5.2　側鏈技術

在瞭解側鏈技術之前，我們先看如下的對話。

Alice：我有兩個不同的數字貨幣錢包：比特幣和以太幣，我可以將比特幣從比特幣錢包地址轉到以太幣錢包地址嗎？

Bob：一般情況下當然不可以啦，比特幣和以太幣是兩個完全不同技術和構架的區塊鏈，它們的價值不能直接轉換。

Alice：那有什麼辦法可以做到兩個不同的區塊鏈數字貨幣之間直接做價值轉換？

Bob：那就必須引入側鏈，側鏈協議可以將比特幣從主鏈上轉移到側鏈上來。但是需要在比特幣主鏈上先凍結，然後在別的鏈上啟用。

我們知道區塊鏈本質是公共賬本技術，主鏈承載的都是賬本核心交易資料（或價值）。當一筆交易的資訊太大或複雜的時候，會在不影響賬本資料一致性和安全性的基礎上通過引入側鏈的技術來分流資料量（或價值）。

傳統意義上的側鏈就是指將比特幣（價值）從比特幣主鏈上來回轉移到與比特幣完全不同特徵和技術構架的區塊鏈上。所 以側鏈不是指比特幣（區塊鏈）主鏈上的某個部分，而是指遵循側鏈協議的所有區塊鏈，側鏈這個名詞是相對於比特幣主鏈而言的。側鏈協議是指可以讓比特幣和其 他區塊鏈賬本資產在多個區塊鏈之間來回轉移的協議。大家需要注意的是，主側是相對的，沒有說哪種鏈必須是主鏈或者是側鏈，根據需要，任何一種鏈都可以成為 另外一種鏈的側鏈或者是主鏈，比如比特幣可以成為萊特幣的側鏈，以太坊可以成為比特幣的側鏈等，側鏈可以是完全獨立的鏈，也可以是必須依賴主鏈生存的鏈。

所以，只要實現側鏈協議，現有所有的區塊鏈、比特幣、以太坊、比特幣現金、萊特幣、瑞波幣等彼此競爭的區塊鏈都可 以成為側鏈，不過，目前側鏈的實現還是主要來自比特幣的各種側鏈系統，把比特幣的資產從比特幣主鏈上轉移下來，這開闢了一條通道，讓使用者可以通過已經擁有 的比特幣資產，去培養和孵化一些更創新、更適用的數字貨幣系統或者其他更豐富的應用，由於比特幣本身已經是目前使用最廣泛的區塊鏈系統，因此通過側鏈的擴 展，可以充分發揮比特幣網路的價值和作用，比較著名的比特幣側鏈有ConsenSys的BTC Relay、Rootstock和BlockStream推出的元素鏈，非比特幣的側鏈如Lisk和國內的Asch。我們看下主鏈和側鏈的關係：

如圖所示，站在軟體的角度，其實就是兩種不同的軟體進行資料互動，一方以另一方的功能和資料作為依託來開展其他的業務 功能。如果將圖中的側鏈換成一個普通的軟體客戶端（如錢包軟體），那就不能叫側鏈了，因為錢包不是一個區塊鏈系統，這樣講是為了讓大家能夠比較容易地理解 側鏈的角色作用。接下來我們以比特幣為例看一下側鏈的工作方式。

（1）單一託管

為了將比特幣從主鏈上移動到側鏈，比特幣區塊鏈上的比特幣必須首先在主鏈上被凍結，然後在側鏈上啟用，這叫雙向錨 定。最簡單的實現雙向錨定的側鏈就是將比特幣主鏈上的資產傳送到一個單一託管方，並在側鏈上啟用。其實，這樣單一託管的方式，由一個機構去主鏈上凍結資產 的側鏈跟一家現實中的數字資產交易所的方式都很類似，所以這樣最明顯的問題就是：這是完完全全的中心化的解決方案^[1]。

我們平時常用的比特幣錢包也是一種單一託管模式的側鏈技術。它保證你的資產凍結在一個節點上保管或者應用。

（2）合約聯盟

簡單地說，就是比特幣主鏈上凍結的資產通過一個多重簽名的地址控制，這個類似於一份智慧合約，雙方或者多方約定一個公證保管規則。比起第一種單一託管，這種方式更加增強了安全性，也使得側鏈協議實現得更加順暢。

除了以上兩種方式，還有很多種技術可以實現將區塊鏈主鏈上的資產傳送到目標側鏈上，或者從目標側鏈傳送到主鏈，為了更好地理解，我們看一下側鏈雙向錨定的思路和步驟，先來看一幅示意圖：

如圖所示，在主鏈與側鏈之間轉移比特幣時，會凍結主鏈中相應數量的比特幣，然後在側鏈上啟用，這也就是所謂的雙向錨定或者說雙向掛鉤，看以下步驟：

1）由比特幣持有者發起一筆特殊的交易，將比特幣從一個特殊標識的比特幣主鏈地址上鎖定，然後傳送到側鏈的一個特殊處理的地址上，主鏈需要提供工作量證明並被側鏈認可；

2）主鏈比特幣一旦被鎖定，不會在主鏈上被刪除。鎖定交易一般有一個特定的等待確認期，等足夠大量隨機的節點確認，更有效地防止被假冒和攻擊；

3）由於側鏈已經同意作為比特幣的側鏈，側鏈將產生跟主鏈轉移過來的資產對等的側鏈資產，並設定合適的所有權，完全按照側鏈的遊戲規則進行；

4）上述邏輯一般是對等的，可以將資產從比特幣主鏈上轉移出來，也可以用同樣的道理將資產轉移回來。

通過建立側鏈，在保證比特幣價值的基礎上把交易/資產轉移到別的完全不同構架、技術和共識機制的新區塊鏈上，也可以說是解決比特幣擴容和效能瓶頸的最好方案。很多比特幣改進建議，都是各種側鏈的變化。

[1] Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains. https://www.blockstream.com/sidechains.pdf.

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