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本文详细介绍什么是侧链?侧链不只用于连接比特币,理论上能连接比特币之外的任何链,最终构建一张全球共用、必然可信的互联网,这也是区块链最大的价值。纵向看,区块链未来会像互联网协议一样分层;横向看,应用层也会凝聚成一个个价值群落。纵横一体,即为生态。生态可以万千,但底层逻辑永远不变:提高效率,这也是所有侧链的价值所在:通过代理信任提升商业世界的效率。

来源 | 链圈子

作者 | 汤强

你去工行,转账给建行的朋友,填单输密码,完成第一步:支付。

但钱并没有到你朋友账上,此时工行开始第二步:结算——把收款人信息发送建行,把钱交给人民银行。

人行负责第三步:清算——左手收下工行的钱,右手把钱交给建行。最终,建行依照工行发来的收款人信息,把人行送来的钱塞进你朋友账户。


图 1 转账资金的实际路径:支付、结算和清算

明明是件小事,为什么要麻烦三家单位、叠出一个倒三角?

因为效率。事实说明,用人民币满足全国支付需求,图 1 的倒三角效率最高。

人民币是人民银行挖出来的币,光挖就已很辛苦,如果还要管全国人民两两间的支付,一定积劳成疾。

所以,人行只做清算,支付这种小事就拜托商业银行。商业银行是人民银行的帮手,如果换成区块链世界的语言,可以说:商业银行是人民银行的侧链

一、什么是侧链?

侧链指镶嵌在两条主链间的区块链,相当于一座桥,连通主链数据。广义侧链泛指跨链技术,可以在链和链之间交换信息和价值。

实际应用中的两条主链,常常一条是清算链,一条是应用链,而侧链架在中间 :


图 2 侧链的功能排位

清算链类似人民银行,负责清算资金。最被公认的清算链是比特币,因为没有一个币像它那样被全世界黑客冲撞 9 年依然滴水不漏。

应用链承担应用功能,可以理解为购物或玩游戏的 App,需要付款时,就拜托侧链与清算链沟通,快速完成收付。

可是,为什么不直接用比特币支付?因为效率,用比特币确认一笔交易短则一小时、多则几天,谁如果因为渴想用比特币买水,等币付到账,那人多半就不行了,所以这时有根侧链就能救命。

那侧链是如何连接清算链和应用链的呢?核心逻辑并不复杂:

1、将清算链的密钥存在侧链上
2、在侧链上建立快速支付通道
3、把清算链上的资金充值到应用链上

如果把图 1 的人民币清算系统上推一层,到我们熟悉的场景,就很容易理解侧链:


图 3 支付宝是侧链

支付宝是架在商业银行和商户中间的侧链。银行卡密码相当于私钥,可以充钱进支付宝,进行快速支付。

上文所指都为广义侧链,它包含三种模式:公证人、狭义侧链、哈希锁定。

公证人指由第三方人或机构担任信任中介,属于中心化解决方案,一般用于私有链或联盟链;

狭义侧链指拥有主链所有功能、但不被主链所知的链。具体而言,是把主链的区块头写入侧链,侧链和主链使用同样的共识算法。比如,有种狭义侧链能连通比特币和以太坊网络,用比特币去跑以太坊上的智能合约。

哈希锁是指用哈希技术锁定资产,在无需信任中介的前提下完成交易,哈希锁最著名的案例,来自比特币闪电网络。

二、什么是比特币闪电网络?

比特币闪电网络(Bitcoin Lightning Network)由 Poon 和 Dryja 在 2015 年提出,它的思路特别简单:把交易踢到比特币区块链之外处理,相当于把比特币接上支付宝,建立链下快速支付通道。

「链下」指交易记录不在比特币区块显现,而是记在闪电网络上,但全程都能保证双方权益,具体如何实现呢?

如果你经常要付 1 个比特币给你朋友,每次都心疼手续费,那闪电网络就能帮到你:锁定 10 个币,「锁定」的意思是把币打进一个地址,而这个地址的私钥存在闪电网络上,需要用双方在闪电网络上的私钥才能打开。


图 4 你和你朋友之间建立的支付通道

这样,你和你朋友之间就建立了一条通道,所有支付都像支付宝那样即时到账、并且免费。

你支付 8 次后,锁定的 10 个币中,2 个仍属于你,8 个归你朋友。同样,你朋友也可以付给你币,可以来回无数次,但 10 个币的总量始终不变。

交易可以热热闹闹,但在最终结清之前,比特币区块链上并不能查到任何一笔交易,“结清”的意思就是把账记到比特币主链上,但只记双方往来后的最终结果,记完账后,原来锁定的 10 个币各归其主,通道关闭。

同样的逻辑,可以通过第三方在陌生人之间搭建支付通道:


图 5 使用闪电网络建立的第三方支付通道

A 和 C 之间没有直连,但 AC 都和 B 有连接,于是,A 就能通过 B 支付给 C,可此时有个信任问题:如果 A 把币给 B,B 不给 C 该怎么办?

这时,A 就需要一个随机数 s 来帮忙。

随机数 s 相当于密码,A 把随机数 s 的哈希值 H 告诉 B。B 只凭 H 无法取到 A 的钱,所以只能在自己和 C 建立的通道里把钱给 C,但是 C 也拿不到这个钱。

此时,A 把随机数 s 告诉 C,C 哈希随机数 s,若等于 H,则取到 B 给 C 的钱。B 的钱被 C 支取后,B 也看到 s,凭 s 取到 A 给 B 的钱。

用哈希锁接力信任,最终让三方了清。

如果闪电网络能跑起来,最可能变成 B 的是各大交易所,它们会演变成中转节点,一些人会锁定比特币,和交易所建立通道,能提升全网支付效率。

闪电网络今年 3 月悄悄上线,目前还在试验性打磨,麻省理工学院 5 月下旬在模拟环境中测试出闪电网络能达百万级吞吐量,并且能够实现更加复杂的智能合约。

但开发者和市场都很谨慎,目前还未铺开。作为广义侧链技术的一种,闪电网络不仅需要被人了解,更需要被时间了解。但在此之前,最需要的是澄清很多人对区块链的误解。

三、真的会一条链通吃全世界么?

很多人认为:比特币是第一代区块链应用,以太坊算第二代,EOS 等属于第三代的萌芽尖。这种观点看似合理,但却暗含一个前提:未来有一条能通吃全世界的链。

不过这条提前未必成立。

因为太阳底下没有新鲜事,我们回溯历史,回顾区块链的前身 TCP/IP 协议,就能估算大概率的演化脉络。

TCP/IP 协议是互联网的基座,我们第二季写过一篇专题(戳此复习),但核心逻辑用下图就能说清。


图 6 TCP/IP 协议模型

顶层的 HTTP 协议能让所有人看到五彩网页,它种在 TCP 之上。TCP 协议保证数据传输无误,它种在 IP 协议之上。

IP 协议负责找对到接收方,是当今互联网的底层。出人意料的是,IP 协议极其简单,用 5 张纸就能写完所有技术细节。IP 没有安全功能,没有加密协议,不支持大数据包,不能解析地址,也不管传输质量好坏,简单到简陋。

可 IP 协议为什么能在过去 50 年中,成为整个互联网不可替代的支点?

因为它足够简单,IP 只负责找准点,其他问题一概不管。至于那些问题的解决方案,并不是通过完善 IP 协议本身完成,而是在 IP 之上叠加其他协议完成:UDP、TCP、HTTP、IPsec、QoS、MPLS、HTTPs 等都在其列。

最终,互联网变成我们今天层层叠叠的协议组群。可问题是,为什么没有公司做一套完整的协议、解决所有问题?

不是没有试过,很多软硬件厂商都尝试用一套协议打天下的方案,其中包括:

几大通信业巨头组建的 ATM 协议(异步传输模型),技术高大上,从底层一路通吃到顶层,但现已绝迹。

IBM 的 SNA 协议、微软的 Netbeui 协议、苹果的 Appletalk 协议,甚至国际标准化组织 ISO 的 CLNS 协议……都试图用全能方案摆平问题,但这些尸体都横在历史的血泊中。无数精英卖命,为什么拼不过一纸 IP 协议?

用技术口吻说,就是耦合性太低,“耦合性低”的意思是繁文缛节多,使用难度大,最终市场抛弃所有复杂方案,只留下 IP 协议一个活口。

在 IP、TCP 和 HTTP 的帮衬下,互联网已解决信息传递的准确性和多样性,还没有解决价值传输和不可篡改问题,于是往上再搭协议。


图 7 区块链和互联网的关系

互联网的历史注定是一局无尽的积木游戏,规则是找出最朴素、但最能扛住时间磨洗的一块积木堆上去,暂时缺失的功能就留给更上层的积木解决。

于是,后 50 年发生的事,大概率会重演 50 年的逻辑。我们无法铁口直断必然如此,但可以推测一种可能:

首先,由市场选出一条清算链,放在区块链的底层,补足 TCP/IP 下不能传递价值的短板,在所有法币之外,比特币概率最高。接着,在清算链之上搭建应用链,解决不可篡改问题。最后,在清算链和应用链之间,用侧链缝合。

如果寄希望用一根链包圆所有功能,可能重演 ATM、Appletalk 等协议的悲剧。那些协议不是不好,而是为了通用,必然牺牲本该鲜明的核心能力。

核心能力,并不非被人设计出来,而是由历史筛选出来。

从这个角度来看,以太坊是一根源生逻辑有缺陷的链。因为它从一开始就希望通吃从清算层到应用层的所有功能。但是,论清算安全性,它不如比特币;论应用执行速度,也不如很多币,还要受制于手续费。

如果以太坊不能做出发币功能以外的长板,那么它的长线命运似乎已经写进历史的注脚,历史只愿意在每个功能层留一个活口,因为这样最有效。

区块链的演化路径只有一个:专业的链做专业的事,其他事让更专业的链去做。侧链作为管道,连接成果。

结语

侧链不只用于连接比特币,理论上能连接比特币之外的任何链,最终构建一张全球共用、必然可信的互联网,这也是区块链最大的价值。

纵向看,区块链未来会像互联网协议一样分层;横向看,应用层也会凝聚成一个个价值群落。纵横一体,即为生态。

生态可以万千,但底层逻辑永远不变:提高效率,这也是所有侧链的价值所在:通过代理信任提升商业世界的效率。

我们每个人都是世界的一根侧链,你不只享有你生命的代理权,而且享有世界某个重要角落的代理权。你不必精通所有专长,只需找准一块长板,不断强化它,把短板留给其他长板去补足。

参考文献:
1、Vitalic Buterin: Chain Interoperability
2、闪电网络官网文件:http://lightning.network/docs/
3、古土雷柏:https://www.zhihu.com/question/27256432/answer/309072431

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