移到另一條區塊鏈上使用(然後也可以轉移回來)的機制。假設今天除了比特幣主鏈以外，我們還有一條與之掛勾的側鏈。那麼，我們可以把一定數量的比特幣轉移到側鏈上來，以及後續轉移回去主鏈，在這裡安全的使用這些比特幣，實現比特幣在這兩個鏈上的「流通」與整體交易效率。

_{Image Source: http://bitcointodaynews.info/what-do-you-know-about-sidechain/}

乍看之下，這是一個荒謬的想法，因為照理說比特幣應該永遠只會存在於比特幣的帳本上。沒錯！其實側鏈實質上並沒有任何貨幣的「轉移」，在比特幣主鏈上的比特幣永遠不會消失，側鏈是透過一個類似「複製身份」的方法，複製了等量的比特幣讓你在側鏈上使用。當然，這個過程並不是隨隨便便完成的，而整個側鏈的實現精華也就是在於如何準確公平的將「複製比特幣」交給不同使用者。

運作原理

2 Way Peg - 雙向掛勾

其實側鏈的運作原理相當容易理解，當我們要將錢轉到側鏈上使用時，其實我們是將錢轉到一個特定的地址，稱為「Lockbox」。在他確認收到你的BTC之後，便會「鎖住」這些BTC，同時在側鏈上釋放等量的“影子BTC“到你指定的地址中。當需要從側鏈轉移比特幣回主鏈上時，同理，也要經過一個Lockbox，凍結住側鏈上等量的“影子BTC“，並在主鏈上釋放等量之真正BTC回你的錢包。這個中間控管凍結與釋放的機制，就稱為雙向掛勾: 2 Way Peg 。是不是很簡單阿！

_{Image Source: https://blockstream.com/technology/}

至於要怎麼實現這個雙向掛勾，就可以有不同的方法了，可以是中心化，也可以是去中心化（如論文提出的SPV檢驗）。以下分述三種方法來實現2 Way Peg：

「中心化的2-Way Peg」

當我們用一個中心化的方式來處理2 Way Peg時，這整個運作模式就會變得跟交易所類似。我們可以用交易所的例子來很好的理解這種側鏈的運作模式。

當我們匯了一筆錢到交易所的存款地址時，交易所就是在做一個中心化的監控者。假如你存了1個BTC，在交易所確定收到這一個比特幣之後，就把這一個BTC放進自己口袋，然後輕輕鬆鬆的在系統裡你的帳戶中寫上一個「1」。這個「1」，就好像是由交易所幫我們創造的「假比特幣」，是為了方便交易而使用的代幣，所以我們在交易所內拿這1個比特幣跟別人交易時，不用像真正的比特幣交易一樣要等待半小時確認，因為這時候確認交易的工作由交易所中心化的伺服器來完成，可以非常迅速。

假如你用1個BTC買了10個ETH，那麼現在你的帳下就紀錄了10個ETH，在你想要轉出這10個ETH時，交易所會在確認你的合法餘額之後，匯出口袋裡一大堆真正的ETH中的10個到你的ETH地址之中。Yea~交易完成，皆大歡喜。

這一整個過程中，交易所就扮演了側鏈以及雙向掛勾的管理者：在你轉帳給交易所之後，這些真BTC就不再受你控制，而是受到交易所控制，都放在交易的錢包裡。你能控制的只有交易所網站上面那個數字而已，就好像是側鏈上的「假比特幣」。交易所基於維持世界秩序的精神，只有在確認自己收到一個BTC之後，才會在交易所的世界裡、你的戶頭裡加上1；在你決定領出一個BTC之後，交易所也必須在「假比特幣」總資產之下永遠減1，並且匯一個BTC給你。

這麼做的壞處顯而易見：就是中心化。我們需要信任這個監控人，而這監控人掌管了所有我們在比特幣主鏈上的資金。這也是為什麼大家心甘情願付給交易所手續費，否則他們哪天心情不好捲款潛逃，不但交易所關了，我們可是一毛錢都拿不回來。

註：我們在這裡用交易所來當作例子，只是為了解釋「中心化的2-Way Peg」。實際上側鏈是另一條獨立的區塊鏈，上面會運行自己的共識機制來達到「去中心化」，這跟交易所內部的中心化伺服器處理是不一樣的。我們只是透過這個比喻了解一個「中心化的管理者」在主鏈與側鏈的溝通上扮演什麼樣的角色。

「半中心化的2-Way Peg: 聯合掛勾（Federated Peg）」

另一個稍微比較不那麼可怕的解法稱為聯合掛勾(Federated Peg)，就是由多個組織聯合來擔任中間人的角色。而關於如何共同管理一個錢包，可以利用傳統多簽(Multisig)的方式，設定一個錢包必須要有超過一定比例的管理同意才能轉帳，因此分散惡意中間人的風險。

實務經驗也告訴我們基本上這世界上好人還是比壞人多（看看Steem的見證人機制），基本上可以相信這個機制可以順利運作。但他終究不是真正的去中心化，因此我們還是要再來看看更符合去中心化精神的SPV Proof解法。

_{Image Source: https://surreyfootball.com/}

「去中心化的2-Way Peg: SPV Proof」

熟悉比特幣錢包的朋友應該對SPV這個詞不陌生。SPV代表著Simple Payment Verification，稱為簡易支付驗證，這裡不會太仔細的介紹它的運作原理（可能未來再寫一篇專門介紹好了!?），但簡而言之，就是用一個比較偷懶的方法來看一筆交易是否是真實的。要注意簡易支付驗證並不是親自驗證這筆交易是否有效，而是提供一些證據，告訴別人「這筆交易已經被別人認證合法有效」。

SPV驗證當中，我們只要提交一個已經被挖出來的區塊，裡面包含了我們想要驗證的那筆交易，就可以告訴別人：「看阿，在這個Block之上已經又有多少區塊被礦工挖出來了，而且都沒有人反對，也就是說大家都同意他合法！」。

這個方法提供了大家一個簡化的溝通方法，在未來可以透過一個智能合約來控管側鏈的2 Way Peg，而要轉錢到側鏈上的人只要提供SPV Proof，就可以簡單確定這個用戶是否有足夠餘額轉帳到側鏈上。

SPV驗證方法最為公平，但是比較困難的是如果要利用SPV Proof來控管Sidechain，會需要比特幣節點一些協議上的升級，以更完整的支援其運作。但是升級比特幣是大家所害怕的，畢竟牽扯太大，萬一出了什麼差錯可不是一句對不起就能挽回了XD。

側鏈的好處

好了，看了這麼多什麼掛勾什麼的，執行面還是讓專家去煩惱吧。我們來想想側鏈能帶來什麼好處。

最直觀的想法就是減輕主鏈的負擔，大家都知道比特幣現在運作非常吃力，如果我們能夠順利的將許多工作分散到不同的側鏈上完成，可以在側鏈利用不同的共識機制加速交易，同時降低主鏈的負載度。

再來就是整體的變化性。就如同上面提過的，我們幾乎等同於可以將比特幣移到自己開發的鏈上使用，因而可以運行不同的共識機制，或是支援智能合約。更厲害的是，我們可以作到「跨鏈交流」，將不同的貨幣放到同一條鏈上一齊運作，可能會有新的商業模型、新的服務，大家可以好好動動腦想一想~~（這感覺是最賺錢的部份阿！）~~。

最後再提一點，是許多人覺得「主鏈--側鏈」這樣的架構，是一個較為健康的「比特幣系統」。為什麼呢？相信大家對於比特幣擴容議題的各種Drama都不陌生，對於比特幣未來開發方向、如何優化，這些問題都不是幾個人開會決定就可以改變的。側鏈對於新功能的開發可以做為一個「測試鏈」，可以試跑優化的協議、執行測試。甚至不只測試，也可以是運行其他「新比特幣」的地方。因為側鏈最重要的特性是「不會影響主鏈」的運作。有人將側鏈形容為一道防火牆，因為就算它被玩壞了，受到攻擊，我們的比特幣主鏈依然不受影響。

現在全世界都有一個共識，把比特幣視為虛擬貨幣的老大哥，儘管他的性能不佳，但是卻有著很高的安全性以及穩定性，因此大家都是以「能不動就不動」為原則，不會輕易更動比特幣的運作模式。透過側鏈，我們可以一直保留著這個「有夠慢」的「比特幣爺爺」，然後將擴容等等實現放置到其他的側鏈中來運作。除了保留著傳統幣特幣的安全特性與地位，也可以在比較不害怕全世界崩潰的前提下來進行開發或升級。這是我覺得非常有意義的一點，提出來讓大家一起思考。