區(qū)塊鏈的技術術語中，有很多概念經(jīng)常會混淆使用。其中之一就是側鏈和狀態(tài)通道。兩者都是區(qū)塊鏈的擴展解決方案。但在社區(qū)的使用中，經(jīng)常被互換使用。

以太坊社區(qū)中“狀態(tài)通道”和“側鏈”這兩個術語經(jīng)常被互換使用，從而導致普通用戶的混淆。今天我們將這個問題搞清楚。先煮杯咖啡，因為它會需要耗費一些時間。

本文的主要目的很明確：

· 什么是狀態(tài)通道？

· 什么是側鏈？

然后我們進行比較：

· 它們兩者試圖解決什么問題？

· 哪個是更好的擴展解決方案？

現(xiàn)在開始。

什么是狀態(tài)通道？

狀態(tài)通道是一種非常廣泛且簡單的思考問題的方式：思考將可能發(fā)生在區(qū)塊鏈上的交易，在不顯著增加任何參與者風險的情況下在鏈下執(zhí)行。

這一策略最著名的例子是比特幣的支付通道概念，它允許在雙方之間直接發(fā)送即時的低費用支付。

狀態(tài)通道是支付通道的一般形式，將相同的想法應用于通常在區(qū)塊鏈上執(zhí)行的任何類型的狀態(tài)改變操作。

將這些交互移至鏈下，且無須要求任何額外的信任，可以實現(xiàn)成本和速度的極大改善。狀態(tài)通道將是擴展區(qū)塊鏈技術的關鍵部分，它支持更高級別的用戶使用。

狀態(tài)通道的基本組成非常簡單：

1.將區(qū)塊鏈狀態(tài)的一部分通過多重簽名或某種智能合約鎖定，因此，特定的參與者集必須彼此間完全同意才能對其狀態(tài)進行更新。

2.參與者們通過構建和簽名可被提交至區(qū)塊鏈的交易，以更新他們之間的狀態(tài)，而在此之前狀態(tài)只是暫時保持在內部。每個新的狀態(tài)更新都“高于”之前的更新。

3.最后，參與者們將狀態(tài)提交回區(qū)塊鏈，這將關閉狀態(tài)通道，并再次解鎖狀態(tài)。

就這樣。如果參與者之間更新的“狀態(tài)”是加密貨幣的余額，那么，我們就有了一個支付通道。打開和關閉通道的步驟1和3涉及到了區(qū)塊鏈操作。

但步驟2可以快速執(zhí)行不限制次數(shù)的更新，且無須涉及到區(qū)塊鏈。這就是狀態(tài)通道可以發(fā)揮作用的地方。因為，僅有步驟1和3需要發(fā)布到網(wǎng)絡上，以及支付費用或等待確認。

實際上，通過仔細的規(guī)劃和設計，狀態(tài)通道幾乎可以無限期保持開放狀態(tài)，且可用于大型樞紐系統(tǒng)的一部分，為整個經(jīng)濟或生態(tài)系統(tǒng)提供動力。

盡管這里描述看似簡單，但人們通常認為狀態(tài)/支付通道是非常復雜的。造成這種情況的原因有很多：其中之一就是在對這三個步驟的表述中隱藏了一些重要的微妙之處。讓我們仔細看下這些簡單的短語所隱含的含義：

· 可以提交到區(qū)塊鏈

為了使狀態(tài)通道正常工作，必須確保參與者可以在任何時候將其當前通道的狀態(tài)發(fā)布到區(qū)塊鏈上。這導致產(chǎn)生了一些重大的局限，例如這樣的事實：在通道關閉之前，有人必須保持在線以保護每一方的利益。

想象一下，假設當我們開啟一個支付通道時，我以100BTC開始，而你以10BTC開始。如果我們首先簽署將10個BTC轉給我的更新，然后又簽署將50個BTC轉回給你的更新，第二個更新明顯比上個更新對你更有利。如果你意外地網(wǎng)絡掉線，而我則可以假裝第二次更新從來沒有發(fā)生過，那么，我能將第一次更新發(fā)布到區(qū)塊鏈上，從而有效地從你哪里竊取了50個BTC。

你需要的是有人保持在線，擁有最新交易的副本，以便于它們可以“高于”早前的交易，并確保你的比特幣得到保護。不一定是你自己保持在線。你可以將副本發(fā)送到很多隨機服務器，它們同意通過智能合約僅在需要時才發(fā)布它（可以節(jié)省費用）。但是，無論你如何做，你都需要確保最新簽名的狀態(tài)更新都是高于其他所有更新的。這使得我們進入下一個微妙的短語：

· 每個最新更新都“高于”之前的更新

為了使狀態(tài)通道的這一部分正常工作，必須正確地設計鎖定和解鎖機制，以便提交給區(qū)塊鏈的舊狀態(tài)有機會被取代它們的新狀態(tài)所糾正。最簡單的方法是讓任何解鎖嘗試啟動計時器，在此期間，任何新的更新都能取代舊的更新（也重啟計時器）。當計時器完結，通道關閉，并且狀態(tài)將進行調整以反映最后一次收到的更新。

可以為每個狀態(tài)通道選擇計時器的長度，以平衡較長通道關閉時間的不便利性和不斷增加的應對互聯(lián)網(wǎng)連接或區(qū)塊鏈問題的安全性。（藍狐筆記：此處意思是權衡利弊，計時器過長，導致通道關閉時間過長，則會帶來不便，而計時器過短，則可能帶來安全問題）

或者，你可以通過罰款方式來構建通道，這樣任何向區(qū)塊鏈發(fā)布不正確更新的人的損失要比他們假裝沒有發(fā)生后續(xù)交易所獲得的更多。

但是這個機制最終不會有太大關系，因為（回到上一點）這種情況的博弈論使得事情產(chǎn)生變化。只要這種機制在理論上是合理的，它就可能永遠不必使用它。

實際上通過計時器/ 懲罰程序可能會帶來額外的費用、時延或其他不便；考慮到迫使某人進入機制并不能給你帶來任何好處，因此，一個狀態(tài)通道的參與方可能會只是通過相互商定最終通道狀態(tài)來關閉通道。

這種最終關閉操作跟普通的“中介”更新有根本上的不同（既然它將繞過上面提及的最新交易“高于”之前交易的機制），因此，參與者對于在特定通道內鎖定的狀態(tài)的每個部分僅是簽署一次關閉交易。

這些“微妙之處”的細節(jié)并不是特別重要。最終歸結為參與者通過設置“法官”智能合約來打開通道，相互簽署如有必要“法官”可以強制執(zhí)行和裁決的承諾，然后，相互協(xié)商關閉通道，這樣法官的裁決就不需要。

只要“法官”機制被認為是可靠的，這些承諾就可以算作為即時轉移，只有在特殊情況下法官才會出現(xiàn)，例如參與方消失時。當然，這些細節(jié)只是人們認為狀態(tài)/支付通道是復雜的部分原因。更大的原因是比特幣的支付通道是復雜的。在比特幣上構建具有合理有用屬性的“法官”機制是非常復雜的。

不過，一旦你對狀態(tài)通道有一個清晰的總體概念，就能看到，這只是由于在一個受限的環(huán)境中試圖實施這個概念而產(chǎn)生。基本的智能合約功能，例如計時器機制和根據(jù)提交的簽名信息來允許采用兩種不同路徑，這些在比特幣中很難做到。

其中的一些功能正在逐步添加或構建。支付通道只是更廣泛“狀態(tài)通道”概念的特殊子情況，我們可以意識到這是一種更廣泛的技術，狀態(tài)通道可以應用到任何智能合約，這些智能合約在定義好的參與者組中處理頻繁的更新。你可以預期在很多（如果不是大多數(shù)）分布式應用中看到這種方法。

現(xiàn)在，我們對什么是“狀態(tài)通道”有了更明晰的理解。因此，我們來看看側鏈。

什么是側鏈？

側鏈是使用雙向錨定關聯(lián)于其父鏈（主鏈）的單獨區(qū)塊鏈。換句話說，你可以將資產(chǎn)移至側鏈，并再移回父鏈。（藍狐筆記：就是將主鏈資產(chǎn)在主鏈和側鏈間來回移動）

雙向錨定使得可以在父鏈和子鏈之間以預定的匯率進行資產(chǎn)互換。原始區(qū)塊鏈通常成為“主鏈”，其他所有外加的區(qū)塊鏈都稱為“側鏈”。區(qū)塊鏈平臺Ardor將其側鏈稱為“子鏈”。

父鏈上的用戶首先必須發(fā)送其代幣到一個輸出地址，這些代幣會被鎖定，因此用戶無法在其他地方消費它們。在交易完成之后，會通過跨鏈進行確認，然后等待一段時間，以提高安全性。

在等待期過后，側鏈上會釋放等量的代幣，允許用戶獲取并在此處進行消費。當將資產(chǎn)從側鏈移回主鏈，流程剛好相反。

聯(lián)盟

聯(lián)盟是一個組，它在主鏈和其一個側鏈之間充當中間點。這個組確定何時鎖定和釋放用戶使用的代幣。側鏈的創(chuàng)建者可以選擇聯(lián)盟的成員。聯(lián)盟結構的問題在于，它在主鏈和側鏈之間添加了另外一個層。

側鏈要負責自身的安全。如果沒有足夠的算力來保護側鏈的安全，它有可能會被攻破。因為每條側鏈都是獨立的，如果它遭受攻擊或入侵，損壞會在該鏈中發(fā)生，而不會影響主鏈。相反，如果主鏈遭受攻擊，側鏈仍能運行，但其錨定資產(chǎn)將會失去大部分價值。

側鏈需要它們自己的礦工?？梢酝ㄟ^“合并挖礦”激勵這些礦工，因此，兩種獨立的代幣，基于相同的算法，可以同時開采出來。

現(xiàn)在，我們對側鏈也有一個很好的了解。所以，讓我們把它們放在一起。

它們想解決什么問題？

通常，側鏈和狀態(tài)通道都是用來提高區(qū)塊鏈可擴展性的。他們遵循類似的模型。

· 鎖定狀態(tài)/資產(chǎn)

· 在區(qū)塊鏈/主鏈之外進行交易

· 從狀態(tài)通道/側鏈中解鎖狀態(tài)/資產(chǎn)

但盡管有這樣的類比，但兩者間有很多不同，這是因為狀態(tài)通道中我們不使用單獨的區(qū)塊鏈，而在側鏈中我們使用單獨的區(qū)塊鏈。讓我們來看看這會導致什么結果。

兩者中哪個是更好的擴展性解決方案？

為了得出答案，我們來看看它們的優(yōu)缺點。

狀態(tài)通道的優(yōu)點

狀態(tài)通道有很強的隱私屬性：這是因為所有事情都發(fā)生在參與者之間的通道“內部”，而不是公開廣播和在鏈上記錄。只有打開和關閉的交易必須是公開的。

而在側鏈上，每筆交易都會發(fā)布到側鏈上，無論你是否跟側鏈上的所有參與者交互，交易都會被側鏈上每個參與者接收。

狀態(tài)通道有即時最終性。這意味著只要雙方簽署狀態(tài)更新，它就可以被認為是最終狀態(tài)。雙方都有很高的保證，如有必要，他們可以在鏈上“強制執(zhí)行”該狀態(tài)。但正如上面提到的，考慮交易的安全級別，狀態(tài)通道的關閉可能需要花費不同的時間。

而在側鏈中，另一邊有一條區(qū)塊鏈，因此，最終性依賴于側鏈的挖礦算力。

狀態(tài)通道的缺點

狀態(tài)通道需要所有參與者100%的在線（可用性）：正如我們上面討論的，如果任何參與者不在線，那么，這可能對他來說要付出代價。如果參與者不在線，參與者可以使用其他人來代表TA。但代表被攻擊或被賄賂的可能性讓會它會成為狀態(tài)通道的問題。而在側鏈上則你不必總是在線。

狀態(tài)通道最適合用于有已定義好參與者集的應用：這是因為“法官”合約（用于鎖定狀態(tài)的合約）必須了解特定通道部分的參與者/主體（即地址）。我們可以添加和移除人，但它要求每次對合約進行更改。而在側鏈中，參與者變化方面沒有這種限制。

狀態(tài)通道在這種情形下尤其有用：參與者將要在長時期內交換很多狀態(tài)更新：這是因為創(chuàng)建通道部署“法官”合約會產(chǎn)生初始成本。但是，一旦部署，在狀態(tài)通道內每次狀態(tài)更新的成本會非常低。

側鏈的優(yōu)點

側鏈是永久的。如果存在有側鏈，你無須為特定目的而創(chuàng)建專屬的側鏈。側鏈一旦創(chuàng)建，就是完成構建并進行維護。我們不會關閉側鏈，而是鎖定在側鏈上的資產(chǎn)以移回主鏈。這是非常有用的方式，任何在區(qū)塊鏈/主鏈外做特定任務的人都會來到相同的側鏈。

因此，你不必為每個新參與者創(chuàng)建獨立的鏈。而在狀態(tài)通道，你通常必須創(chuàng)建新的狀態(tài)通道來添加新參與者。但諸如閃電網(wǎng)絡、雷電網(wǎng)絡這些項目為此提出了出色的解決方案。他們創(chuàng)建了參與者網(wǎng)絡，由此你不必為與之互動的每個新參與者創(chuàng)建新的通道。

你可以跟參與者進行間接互動，方式是在你和接收者之間通過你們之間共同的其他參與者來創(chuàng)建一個通道：你和接收者。

側鏈允許加密貨幣相互交互：它們增加了靈活性，并允許開發(fā)者在山寨幣的Beta版本或軟件更新上線主鏈之前，可以在側鏈上實驗。像傳統(tǒng)的銀行功能（如發(fā)行和跟蹤股份所有權）可以在側鏈上測試，然后再移至主鏈。

側鏈的缺點

側鏈需要很多初始投資來啟動：為了創(chuàng)建側鏈，我們需要足夠的礦工，以使網(wǎng)絡免遭攻擊者的攻擊。此外，我們必須確保它們已經(jīng)啟動和在運行。然而，在狀態(tài)通道中沒有區(qū)塊鏈，因此，沒有這些要求。

側鏈需要聯(lián)盟：這在主鏈和側鏈之間增加了額外的層。這可能是攻擊者可以攻擊的另外一個弱點：可以賄賂或攻擊聯(lián)盟。然而在狀態(tài)通道中，我們只需要一個智能合約就可以為我們完成這項任務。

兩者之間的競爭是偉大的。塵埃落定，但兩者依然站立。由于研究依然在持續(xù)，實際的使用還沒有傳播，我們無法確定誰會是贏家。或許它們會融合，形成一種混合解決方案，來解決擴展性問題。直到實現(xiàn)之前，我們還需要等待，看看什么時候能看到。
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