Furein交易所:侧链:如何,挑战和潜力

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  Furein交易所上周,Adam Back和Austin Hill 发布了关于Let's Talk Bitcoin的公告,Furein交易所他们宣布了他们的最新项目:“sidechains”。Furein交易所他们描述的这个想法允许存在替代区块链,可能有不同的规则允许各种附加特征或交易类型,但是货币单位的价值与比特币的价值挂钩。目的是允许对比特币协议的不同扩展进行实验,使用单独的网络来避免比特币本身的任何风险,同时仍然使用相同的基础货币单位。一旦宣布这个想法,这个概念就引起了公众的极大兴趣,并使比特币协议有可能变得比现在更加强大。

  在引擎盖下

  侧链背后的想法并不新鲜; 自去年12月至少去年以来,这个概念已经存在,并且这个概念的前身已经存在了好几年。前驱,一种被称为单向挂钩的协议,是理论上用于管理从“比特币1.0”到“比特币2.0”的过渡的机制,其工作原理如下。假设在比特币1.0中,已经通过采矿发行了1300万个货币单位,还剩下800万货币单位。根据与此后BTC1.0完全相同的时间表,BTC2.0的分布模式将通过采矿释放800万个单位,但另外1300万个将通过称为“燃烧证明”的机制进行分配。

  

  从本质上讲,一个人将占用一个BTC1.0单位,将其发送到一个不可靠的地址(例如1111111111111111111114oLvT2),并提交一个加密证据,证明该交易发生,由发送交易的同一个私钥签名,作为交易进入比特币2.0。根据比特币2.0协议,这将使用户有权获得一个2.0的单位。这被称为“单向挂钩”,因为一个BTC2.0的值最多可以等于一个BTC1.0; 否则,人们会通过以1:1的比率转换比特币来套利差价。然而,除了在市场上销售BTC1.0的BTC2.0之外,没有办法回头,所以如果实验失败,BTC2.0的价值可能会下降到零。

  比特币侧链使用这个系统的改进版本称为“双向挂钩”,其工作原理如下。为了获得一个BTC2.0单位,需要拿一个BTC1.0单位并将其发送到一个“脚本”中,我们将其称为X并暂时不做。比特币中的脚本是一个地址,它不是由私钥拥有,而是充当锁箱,只有在给定满足某些条件的交易时才能解锁比特币。例如,可以使用脚本将资金解锁给提交完全由数字3和5组成的五十位数的素数的第一个人。进行交易,并发布进行此类交易的加密证据,比特币2.0区块链使用户有权使用一台BTC2.0。

  现在,X的定义很简单:如果给出了一个有效的加密证据,即发送方销毁了一个BTC2.0单位,X解锁资金(请记住,这是BTC1.0的一个单位)。因此,存在一种将BTC 1.0转换为BTC2.0的机制,并且该机制创建了另一种机制,其值限制为创建的BTC2.0的总数,可用于将BTC2.0转换回BTC1.0 。因此,双向挂钩。

  这些“加密证明”使用的机制依赖于比特币中使用的加密结构,称为Merkle树。在比特币块中,不是直接将每个事务都放在块中,而是在块头中实际只包含一个32字节的哈希。这个32字节的散列本身是从另外两个32字节的散列计算出来的,每个散列来自另外两个32字节的散列,依此类推,直到最后底部的值是事务本身。正是这种机制的关键在于允许特定交易在特定区块中的紧凑证明的存在; 所需要的只是从该事务到根节点的哈希的一个分支,或者1000个事务的总共10个哈希或者一百万个事务的20个哈希。这是不可能伪造的;

  但是,这并不能完全解决问题; 所有它告诉你的是某个块,某个地方,包含一个给定的事务。它没有告诉你交易是在主链中; 实际上,交易中使用的相同比特币可能已经被发送到不同的来源,使得交易无效。有两种方法可以解决这个问题。一种方法,到目前为止更简单的方法,是比特币2.0中的证明机制,不仅要求Merkle树分支,还要求区块链返回六个区块,就像商家要求六次确认一样,使用采矿权作为有效性的代理。为了更高的安全性,可能需要更多数量的块,如60。这种方法很简单,似乎满足所有必需的参数。

  挑战

  然而,如上所述,上述机制非常不完善。当普通商家要求六次确认时,对该商家进行双重花费攻击需要比实时组合的网络其余部分生成六个块快,这个任务需要至少30%的总网络哈希值来处理任何不可忽视的成功率。然而,通过上述双向挂钩机制,具有甚至1%哈希能力的恶意矿工最终可以生成六个块,甚至六十个块,然后使用这些块欺骗性地声明已经放置的所有BTC1.0进入BTC2.0锁箱(或者,在另一个方向,欺诈性地声称无限数量的BTC2.0)。可能想到的一个可能的补丁是要求创建密码箱的同一个人打开它,从而限制了每人可以造成的伤害量,但这并不能解决问题,因为恶意矿工很容易与其他任何人勾结。基本问题是,没有办法提出一种机制来验证不会随着时间的推移自行更新的区块链,要么很难解决,要么在保持纯粹在比特币的“静态密码箱”脚本范例内时可能无法解决。

  另一种可以在没有过多困难的情况下解决这个问题的方法更复杂,更具侵入性。它基本上要求将比特币1.0的“轻客户”包括在比特币2.0中。轻量级客户端最容易被描述为一个长期运行的“契约”,块链上的程序具有大量内部状态,每次事务发送到它时都会运行,这将接受块并完全验证块头。与手机上的比特币客户端相同的方式。然后,该合同将保留比特币1.0中所有块头的运行列表,并且为了接收一个BTC2.0,需要提交加密证明,证明您已将BTC1.0中的所需事务与安全性一起发送到合同中存款0.1 BTC2.0。

  合同将检查证明是否有效,最终在合同自己的内部迷你区块链中的一个区块,然后等待发生两件事之一。首先,一旦有60多个比特币1.0块被添加到合同中,它将向发件人释放一个BTC2.0单位加上保证金。或者,如果其他人在该时间内提交了由于任何原因(例如,它花费不存在的比特币)交易无效的加密证据,那么他们将收到保证金。

  这将解决安全问题,但有一个重要的缺陷:它无法在比特币协议中完成。在像以太坊这样的协议中实现相当容易,因为它是专为合同设计的,但比特币的脚本功能不允许存在具有内部状态的合同,因此在比特币内部进行此操作需要进行非常大的改动。比特币1.0协议。最终,Austin Hill和Adam Back采取的方法可能看起来不像这两种策略; 然而,问题的复杂性表明,未来还存在许多挑战。

  矿业

  另一个重要问题是:如何保护这些侧链?确保区块链安全的标准机制是采矿,但采矿需要一种机制来奖励该链上的矿工。在副链中,侧链货币的每个单位都必须由比特币区块链上包含BTC单位的脚本锁箱支持,因此没有简单的机会从不知名的地方发行侧链货币单位。这有两种可能性:滞期费(即对侧链所有BTC的每年税率)和交易费用。然而,这两者都提供了相当低的收入,因此完全没有确定的旧的独立采矿能解决问题。

  有两种方法可以解决这个问题。一种方法是通过股权证明来保证边链,使用交易费用的小收入来补偿参与利益相关者的利率。然而,这种方法很难在侧链中实现,因为验证股权证明所涉及的计算可能过于复杂而无法直接在区块链上有效实施。另一种方法,以及Adam Back和Austin Hill推动的方法,被称为“合并挖掘”; 实质上,矿工在比特币中包含来自比特币块和Namecoin块的数据,允许矿工使用相同的计算工作同时为两个链提供安全性。

  然而,正如比特币开发商Peter Todd所说,合并挖掘的概念确实存在一个非常重要的安全缺陷:除非大多数比特币矿工同意合并 - 挖掘特定的链,否则该链可能根本不安全。为了理解原因,首先考虑更传统的山寨币的情况,在我们的示例中为了简单运行SHA256(如果山寨币使用自定义算法,那么Litecoin矿工可以取代攻击)。如果山寨币具有比特币的哈希值的5%,那么为了通过双重花费来攻击链,至少5%的比特币网络的权力需要暂时将自己重定向到山寨币的挖掘。这可能是有可能的,但这是一个代价高昂的举动:当攻击到位时,比特币矿工将失去比特币采矿业的收入。然而,在合并开采的侧链的情况下,在侧链的主线上进行采矿或攻击它是既没有成本的,所以对攻击替代链没有经济上的抑制因素。这不仅仅是一个猜想; 实际上有一些挖掘池攻击合并开采链的实际例子。

  除了安全性之外,这种对合并挖掘的依赖也暴露了侧链理念的另一个令人担忧的局限性:虽然加密货币的精神可以说是无权创新的精神,但创建一个侧链需要50%的许可和积极协助。比特币矿业池运营商。这些限制共同表明,侧链协议虽然对许多用例来说很好,但对所有人来说肯定不是理想的。

  承诺

  如果围绕侧链的技术问题能得到解决,他们带来的承诺是什么?目前,加密货币开发基本上可以分为四个象限。第一象限由使用比特币货币和比特币区块链的项目组成 - 本质上是比特币本身。第二象限是使用比特币区块链但不使用比特币货币的协议; Mastercoin,彩色硬币和交易对手就是很好的例子。第三象限使用独立货币和独立区块链; 这包含像Ripple,Litecoin和NXT这样的应用程序(广泛采用不同的例子)。现在,通过侧链,最后一个象限也被填补:使用独立网络,但使用比特币作为基础货币。

  看看利基最适合的应用程序将会很有趣。对于整个新的生态系统,它可能不是正确的方法; 对于像Ripple或以太坊这样的完全独立的网络来说,将其主要内部令牌与比特币在财务上联系起来并让两者接触到彼此的价格变动是没有意义的。在这种重大努力的情况下,尝试不同的货币政策通常也是有意义的; 以太坊的以太网有一个线性发行模型,每年不断释放一定数量的货币单位,而Ripple同时向Ripple组织发布了所有1000亿单位的XRP,该组织随着时间的推移向开发商,投资者和人们参与分布式计算项目。对于旨在用作主要协议更改的分支,量子计算机从ECDSA到Lamport签名或NTRU,它绝对是完全有道理的。对于中间的所有事情,可以根据具体情况进行判断。

  在以太坊的情况下,需要特别注意:以太坊是一种通用的加密共识平台,而不是特定的“altcoin”。因此,人们可以在以太坊平台上将许多不同的货币作为合约共存; 人们可以拥有无聊的旧固定供应货币,货币政策由分散的自治组织管理,货币存在以补贴科学研究或提供基本收入,甚至货币也有内置的双向交换机制作为侧链。因此,以太坊无法准确地分为侧链象限或Ripple / Litecoin / NXT象限; 它存在于两者中。

  事实上,很有可能只要以太坊创世块发布,比特币,Litecoin和Dogecoin就会在三个月内实现合约的侧链。如果可以成功和安全地实施侧链,这意味着以太坊甚至可能成为使用强大的多重签名存储合同存储BTC,LTC或DOGE的首选方式,这些合同涉及提取限制等功能。在通用链条合同,高性能专用山寨币,准集中式OpenTransactions服务器,侧链和比特币本身之间,有一点变得清晰:加密货币将能够以前所未有的方式进行互操作。

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