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6.6　侧链 - 数据结构 - 机器学习

1258 人阅读 | 时间：2021年01月15日 01:18
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6.6　侧链

1197 人参与  2018年09月29日 17:35  分类 : 区块链精品文章  评论

侧链 （sidechain）协议允许资产在比特币区块链（blockchain）和其他区块链之间互转。这一项目也来自比特币社区，最早是在2013年12月 提出的，2014年4月立项，由Blockstream公司主导研发。侧链协议于2014年10月在白皮书《Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains》中公开。

侧链诞生前，众多“山寨币”的出现正在碎片化整个数字货币市场，再加上以太坊等项目的竞争，一些比特币开发者希望借助侧链的形式扩展比特币的底层协议。

简单来讲，以比特币区块链作为主链 （parent chain），其他区块链作为侧链，二者通过双向挂钩 （two-way peg），实现比特币从主链转移到侧链进行流通。

侧链可以是一个独立的区块链，有自己按需定制的账本、共识机制、交易类型、脚本和合约的支持等。侧链不能发行比特币，但 可以通过支持与比特币区块链挂钩来引入和流通一定数量的比特币。当比特币在侧链流通时，主链上对应的比特币会被锁定，直到比特币从侧链回到主链。可以看 到，侧链机制可将一些定制化或高频的交易放到比特币主链之外进行，实现了比特币区块链的扩展。如图6-5所示。

6.6　侧链 - 数据结构 - 机器学习

在描述侧链协议的工作原理前，首先介绍侧链中用到的简单支付验证证明（SPV Proof）。

6.6.1　SPV证明

如前面章节所述，在比特币系统中验证交易时，涉及交易合法性检查、双重花费检查、脚本检查等。由于验证过程需要完整的UTXO记录，通常要由运行着完整功能节点的矿工来完成。

而很多时候，用户只关心与自己相关的那些交易，比如当用户收到其他人发来的所谓比特币时，只希望能够知道交易是否合法、是否已在区块链中存在了足够的时间（即获得足够的确认），而不需要自己成为完整节点做出完整验证。

中本聪设计的简单支付验证（Simplified Payment Verification，SPV）可以实现这一点。SPV能够以较小的代价判断某个支付交易是否已经被验证过（存在于区块链中），以及得到了多少算力保 护（定位包含该交易的区块在区块链中的位置）。SPV客户端只需要下载所有区块的区块头（block header），并进行简单的定位和计算工作，就可以给出验证结论。

侧链协议中，用SPV来证明一个动作确实已经在区块链中发生过，称为SPV证明（SPV Proof）。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。

6.6.2　双向挂钩

侧链协议的设计难点在于如何让资产在主链和侧链之间安全流转。简而言之，接受资产的链必须确保发送资产的链上的币被可靠锁定。

具体来说，协议采用双向挂钩机制实现比特币向侧链的转移和返回。主链和侧链需要对对方的特定交易做SPV验证。完整过程如下（参见图6-6）：

6.6　侧链 - 数据结构 - 机器学习

图6-6　侧链双向挂钩的过程

1）当用户要向侧链转移比特币时，首先在主链创建交易，待转移的比特币被发往一个特殊的输出，这些比特币在主链上被锁定；

2）等待一段确认期，使得上述交易获得足够的工作量确认；

3）用户在侧链创建交易提取比特币，需要在这笔交易的输入指明上述主链被锁定的输出，并提供足够的SPV证明；

4）等待一段竞争期，防止双重花费攻击；

5）比特币在侧链上自由流通；

6）当用户想让比特币返回主链时，采取类似的动作。首先在侧链创建交易，待返回的比特币被发往一个特殊的输出。等待一段确认期后，在主链用足够的对侧链输出的SPV证明来解锁最早被锁定的输出。等待一段竞争期后，主链比特币恢复流通。

6.6.3　最新进展

侧链技术最早由Blockstream公司进行探索，于2015年10月联合合作伙伴发布了基于侧链的商业化应用Liquid。

经过一年多的探索，Blockstream于2017年1月发表文章《Strong Federations：An Interoperable Blockchain Solution to Centralized Third Party Risks》，被称为对侧链早期白皮书的补充和改良。白皮书中着重描述了联合挂钩（Federated Peg）的相关概念和应用。

此外，还有一些其他公司或组织也在探索如何合理地应用侧链技术，包括ConsenSys、Rootstock、Lisk等。


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