【深度】区块链知识普及：什么是侧链

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侧链：跨区块链解决方案

比特币和以太坊的网络速度一直让区块链参与者非常担心。 记得今年年初，我买了一台比特币矿机，每十天委托矿场挖一次币。 结果，由于比特币网络的拥堵，数百名机主目瞪口呆地等了好几天才收到我的币。 近日，Fcoin推出了充值排行活动，导致以太坊网络变得非常拥堵。 imtoken转以太币的矿工费是0.003，一般只需要0.001就可以转币。 比特币和以太坊是区块链最大的价值承载者，它们的基础设施似乎是一条2车道的高速公路，经常因交通拥堵而造成交通堵塞。

为了在区块链上运行更多的数据和应用，专业人士提出了很多解决方案。 一是发展高性能的公链，如EOS、ADA等，这就像修一条更宽的高速公路，可以​​容纳更多的车辆； 二是开发侧链、分片等技术，比如RSK、Casper等，有点像在高速公路旁开辟专属车道。 有些车辆只需要在这些道路上行驶，而不是跑到2车道的高速上来。

什么是侧链

侧链协议本质上是一种跨区块链的解决方案。 通过该方案，数字资产可以从第一条区块链转移到第二条区块链，并可以在后一个时间点链上从第二条区块链安全地返回到第一条区块链。 第一条区块链通常称为主链或主链，第二条区块链称为侧链。

原来主链通常指的是比特币区块链，现在主链可以是任何区块链。 侧链协议是一种让数字资产在主链和侧链之间转移的方式，为区块链技术新应用的发展提供了更多的可能性。

侧链的由来

如上所述，比特币网络单位时间内所能容纳的数据量是非常有限的。 一旦用户数量增加，就可能面临排长队的可能。

2012年，首次出现了侧链概念的相关讨论。 当时比特币的核心开发团队正在考虑如何安全地升级比特币协议来增加新的功能，但是直接在比特币区块链上增加功能是比较危险的，因为如果新功能在实践中出现软件故障，将对现有的比特币网络产生严重影响。

另外，由于比特币网络结构的特点，如果进行大规模的改动，需要得到广大比特币矿工的支持。 这时，比特币核心开发者提出了侧链方案。 侧链技术允许开发人员将新功能附加到其他区块链，但这些区块链仍然附加到现有的比特币区块链。 区块链中的这些新功能可以充分利用现有的比特币网络特性，而不会对现有的比特币网络造成危害。

2014年出现了很多具有新功能的区块链，也产生了各种山寨币。 这时，比特币的核心开发团队担心这些山寨币的诞生会稀释比特币的价值。 他们争辩说，比特币应该被用作储备货币，并且新的功能应该被添加到侧链中。 这样，如果用户想使用其他新的区块链功能，就不需要购买其他代币。 为了将侧链从概念变为现实，比特币核心开发者共同发起成立了Blockstream，并于同年10月发布了《Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains》白皮书，明确提出了侧链的概念和它的协议实现。

通过侧链，可以在主链的基础上增加交易隐私保护技术、智能合约等新功能，让用户可以在不影响现有主链工作的情况下，接入大量新的服务。 此外，侧链还提供了更安全的协议升级方式。 当侧链出现灾难性问题时，主链依然安然无恙。

功能实现示例

以比特币及其侧链为例，侧链的核心原理是能够将资产冻结在一条链（主链）上，然后在另一条链上生成。 一种简化支付验证 (SPV) 证明的方法。

SPV（Simplified Payment Verification）证明在比特币系统中验证交易时，涉及交易合法性检查、双花检查、脚本检查等。由于验证过程需要完整的UTXO（Unspent Transaction Output，意为未花费的输出）记录，它通常由运行全功能节点的矿工完成。

在很多情况下，用户只关心与自己相关的交易。 例如，当用户收到别人声称发送的比特币时，他们只想知道这笔交易是否合法比特币侧链是什么，以及它是否在区块链中存在了足够的时间（即得到足够的确认），而不需要成为一个完整的节点进行全面验证。

中本聪设计的简单支付验证 (SPV) 使这成为可能。 SPV可以用很小的代价判断一笔支付交易是否被验证（存在于区块链中），以及有多少算力受到保护（定位包含该交易的区块在区块链中的位置）。

在侧链协议中，SPV用于证明区块链中确实发生了一笔交易，称为SPV证明（SPV Proof）。 SPV 证明由两部分组成：一个区块头列表，代表工作证明，以及一个特定输出实际存在于区块中的加密证明。

双向挂钩

侧链协议设计的难点在于如何在主链和侧链之间安全地转移资产。 简而言之，接收资产的链必须确保发送链上的币被安全锁定。

侧链双向挂钩的过程

具体来说，该协议采用双向挂钩机制比特币侧链是什么，实现比特币向侧链的转账和返还。 主链和侧链需要对彼此的具体交易做SPV验证。 完整流程如下：

1）比特币锁定在主链上。 当用户想要将比特币转移到侧链时，首先在主链上创建交易，将要转移的比特币发送到一个特殊的输出端，该输出端是锁定的。

2) 等待确认期。 使上述交易得到足够的工作量确认。

3）用户在侧链上创建交易提取比特币。 需要在本次交易的输入中注明上述主链的锁定输出，并提供充分的SPV证明。

4) 等待一段时间的竞争，防止双花攻击。

比特币在侧链上自由流通。 当用户想要将比特币还给主链时，会采取类似的反向操作。

结尾

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