一文讀懂多鏈結構中的“保護關系”_以太坊:以太坊交易所叫什么名字

作者：Qingzhou

今天，我們可以看到很多公鏈都在使用多鏈結構，例如跨鏈項目波卡、COSMOS，例如以太坊的分片結構。從技術邏輯上看，多鏈結構存在于很多的生態里，那些只要包含不同分層和不同鏈間通訊的過程，都需要用到多鏈結構上的一些設計。

本文中，我們就來看一看多鏈的設計里很重要的一個部分，安全性的相互保護。

PoW鏈的互相保護

白計劃在很早期的時候已經看到過一些安全性保護的方案，那時還是行業焦點沒有聚焦到PoS網絡上的時候，加密貨幣行業對PoW帶來的安全性還是極為推崇的。

幾年間，出現了很多PoW網絡被攻擊的事件，這其中的原因和PoW網絡的算力有關，PoW網絡的共識過程里算力也是決定因素之一，也就是我們所說的51%算力攻擊，當擁有超過51%的算力就可以生成一條攻擊鏈，替代原有的最長鏈。

這里是攻擊者利用租用的或者自有的算力攻擊了網絡，這對于很多算力總值不高，算力不夠分散的網絡，是很常見的。例如處于客戶端變更問題的ETC網絡、算力不足的BTG網絡。

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所以，我們可以思考，一個算力很低的PoW網絡，在不改變網絡結構、共識算法、造成分叉的前提下，如何提高自身網絡的安全性？

這里就可以選擇尋求保護的思路，對于一個低算力區塊鏈，是可以利用高算力區塊鏈做保護的。理解起來很簡單，低算力區塊鏈相信高算力區塊鏈具備足夠高、足夠分散的算力，而具備更高的安全性。

圖為利用BTC網絡保護BTG網絡的結構設計案例

低算力區塊鏈的安全性不高是因為很容易出現賬本的雙花，所以如果把低算力區塊鏈的賬本通過密碼學和通訊協議的方式打包到高算力區塊鏈的區塊里，就在自身區塊鏈外還有一個公正的證明，這個證明就可以反向證明原有區塊鏈的數據是否是正確的。

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這個就是高算力區塊鏈把自己的安全性共享給低算力區塊鏈的思路，因為區塊鏈本身就是一個分布式的證明系統，只要符合可以安全進行證明的思路，都可以成為具備安全性，那很多缺乏安全性或者需要更高安全性的網絡就可以通過這種證明的方式獲得安全性。

除了PoW鏈因為算力低需要保護外，在多鏈結構里，“復制證明”的過程很多，所以保護關系廣泛存在于多鏈的設計里。

那些具有保護關系的多鏈結構

為什么會有多鏈結構？根本原因還是需要靠多鏈結構解決一條區塊鏈無法解決的問題，也就是擴容、數據共享、安全性等。

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在多鏈的設計里，安全性依舊是核心，因為區塊鏈的最大亮點就是解決雙花問題。

我們看到的很多設計為多鏈的案例，都是靠安全性進行的。

例如我們看到的最多的設計：錨定幣，錨定幣是在一條具備更高性能的網絡上流動資產的很好設計，而錨定幣，是單一資產受到另一條鏈保護的結果。

這個設計可能理解上并不明顯，因為例如以太坊并沒有利用比特幣網絡的安全性，而是比特幣利用以太坊網絡增加資產的流動性。

我們把這個思路再往清晰推論，當a鏈，需要b鏈的出塊來確認a鏈上的信息安全與否的時候，就是b鏈在保護a鏈。在這個結構里，a鏈也會產生自己的數據，但b鏈區塊鏈里的數據才具備證明能力。

圖為波卡的多鏈結構

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這個結構，我們可以用波卡的中繼鏈、COSMOS的Zone鏈，跨鏈方案的橋以HUB，還包含以太坊信標鏈和分片的設計，以及plasma的側鏈等。

他們的共同特征都是如此：下層的鏈依靠上一層的鏈來做到最終賬本的確認，下一層鏈需要上一層鏈為自己證明鏈上數據是正確的。

當自己的鏈有共識的時候，自己的鏈可以安全獨立運行，當需要獲取一些證明的時候，就可以從上一層鏈獲取正確的信息。

跨鏈中繼的安全保護結構

2019年COSMOS大火，2020年Polkadot大火，兩個都是跨鏈項目，兩個項目的生態都是多鏈結構。在多鏈結構里，最終提供安全性的就是兩個項目的主網，COSMOS的是COSMOSHUB，而Polkadot即Polkadot主網。

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對于波卡生態和COSMOS生態里接入的鏈來說，都需要依靠主網的安全性，那這個安全性的體現，就體現在鏈和主網的中繼部分。COSMOS里是Zone，波卡則是中繼鏈。

波卡中繼鏈和Zone的作用是一樣的，都是為了鏈和鏈的通訊存在的一個中轉、具有安全證明的部分。

首先要說的是，中繼部分，是負責信息傳遞的部分，最簡單模型的是網關，主要是信息傳遞加翻譯的功能，升級之后就是中繼節點，執行信息通訊過程，而當這個部分具備了自己的賬本、共識后，就有更高的安全性。就可以成為一個保護其他鏈的部分。

圖為COSMOS的鏈結構

在COSMOS和波卡里，中繼的部分級別都很高，因為中繼的節點，都是主網節點的一部分，其全節點同步的數據，就是鏈的總帳本。而中繼的節點也包含下層鏈的節點，也就是下層鏈和中繼鏈的賬本也是同步的。中繼鏈的共識保護著下層鏈的賬本安全，下層鏈也參與了中繼鏈的共識過程。

側鏈或者layer2的特殊性

中繼的存在，是在跨鏈這種確實是多鏈的結構里，而在以太坊這樣生態中唯一主網的結構里，所有其他的鏈，都是分叉的以太坊，或者通過一個節點同步以太坊的數據，而利用以太坊主網的數據安全性。

這種方式常見于側鏈。

這個結構就是交易和合約運行的過程都在側鏈上，而交易的結構上鏈，結果數據被以太坊主網打包，成為安全的證明。

在側鏈的慣有介紹里，都會介紹側鏈是依靠主網提供安全性的，即便是側鏈自己有共識，但側鏈自身的會存在需要主網數據同步的時候，即側鏈上的數據源并不可信，而只有打包到以太坊區塊里數據，或通過以太坊的節點協同后的數據才可信。

圖為以太坊側鏈方案Matic的技術結構

例如在側鏈上運行Defi，那讀取的ERC20代幣的數據以及DEX上的代幣價格，都以以太坊鏈上數據為準。

側鏈是Layer2的一種，那廣泛的layer2解決方案確實都需要主網提供安全性，也就是提供數據確認，生成鏈上的證明。這里存在一個邏輯是，layer2的存在，是為主網擴容的，所以，layer2網絡是否是獨立網絡，有沒有共識并不是主要的設計目標，因為很多layer2解決方案是沒有鏈的，只有智能合約。

所以，我們今天的主題是鏈和鏈的保護關系，那已經做成自己鏈的layer2解決方案，都會是符合今天的討論范圍的，因為都需要主網的安全性庇護。

以太坊的分片和其他分層設計

除了其他的設計之外，目前理解鏈之間保護的，其實以太坊2.0的分片結構是很明顯的。

從結構上分析，分片，是一種主鏈和子鏈結構的表現，這個結構里，主鏈是負責最終確認的，那安全性自然是主鏈負責。

未來，當信標鏈負責以太坊全網的出塊確認時，以太坊的每一個分片，即被分為獨立區域的鏈，都會有自己的一個小賬本，然后通過分片鏈間的通訊方式，形成一個總帳本，然后總賬本被信標鏈打包。

這里面，分片鏈的功能就是計算、存儲、結果輸出，然后與信標鏈通訊，最后同步信標鏈的總賬本。

即便以太坊2.0現在換了路線圖，現在以太坊也在使用數據分片，這是把數據產生后的結構分為了獨立的部分，也類似鏈下的分片，只不過不是把鏈的節點分為了單獨的片。

這種安全性保護的關系都有分層的需要，所以，很多鏈的設計上就借鑒了這樣的思路。

圖為Oasis的分層設計思路

例如把共識層單獨設計，這樣共識層負責全網安全性，而那些計算的部分就單獨放在共識層外的鏈里進行處理，例如OasisNetwork里把共識層之外設計成了Paratime，也就是單獨的Paratime鏈，這些鏈形成自己的賬本交給共識層，安全性被共識層保護著。

再例如Phala的共識層之外，設計了pRuntime，是運行在TEE里的單機鏈節點，也是一個個鏈的分片，其數據的安全性，也是由共識層確認出塊的數據保護的。

加密貨幣網絡技術已經很成熟了，因為從這些年的鏈的設計就能看出來，項目方對解決方案的理解已經足以打造更好的基礎設施和應用了，不過值得提高的是一條鏈想要成功，不是技術決定的，而是決定于鏈的運營，鏈的運營的難題，項目方和創業者還在摸索中。

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