區塊鏈擴展技術 – 側鏈 Sidechain

by Weber//Blockchain 區塊鏈

 

Bitcoin 的成功奠定了區塊鏈技術實現可信任貨幣的基礎，創建了區塊鏈 1.0 時代。Ethereum 在區塊鏈上整合智能合約，在 2017 年將去中心化應用推向開發普及，是為區塊鏈 2.0 時代。

區塊鏈想要做到更深度的市場應用普及，關鍵就是要解決數據傳輸的吞吐量和交易速度問題，也是在區塊鏈世界中常聽到的擴展能力，在現前區塊鏈擴展的技術主流以側鏈 Sidechain 與分片 Sharding為主。

此篇，我們來探討側鏈 Sidechain 的擴展技術。

 

什麼是側鏈 Sidechain？

側鏈 Sidechain 最早是針對比特幣的擴容問題所提出的解決方案：可以讓比特幣安全的從比特幣主鏈轉移到其他區塊鏈，又可以從其他區塊鏈安全的返回比特幣主鏈的一種協議。

簡單說，側鏈就是會在不同的交易傳輸節點間直接額外建立一個單獨通道，並建立預設信任關係以簡化節點間的共識機制來達到數據傳輸併發的高擴展性。

此外，側鏈協議因為是獨立的區塊鏈，具有自身的帳本、共識機制、智能合約等，可將一些需要進行高頻的交易或訂製化的交易放到主鏈外 (側鏈) 進行，從而不需對主鏈進行修改更新，因此當側鏈發生災難性的問題時，主鏈不會因此受影響，為一種更安全的協議升級方式。

 

市場應用範例

這邊舉兩個採用側鏈協議來完成交易的知名應用情境：

1. 比特幣閃電網路 Bitcoin Lightning Network：比特幣快速交易

比特幣閃電網路 Bitcoin Lightning Network 是一種側鏈技術，他的運作方式為：想要進行交易的雙方一同把比特幣鎖定到一個鏈下多重簽名的錢包中，然後進行交易簽名更改雙方各自能夠取回的比特幣數量。交易的雙方都有權利隨時關閉獨立的交易通道，最後一筆經過簽名的交易訊息將會被廣播至區塊鏈網路並寫回主鏈上。

另一種情況是多方交易：譬如 A, B, C 三方僅 B 有與其他雙方建立獨立支付通道，A 想和 C 交易時可以同時透過 B 完成，整體的交易過程不需要由主鏈執行確認驗證而快速，只要多方授權簽名同意，並在交易通道過幣後，才會將最後確認的各自餘額寫回主鏈帳本中。

2. BTC Relay：比特幣、以太幣跨鏈交易

由 ConsenSys 團隊推出的 BTC Relay 被認為是區塊鏈上的第一個側鏈， BTC Relay 項目是在以太坊基金會之下誕生並成長起來的，BTC Relay 其主要原理是 BTC Relay 把以太坊網絡與比特幣網絡以一種安全去中心化的方式連接起來。BTC Relay 通過使用以太坊的智能合約功能可以允許用戶在以太坊區塊鏈上驗證比特幣交易。側鏈機制不僅允許用戶將交易發送到其他的地址或帳戶，還可以發送到其他的區塊鏈。BTC Relay 使用區塊頭創建一種小型版本的比特幣區塊鏈，以太坊 DAPP 開發者可以從智能合約向 BTC Relay 進行API 調用來驗證比特幣網絡活動。BTC Relay 主要功能有：

  • 驗證比特幣交易
  • 傳遞 Bitcoin 交易到以太坊智能合約
  • 存儲 Bitcoin header 區塊頭部
  • 檢查智能合約內部最新的 Bitcoin 區塊信息

 

BTC Relay

 

最後

側鏈技術的出現意味著比特幣不僅可以在比特幣區塊鏈上流通，同時亦可以在其他不同的區塊鏈上互相流轉，更重要的是將會令比特幣區塊鏈系統，甚至整個區塊鏈技術的應用範圍更廣，交易效率更佳，提高交易速度後將能解決原區塊鏈的 “每秒只能完成7筆交易” 困境。透過開發各種創新的應用並使用側鏈協議與主鏈對接，這將使比特幣的在市場上的地位更穩固，例如閃電網絡會把很多交易放在側鏈上，只有在做清算時才用主鏈，這樣一來能極大地提升交易速度，又不會增加主鏈的存儲負擔。對系統本身而言亦是一個最佳的選擇，以共融的方式擴展整個加密貨幣生態，而並不是選擇排斥其他區塊鏈系統，同時，未來亦能為比特幣區塊鏈本身進行無縫升級過渡。隨著各類側鏈的發展，這些側鏈擁有各自的系統，在系統內所有的交易可以自行在系統內處理好。如果要在不同的側鏈進行交易，那就需要用到跨鏈技術（Cross-chain），目前主流的跨鏈技術包含公證人機制（Notary Schemes）、側鏈／中繼（Sidechains/Relays）、哈希鎖定（Hash-Locking）、分布式私鑰控制（Distributed Private Key Control）。而使用側鏈技術，將兩條側鏈和主鏈雙向錨定，就是以主鏈作為雙方完成交易的”中間人”。側鏈技術及其他跨鏈技術，不單止可以用來轉帳，而且未來還有機會進一步打通各不同區塊鏈之間的資料聯通，發展潛力不容忽視。

 

延伸閱讀

區塊鏈擴展技術 – 側鏈 Sidechain
區塊鏈擴展技術 – 分片 Sharding