觀點 | 如何理解 “側鏈”？_以太坊:STATE

聲明：此處表達的看法僅僅是我的個人意見，并不代表我的雇主或者其他人也是一樣的看法。

感謝AlbertNi的閱讀和評論。

引言

Layer-2對以太坊的重要性與日俱增，而且已成共識。

但是，“Layer-2”是個不精確的標簽。有些人說起“Layer-2”時，僅僅指的是“不在以太坊Layer-1”。但實際上，方案到底怎么跟以太坊Layer-1交互，是非常重要的。同屬“Layer-2”名目下的不同方案，特性可以有天壤之別。可以爭議“Layer-2”應該專指具備特定屬性的某些東西。不過，這不是我這里要講的主題。

我在這里要討論的是側鏈的屬性。

側鏈的基本含義是：由一組驗證者，把一條鏈的最新狀態提交給一個智能合約，如此推進的一類系統。這些檢查點可被一個橋接合約使用，以支持用戶的存款和取款。一般來說，在該組驗證者之間也會有一個領袖選舉流程，來決定某時某刻由誰來創建側鏈區塊；例如PoA權威證明算法和PoS算法。

觀點：FTX崩潰可能加快推動加密立法:金色財經報道，位于華盛頓的加密行業游說團體區塊鏈協會執行董事Kristin Smith表示，加密貨幣交易所FTX倒閉后行業信譽受損，要修復聲譽將需要繼續與美國政策制定者接觸。她表示，該行業可以“擺脫當前的危機”，需要的是與有興趣為加密找到正確的監管框架的兩黨政策制定者合作，不僅要保護消費者，還要推動創新。

Smith說，“我們將看到提出的一些兩黨立法提案，這些提案將在國會的多個委員會中得到非常嚴格的審查和辯論，而且我們確實可以看到一些立法加快完成的勢頭”。[2022/12/14 21:43:20]

側鏈在以太坊生態中也扮演著重要的角色。在研究人員還未開發出更好的方案之前，它們是可擴展性和可用性的臨時解決方案。像xDai這樣的產品，也點出了大家對更好的用戶體驗的需求，并使之擴散了開來。

但是，側鏈并不具備廣大的以太坊社區所期待的安全性。這不是說永遠不該使用側鏈這種方案。如果人們完全知情，但是愿意用，那是他們自己的選擇，也可能是值得的。但如果人們是不知情的，那就危險了。本文是希望提供一些信息。如果每個人都已經完全知曉了這些特性，那我這再寫一篇也無傷大雅。但如果這文章能幫助大家意識到自己的誤解，那就算做了好事了。

觀點：美國貨幣監理署加密政策利好中小銀行:7月23日消息，美國貨幣監理署已經允許在其監管范圍內的銀行提供加密托管服務。加密行業初創企業對這一舉措表示歡迎，并指出該行業存在的潛在商機。但專家提醒稱，真正的受益者將是中小銀行，但不要指望大銀行會投入比特幣市場。（The Block）[2020/7/23]

那么側鏈到底缺少了哪些安全特性？幾乎所有的側鏈，都不能夠提供：

審查抗性

終局性

資金所有權保證

如果這些特性你全都要，那你可能得另找方案來代替側鏈了。當然，也有可能在維持側鏈核心架構的前提下改進具體方案在這些維度上的表現。我覺得開放性的討論對大家都有好處。

審查抗性

顯然，側鏈的審查抗性比區塊鏈要弱。不然，那也根本不需要區塊鏈了。但這里我們挖得再深一些。如果某條側鏈有N個驗證者，而只要有M個驗證者一致同意就可以審查任意一筆交易，那么只需要(N-M)個驗證者聯合起來，就可以審查一個區塊。這就導致了一個有趣的兩難：要讓審查交易變得更難，就會讓審查區塊變得更簡單。因為審查交易和審查區塊都是糟糕的事情，所以側鏈就在根本上不能獲得強健的審查抗性。這種擔憂在使用PoS時也依然存在，甚至按權益來計算出塊權重會讓它變得更糟糕，因為達成閾值的獨立實體數量可能會更低。

觀點：礦機行業競爭加劇 比特大陸仍將擔當市場領導者:新的比特幣礦機生產商正帶著新產品進入市場，試圖削弱比特大陸和嘉楠耘智等主要礦企的主導地位。隨著比特幣5月完成減半，礦機生產商正越來越多地推出效率更高的礦機，從而進一步加劇了該行業內部的競爭。像MicroBT等較新的礦機生產公司可能會獲得更大的市場份額。

業內專家預測，在可預見的未來，像比特大陸這樣的公司仍將引領市場。無論如何，該行業競爭的加劇將有利于礦工，也有利于比特幣的價格，因為有了更高效的礦機，礦工出售比特幣的壓力將減輕。Greenidge Generation首席財務官Tim Rainey表示，雖然比特大陸的市場份額在過去一年有所下降，但其市場規模同期增加了一倍多，目前的算力是2019年6月的兩倍多，而且比特大陸仍然保持著全球市場的大部分份額。Rainey同意MicroBT的市場份額似乎是其他制造商中增長最快的。不過，他預計“在可預見的未來，由于螞蟻礦機在性能、可靠性和售后支持方面的優勢，比特大陸將繼續成為市場的領導者。”（Cryptonews）[2020/6/14]

數據可得性保證

觀點：大型投資者面臨的流動性危機是導致比特幣近腰斬的原因之一:Coinfloor的首席執行官Obi Nwosu稱，大型投資者面臨的流動性危機是導致比特幣價格下跌近50%的原因之一。對大型傳統投資者來說，比特幣提供了急需的流動性，而傳統資產的表現相當糟糕。Nwosu表示：“這意味著他們必須從其他渠道獲取資金，首先是流動性最強的渠道，這就是他們從比特幣中提取資金的原因，因為比特幣或其他加密貨幣的流動性很強，他們也會從黃金中提取資金。”

此外，Nwosu還強調，從設計上來說，比特幣和黃金是用來存儲價值資產的手段。他認為：“截至去年12月，我們投資比特幣只是因為我們相信比特幣是一種價值儲存手段。這才是其真正目的。它是為這些情況而設計的，比特幣和黃金之類的東西將在未來一年左右的時間里證實它們是真正的價值儲存手段。”（Ambcrypto）[2020/3/23]

假設只要(N-M)個驗證者就可以創建一個區塊。再假設所有其他驗證者需要擁有整個狀態的數據才能夠驗證新狀態。那么，只要(N-M)個驗證者是惡意的，他們可以：

聲音 | Telegram首席執行官反駁SEC觀點 稱代幣銷售并非出于籌資需要:Telegram首席執行官Pavel Durov反駁了美國證券交易委員會（SEC）律師Jorge Tenreiro的說法，即Telegram 2018年的代幣出售是為了補充現金儲備。這一指控也是SEC在Telegram出售未注冊證券一案中論點的核心部分。在長達18個小時的證人陳述中，Durov反駁稱：“通常情況下，我不會把我的個人儲蓄與Telegram的需求分開。如果我看到Telegram需要更多資源，我會很樂意加大投資，因為我是一個不愿擁有任何地產的人。”Durov聲稱，向投資者出售Gram代幣并不是為了給公司籌集資金，而是要確保足夠多的代幣被質押，從而保證TON這一PoS區塊鏈網絡的穩定。（CoinDesk）[2020/1/23]

創建一個新區塊

拒絕與誠實驗證者共享區塊數據

本質上就是將N-(N-M)=M名誠實驗證者移出了共識過程，因此完全掌控了整個系統

這種情況發生的可能性有多大呢？顯然需要更具體的細節才能下結論，但我們可以這樣開始思考：一個理性的驗證者，要跟其他人共享數據的激勵在哪里呢？在傳統的權威證明機制中，不這樣做可能對聲譽有損。但是，其實聲譽機制也很難起作用，因為實際上并沒有辦法證明數據被扣起來了，除非其他人把所有數據都放到了鏈上。覺得這個解決方案聽起來像是optimisticrollup？沒錯，就是如此。這也意味著，帶有更好安全性的側鏈，本質上就“退化”成了optimisticrollup。在大多數側鏈方案中，驗證者可以因為自己的工作而獲得某種形式的支付。對于誠實的驗證者，獎勵會在N個驗證者之間共享。對于不誠實的驗證者，同樣多的獎勵只會在N-(N-M)=M個驗證者之間共享，所以驗證者完全有激勵不跟其他人分享更新后的狀態。在這里，有一個根本性的難題：很難辨別數據可得性攻擊。對于誠實驗證者來說，很難分辨出，到底是有人發動了攻擊，還是自己遇到的同步問題。

終局性

假設狀態轉換的流程如下：state1=>state2=>state3而每一次的轉換都需要一些交易在已有的狀態上生效從而改變狀態。而終局性就是說，交易一旦生效，就不能撤銷。側鏈的檢查點，經過側鏈驗證者的共識之后發送到以太坊區塊鏈上，并根據以太坊的共識機制被固化下來。有些人可能因此就認為，側鏈的終局性等同于以太坊的終局性；要回滾側鏈的區塊，你也需要回滾以太坊的區塊。但這完全搞錯了。因為終局性是說不能回滾交易，不是說不能用新狀態來替代舊狀態。只要(N-M)個驗證者同意，他們可以執行如下的狀態轉換：state1=>state2=>state1

側鏈資金所有權保證

假設現在的state1={Alice:1000,Bob:0}。即Alice有1000塊，而Bob啥也沒有。那如果Bob是惡意的，而且控制著POA驗證者中的絕大多數，他可以怎么做？他可以執行一個狀態轉換，state1=>state2，而state2={Alice:0,Bob:1000}。也就是偷走Alice所有的錢并交給Bob。因此，側鏈的防御就減弱為，不會有(N-M)個驗證者同意去執行這樣的非法狀態轉換。這已經是眾所周知的事，但我認為還是有必要提醒大家。你對一條側鏈的信心，只能是相信驗證者中的大多數不會干這樣的事情。對側鏈的大部分安全分析都應該關注這一點。可能還是有某些人你可以在某種程度上信任他們。就像我們中的許多人都中心化的服務提供商。有時候這種犧牲是值得的。重要的是，你得清楚這是一種權衡。

使用治理程序作為防御手段的問題

有一種說法是：”我們可以使用治理程序來解決上面提到的所有問題“。這種方法是有缺陷的，因為整個系統會退化為一個治理流程。這種說法格外使我擔心的一個理由是，它意味著側鏈的其他屬性是劇院。舉個例子，如果治理流程才是防范上述問題的最終手段，那也就意味著，什么PoS、PoA，統統都不重要。系統的治理流程才是真正的PoA。而且，很明顯，對系統的治理流程，同樣可以發動一模一樣的攻擊。

側鏈的特性在哪里可能特別有用？

除了側鏈的一些附加屬性，比如更快的區塊時間，確實有一些場合，是側鏈的特點可以大放異彩的。比如：

你就是想要N-M個驗證者就能執行任意狀態轉換。希望有一個高級控制權限的企業應用就是一個例子。

M=0，且N個驗證者可以執行任意狀態轉換的情況。例如，一個四方參與的游戲。不過問題是，1個驗證者就可以關停這條鏈。

結語

曾經，側鏈是在保持一定水平的以太坊可組合型和互操作性的前提下，唯一可用的方案。現在，隨著別的一些Layer-2擴展方案的成熟，是時候考慮側鏈如何與其他方案更好地結合了。有一些屬性，很適合讓側鏈加以整合：

實現不收費的大規模遷移，保證用戶不會因為費用而被卡住，無法退出。

將領袖選舉機制替換為其他具備更強審查抗性的方案

需要協調器來處理鏈上兩個狀態的差異。

加入錯誤性證明來防止非法的狀態轉換。

隨著optimisticrollup和optimisticVM技術的成熟，項目的權衡范圍也會改變，因此，現在是反思側鏈屬性及其相關取舍的好時機。

原文鏈接:

https://ethresear.ch/t/understanding-sidechains/8045

作者:barryWhiteHat

翻譯:阿劍

本文鏈接：https://www.8btc.com/media/666820

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