Sidechain跨链研究报告

鲸鱼研究所：谭颖、王帆、陈宏义

节点资本研究中心：刘从海、马旭英、林洁音、郎汉伟

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侧链

1.1 侧链的概念

早在比特币诞生初期，人们就意识到了比特币在传输速度、容量、智能合约等方面的不足。 如果可以建立比特币账本的副本，就像过去很多法定货币都是由黄金做担保一样，当需要时可以在两条区块链之间进行资产转换，可以加速比特币或其他数字资产的流动性。 侧链在延续基于公链的比特币信用证明的同时，还可以支持完成一些更复杂的应用操作。

比特币和比特币侧链都使用比特币作为系统货币。 其本质是通过“双向锚定”机制实现主链币值向侧链系统的转移，从而使主链转移的这部分主链币值在侧链上得到使用。 背书产生和发行的侧链币的名称可以根据需要自由命名。

侧链协议可以帮助比特币在其他区块链上流通，其应用范围和应用前景将更加广阔。 创意人将开发多种应用，通过侧链协议与比特币主链对接，让比特币这一标杆性自由货币的地位更加牢固。

1.2 侧链的历史

侧链协议背后的驱动力实际上来自其他区块链的创新威胁。

首先，以太坊和比特股等更快、更智能的区块链对比特币构成了相当大的威胁，智能合约和各种去中心化应用正在上述两种区块链上不断涌现，受到人们的欢迎； 而基于比特币的应用开发难度大，项目不多。

其次，基于比特币区块链，还有Counterparty、Mastercoin、ColoredCoin等后生链，但比特币核心开发团队并不欢迎，认为它们降低了比特币区块链的价值。 安全。 他们曾将 OP_RETURN 的数据区缩小到 40 字节，迫使合约货币开发团队使用其他方法将数据附加到比特币交易中。

最终在2014年7月的以太坊众筹中，获得了价值1.4亿人民币的比特币和20%的以太币，开发团队获得了丰厚的回报。 然而，比特币核心开发团队的辛勤付出并没有得到可观的回报，于是他们成立了BlockStream，意在实现商业价值。

基于以上三个原因，研发团队提出了侧链协议，将比特币从比特币区块链中转移出来，开发了第二代区块链。 这种选择既可以保证比特币区块链的安全性，又可以应对二次代币的影响，还可以针对不同的应用场景进行商业化，因此成为BlockStream的必然选择。

1.3 双向挂钩技术

双向挂钩（2WP）是侧链实现的核心原则。

它允许将比特币从比特币区块链转移到二级区块链，反之亦然。

“转移”实际上是一种错觉：比特币并没有真正转移，而是暂时锁定在比特币区块链上，同时在二级区块链上解锁等量的等值代币。 当等量的代币再次锁定在二级区块链上时，原始比特币将被解锁。 这基本上就是双向挂钩设计的目的。

这个功能的问题在于，理论上，它只能在二级区块链最终确定后才能实现。 因此，任何双向挂钩系统都必须妥协并依赖于参与双向挂钩的各方都是诚实的假设。 最重要的假设是主区块链不受审查，而且大多数比特币矿工都是诚实的。 另一个可能需要的假设是，大多数监督锁定比特币的第三方也是诚实的。

如果这些假设不成立，那么比特币和等价二级区块链的代币可以同时解锁，使得恶意双花成为可能。

任何双向挂钩系统都必须选择一种措施，使本应诚实的各方有经济和法律激励来遵守规则。 这包括分析这些关键方攻击区块链网络的成本和后果。 双向挂钩实施的安全性取决于激励机制，使参与双向挂钩系统的关键各方能够切实履行双向挂钩应实现的功能。

双向挂钩技术可以通过以下四种技术实现：单一托管、联盟模型、SPV模型、驱动链模型和混合设计。

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跨链

2.1 跨链的概念

区块链是一种分布式账本。 一个区块链是一个独立的账本，两条不同的链就是两个不同的独立账本，两个账本没有关联。 本质上，账本之间没有办法进行价值转移，但是对于特定的用户来说，用户存储在一条区块链上的价值可以成为另一条链上的价值，这就是价值的流通。

跨链，顾名思义，就是让价值跨越链与链之间的壁垒，进行直接流通的技术。 跨链本质上和货币兑换是一样的。

跨链不会改变每条区块链上的总价值，它只是不同持有者之间的交换。

跨链技术的核心要素之一是帮助一条链上的用户 Alice 找到另一条链上愿意交换的用户 Bob。 从商业角度来看，跨链技术是一种交易所，允许用户在交易所进行跨链交易。

数字货币的交易所很早就出现了，最早的交易所是法定货币（国家发行的货币）与比特币之间的交易所。 后来随着数字货币的种类越来越多，很多交易所也开始在不同种类的数字货币之间进行兑换。 交易所进行的不同种类数字货币之间的兑换，是一种跨链价值传递的实现。 严格来说，币币兑换是一种跨链技术的实现。

鉴于已经发生的多起交易所盗币、逃币案件，单个人或机构的信用不足以支撑大额交易。 因此，出现了无中心交换技术——利用区块链技术解决跨链时的信用问题。 当交易所由多个实体共同运营，或者干脆是一条公链，任何人都可以参与交易所的运营，那么跑路的风险就大大降低了。

2.2 四种跨链技术的解构

四大主流跨链技术：

1. 公证计划

2.侧链/中继

3.哈希锁定

4.分布式私钥控制

四种模式的性能比较：

四种模式的技术比较：

2.3 跨链技术的应用

1. 可转移资产：资产可以在多条链之间来回转移和使用。

2. 原子交易：链与链之间同时交换资产。

3、跨链数据预言机：链A需要知道链B的数据证明。

4.跨链执行合约：例如，根据链A的权益凭证在链B上分配分红。

5. 跨链交换：对协议不直接支持跨链操作的区块链的补充

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跨链/侧链的优点和问题

3.1 跨链与侧链的关系

早期的开源侧链项目如blockstream的element chain，使用了比特币双向挂钩技术，这就是跨链的雏形。 后来BTC-Relay（一种基于以太坊区块链的智能合约）是一种通过跨链连接比特币和以太坊的技术。

早期的项目主要关注资产的转移，而如今的跨链项目更注重链状态的转移，形成了目前各种跨链技术的格局。 一般来说，侧链是为主链服务的，而跨链则是针对链与链之间价值和功能的连接。 可以说，侧链和跨链在技术含量上大体上是相似的，只是在服务的对象上。 需要精细区分。

3.2 跨链和侧链的优势

为了解决公链吞吐量低导致的手续费高、网络拥堵等诸多问题比特币侧链是什么，很多团队都颇具前瞻性地提出了相应的优化方案。 从现有的技术实现来看，基本上有侧链、分片和DAG三种。

三种技术的比较：

1. 增强的安全性

小额交易通过侧链可以更好地隐藏储值量大的主账户地址。

2. 更快

现在比特币/以太坊的传输速度已经到了瓶颈。 在 2017 年 12 月的高峰期，比特币主网上有 20 万笔未确认交易，打破了历史记录。 大多数链上转账实际上都是小额交易。 将这些交易带到侧链上，不仅可以加快它们的转账速度，还可以减轻主网的压力。

3. 智能合约

侧链还可以在锁定主网价值的同时，开发智能合约的功能。 如果比特币本身有智能合约，以太坊等众多公链的现有价值将大大降低，而大部分与预言机相关的应用都可以回归比特币，在相对统一的框架体系下推动数字货币的发展。

4.扩大适用范围

侧链是以综合的方式实现加密货币金融生态的目标，而不是像其他加密货币一样排斥现有体系。 使用侧链，我们可以轻松建立各种智能金融合约、股票、期货、衍生品等，你可以有成千上万条侧链锚定在比特币上。 在性质和目的上不同，所有这些侧链都依赖于主区块链保证的一种弹性和稀缺性。

在此基础上，侧链技术进一步拓展了区块链技术的应用范围和创新空间，使传统区块链能够支持多种类型的资产，以及小微支付、智能合约、安全处理机制、财产登记等。加强区块链的隐私保护。

3.3 侧链/跨链目前存在的问题

侧链攻击问题

在侧链方案中，攻击者只需要破坏最弱的侧链就可以摧毁整个网络。 一旦他们完成了对某个侧链的 51% 攻击，他们就可以创建一个（假的）最长的侧链，并将假的侧链硬币兑换成原始比特币区块链中的比特币。

问题的本质是侧链不共享相同的公共块历史记录。

这意味着在将币从一个侧链转移到另一个侧链的过程中，大多数侧链解决方案仅依赖于所谓的“SPV证明”（译者注：Simplified Transaction Verification，一种轻量级钱包使用的验证机制），它只检查涉及的币来自已知最长的链（并且不追溯币的历史起源到创世块。这种SPV证明运行在轻钱包内部，安全标准远低于比特币网络。 .在侧链方案中，51%攻击者不仅可以双花一笔交易，甚至可以凭空创造侧链币。）

联合挖矿带来集中挖矿

解决侧链攻击问题的一种方法是合并挖掘，它确保所有侧链同时以相同的哈希率进行挖掘。 在合并挖矿的情况下比特币侧链是什么，所有侧链使用相同的哈希算法，因此可以同时为两个侧链生成工作量证明。 矿工只需要一次哈希运算就可以有相同的概率完成两个工作量证明。 这似乎是解决侧链缺点的一种巧妙方法，但不幸的是，它并没有那么简单。 合并挖矿需要矿工运行所有侧链的全节点，这将导致集中挖矿的趋势，这是我们不希望看到的。 另外，如果任何一条侧链被51%攻击，风险依然存在。

侧链的中心化问题

从用户的角度来看，传输速度、运行流畅和高可用性是关注的重点。 考虑到公链在区块大小、传输速度、手续费等方面的局限性，侧链可以在其上开辟一个快速的流动通道。 然而，由此引发的社区关于中心化/去中心化的争论也长期难以得出结论。

跨链稳定性有待提高

跨链的意义在于不同公链之间的价值可以直接转换，无需经过中心化交易所，但其稳定性和转账速度仍然是用户使用的最大障碍。

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跨链/侧链项目具体分析

4.1 跨链/侧链项目列表

4.2重点项目对比分析

4.3 项目投资明细

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跨链侧链的投资逻辑

1.项目技术的创新性

跨链技术虽然为大众所熟知，但目前还没有一个被社区普遍认可和使用的项目，因此不算成熟的技术。

在稳定性和安全性方面，仍然无法与传统公链技术相提并论，尤其是跨链侧链在技术上难以实现，很多项目和应用提出使用跨链侧链来解决问题目前很少实施。 因此，团队在现有区块链跨链项目的技术经验上还存在诸多不足。

2.与同类项目相比，优势明显

虽然已经落地的项目不多，但是我们可以看到，使用跨链侧链技术的项目一般都有相同的机制，所以让项目脱颖而出的关键是它的性能和项目进度，可以在短时间内真正的高可用跨链将是未来跨链项目市场的主宰。

3.技术上可行

分析一个项目的关键，主要是看其技术实现的可行性。 跨链技术的实现需要很多机制和合约的约束和保障。 能够保证项目在跨链技术下稳定运行，是成为值得投资的项目的关键。

4.经济激励模型设计

仔细审视前期的经济激励模式是否足以支持初期的社区冷启动，以及后期形成正反馈的生态。

5.社区运营能力

从长远来看，团队是否具备运营社区的能力，能否通过社区形成网络效应，从而提升项目绩效。

6.服务质量是否达到商用水平

存储的可靠性和可用性最终需要市场来检验。 目前，大多数跨链项目和应用距离商用还有很长的路要走。 如何在统一标准下通过跨链解决区块链之间的互联互通问题，如何制定合理的智能合约。 如果能在这些方面设计出更好的解决方案，就可以成为这个行业极具竞争力的项目。

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跨链侧链的未来展望

1.交易速度加快，减少主链共享

所有交易记录锁定在主链上，各种区块链应用的代码和数据可以独立存储在侧链上，实现主链上交易共享，交易在侧链上完成. 发生转账时，主链不易产生交易拥塞，从而提高交易速度。

2. 多条侧链并行处理，实现完全去中心化的交易

主链可以通过智能合约链接多个侧链，可以实现数据去中心化和并行处理。 这样不仅速度的提升可以提升项目的性能，交易数据也可以完全去中心化，也可以实现在区块链的建设中，区块不再是独立的个体，而是真正实现数据可以分块后仍然链接。

3.安全有保障

如果侧链出现代码漏洞，主链不会受到影响，而且由于去中心化机制，部分数据丢失不会影响整体。 交易记录一旦发生，将被锁定在链上，用户无需担心丢失或被篡改等问题。

4.拓展空间，加强隐私保护

跨链侧链技术的引入，进一步拓展了区块链技术的应用范围和创新空间，使传统区块链能够支持多种资产类型，以及小微支付、智能合约、安全处理机制、财产登记等，并且可以增强区块链的隐私保护。

总的来说，在区块链这波大浪潮下，侧链和跨链作为提升区块链性能的重要手段，一直受到核心开发者的重视。 无论是从技术研究还是投资角度，跨链侧链的发展都值得进一步关注和研究。