加密貨幣:觀點 | 如何理解 “側鏈”？

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：加密貨幣可能會導致下一次金融危機:貴金屬公司Metalla Royalty＆Streaming首席執行官布Brett Heath認為，加密貨幣“可能會導致下一次金融危機”。他在接受采訪時表示：“回顧過去的幾十年，看看所發生的所有金融危機，它們都有很多共同點。其中之一就是對一種不太了解的新金融產品或新技術的大規模采用。”Brett Heath接著說，加密貨幣已經成為“私營部門印鈔的許可證”。盡管自2020年1月以來美元的流通量已大幅增加，但加密貨幣的市值已經“超過十倍”。他還表示，比特幣有限的2100萬枚的供應量并不能真正保證它的“安全港”質量，因為還有其他“目前存在的10000種加密貨幣、相關代幣”。Brett Heath說，與比特幣相比，許多加密貨幣也有無數優勢。隨著它們的誕生，整個加密市場將增加數十億美元和額外的風險。盡管一些加密貨幣將會盛行，但絕大多數數字資產仍可能崩潰。（Decrypt）[2021/5/28 22:53:17]

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。

觀點：社交媒體幫助重建人們對加密資產的信任:12月20日消息，業內人士表示，加密貨幣公司正在利用Twitter、Instagram、YouTube和Telegram上的加密社區，與專業加密貨幣影響力人士開展活動，以重建人們對這一資產的信任。加密貨幣交易所WazirXNischal Shetty表示，社交媒體起到重建這種信任的作用，新興加密貨幣行業在印度越來越受歡迎，在印度，該行業尚未收到監管，信任很重要。（印度經濟時報）[2020/12/21 15:53:27]

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。

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：

觀點：PayPal提供的加密服務恐會變成一場“稅務噩夢”:支付巨頭PayPal宣布加入加密貨幣市場，將允許客戶使用該公司的在線錢包購買、出售和持有比特幣和其他加密貨幣。從2021年初開始，該公司的用戶還將能夠使用加密貨幣在其網絡上的2600萬商家處購物。加密借貸平臺Celsius首席執行官Alex Mashinsky預測，這一整合可能會導致“數百萬新用戶”進入加密領域。然而，由于加密資產的波動性和納稅申報要求，他們可能面臨一場“稅務噩夢”。

據美國國稅局稱，比特幣等數字資產被視為財產，而非貨幣。這意味著，每當你為了購買其他東西而出售、交換或處理加密貨幣時，這就成為一個應稅事件。PayPal稱，除了支付網關之外，它還將充當一個交易所：“消費者將能夠立即將他們選擇的加密貨幣余額轉換為法幣，價值確定，無需增加費用。”然而，它不允許將加密貨幣從平臺上取出并發送到銀行，或返回到錢包中。在PayPal內出售加密貨幣會觸發一個應稅事件，就像使用加密來購買任何東西一樣，因為PayPal會在向商家付款之前先將加密資金轉換成法幣。由于加密資產是波動的，用戶將需要為資產在購買和使用期間獲得的金額繳納大量資本利得稅。（Cointelegraph）[2020/10/22]

審查抗性

觀點：鏈上解決方案無法與集中式匹配引擎競爭 DEX當前不適合專業交易員:去中心化交易所Loopring業務開發主管Matthew Finestone表示，自動做市商（AMM）DeFi協議具有產品市場契合度，適用于正在尋找吸引力的初創企業。但是，當前的去中心化交易所（DEX）迭代存在許多問題，可能會嚴重限制該市場的規模。雖然一些問題可以通過更好的鏈上擴展來解決，但Bitfinex首席技術官Paolo Ardoino稱，鏈上解決方案永遠無法與集中式匹配引擎競爭。在解釋原因時，Ardoino補充說，鏈上解決的問題“僅僅是光速”。當全球各地的節點必須在一個區塊上達成共識時，網絡上的任何改進都無法抵御例如在交易所數據中心中共置交易基礎設施所帶來的性能提升。這些性能限制可能會嚴重阻礙專業交易員，尤其是高頻交易商。Circle前交易主管Dan Matuszewski表示，DEX當前不適合專業交易員。他說：“這是針對小型交易者的。”（Cointelegraph）[2020/8/15]

終局性

觀點：美國國債收益率仍有可能降為負值，將有利于比特幣:7月10日，高盛前對沖基金銷售主管Raoul Pal在推特分享過去30年美國10年期國債收益率圖表。圖表表明，10年期國債收益率仍有望在未來數月和數年內降至0%以下。該圖表描繪了債券收益率在宏觀上呈下降趨勢，自20世紀80年代以來一直在下降。如果收益率為負，這將是美國歷史上高期限國債收益率首次低于零。

分析師們表示，這種情況對比特幣來說將非常有利。早在2019年，Gemini聯合創始人Cameron Winklevoss在評論全球已存在數萬億美元負收益債券時表示，“目前有17萬億美元的負利率債券。17萬億個你應該擁有比特幣的理由。”比特幣開發者Jimmy Song在今年3月表示，在負利率盛行的世界里，平等將會迅速減少。他認為比特幣是一種合乎邏輯的解決方案，因為與法定貨幣相比，它相對稀缺，因此可以減輕“坎蒂利翁效應”的影響。

注：坎蒂利翁效應（Cantillion Effect）是自由主義經濟學家/投資者中常見的概念，認為印鈔造成巨大的不平等。（Bitcoinist）[2020/7/12]

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。

數據可得性保證

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：

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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