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在区块链之间还存在许多特殊的保护关系

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在区块链之间还存在许多特殊的保护关系

如今,我们可以看到许多公链使用了多链结构,如跨链项目 Pocket, COSMOS,以太坊的分片(旧路线图)结构等。就技术逻辑而言,多链结构在许多生态系统中都存在,那些只要包含了不同层次、不同链或节点之间通信的过程,都需要用到多链结构的某些设计。

在这篇文章中,我们将了解多链设计中的一个重要部分,即安全的相互保护。

POW链的相互保护

BlockProject在早期就看到了一些安全保护方案,当时行业的焦点还没有集中在 PoS网络(以太坊)上,而加密货币行业仍然非常看重 PoW所带来的安全。

数年来, PoW网络遭到攻击的事件不少,其原因与 PoW网络的算力有关, PoW网络的共识过程中,算力也是决定因素之一,即所谓的51%算力攻击,当 PoW网络的算力超过51%时,就会产生一个攻击链,取代原来的最长链。

这种情况下,攻击者就是在网络中使用租借或自有的算力进行攻击,这在许多算力总值不大,算力分散不够的网络中非常普遍。比如 ETC网络中存在客户端变更问题, BTG网络中算力不足。

那么,我们可以考虑一下,一个算力非常低的 PoW网络,如何在不改变网络结构、共识算法、产生分叉的情况下,提高自己的网络安全?

在此可以选择寻求保护的思路,对于低算力区块链来说,可利用高算力区块链进行保护。低算力区块链认为,高算力区块链具有足够高和足够分散的算力,因此具有较高的安全性,这一理解非常简单。

用 BTC网络保护 BTG网络的结构设计实例

低算力区块链的安全性较低是因为很容易产生双花账本,因此,如果将低算力区块链的账本通过密码和通信协议打包到高算力区块链的区块中,在其本身的区块链之外还有一个公正的证明,它可以反向证明原来区块链的数据是否正确。

这就是高算力区块链与低算力区块链共享安全性的思路,因为区块链本身就是一种分布式证明系统,只要符合可安全地进行证明的思想,就可以实现安全性,许多缺乏安全性或需要更高安全性的网络都可以通过这种证明方式(如一些刚刚诞生的网络)实现安全性。

除 PoW链由于低算力要求保护外,在多链结构中有许多“复制证明”的过程,因此多链设计中普遍存在保护关系。

带有保护关系的多链结构

为何存在多链结构?其根源还是要靠多链结构来解决一个区块链无法解决的问题,即扩展、数据共享、安全等等。

安全仍然是多链式设计的核心,因为区块链最大的亮点就是解决了双链式问题。

许多设计成多链路的情况,都是基于安全考虑的。

举例来说,我们看到的最多的设计就是:在一个性能更好的网络上流动资产的锚定货币,而锚定货币,是一个资产被另一个链所保护的结果。

这一设计在理解上可能不太明显,因为以太坊并没有利用比特币网络的安全性,而是利用以太坊网络来增加资产的流动性。

再将这一思想向更清晰的方向推论,当 a链,需要 b链的出块来确定 a链上的信息是否安全时, b链保护 a链。这种结构下, a链也能生成自己的数据,而 b链区块链中的数据才能被证明。


图解波卡多链结构

这种结构,我们可以使用波卡的中继链, COSMOS的 Zone链,跨链方案的桥梁, HUB,也包括了标链和分片设计,还有 plasma的侧链等等。

它们都有这样的共同点:底层链依赖于上层链完成最终账本的确认,而底层链则需要上层链证明链上数据的正确性。

在链本身具有一致意见的情况下,链可以安全地、独立地运行,在需要得到某些证明的情况下,可以从链的上一层获得正确的信息。

跨链式接力安全保护结构

CoSMOS在2019年的大火, Polkadot在2020年的大火,都是跨链项目,两个项目都是多链结构。在多链结构中,最终提供安全保障的是这两个项目的主网,其中 COSMOS为 COSMOS HUB, Polkadot即 Polkadot主网。

对 Pocket生态和 COSMOS生态中的链路来说,都需要依赖主网的安全,这一安全的体现,体现在链路和主网的中继部分。在 COSMOS中为 Zone,在波卡中为继电器。

波卡中继链表和 Zone的作用相同,都是作为链表和链表通信存在的过渡,并有安全证明。

第一,中继部分,是负责信息传递的部分,最简单的类型是网关,主要是信息传递加翻译的功能,升级后是中继节点,执行信息传递的过程,当这部分有了自己的账本,达成共识后,安全性就会提高。也能成为保护其他链的一部分。

而 COSMOS和波卡中,由于中继节点均为主网节点,所以中继节点之间的数据的全节点同步,即为链表总数。其中继节点还包括下层链节点,即下层链与中继链的账本也是同步的。中继共识保护着下层链的账本安全,下层链也参与了中继共识的形成过程。

侧链或layer2的特殊性质

中继的存在,是在跨链这种确实是多链路的结构中,而在以太坊生态系统中惟一的主网型结构中,所有其他的链路,都是分叉的以太坊,或通过单个节点同步以太坊数据,同时利用以太坊主网型数据安全。
这是一种常见的侧链。

这种结构就是交易和合约都在一个侧链上运行,而交易的结构上链了,结果数据被包装成了太坊网,成为安全的证据。

对于侧链的介绍中,会提到侧链是依赖主网来提供安全保障的,即使侧链本身对此已有共识,但侧链本身的存在也会要求主网上的数据同步,即侧链上的数据源不受信任,只有打包到以太坊区块中的数据,或者通过以太坊区块进行协作的数据才受信任。


图解 Matic的技术架构以太坊侧链方案

举例来说,在侧链上运行 Defi,那么读到的ERC20代币和 DEX上代币的价格,均以太坊链上的数据为准。
侧链是Layer2的一种,广泛使用的layer2解决方案的确都要求主网提供安全,即提供数据确认,生成链上的验证。有一种逻辑认为,layer2是为了主网络而存在的,因此,layer2网络是否是独立网络,是否达成共识并非主要的设计目标,因为许多layer2解决方案都是没有链的,只有智能合约。

因此,我们今天的主题是链与链保护的关系,layer2解决方案已经做成了自己的链,将是符合今天讨论的范围,因为都需要主网的安全保护。

切片和其它以太坊的分层设计

目前了解到链间除了其它设计外,实际上以太坊2.0的分片结构非常明显。

在结构上分析,切片,是主链和子链结构的表现,在这种结构下,主链负责最终确认,而安全则自然由主链负责。

将来,当信标链负责以太坊全网出块确认时,每个分片,也就是被划分为独立区域的链,都会有一个自己的小账本,然后通过分片链之间的通信方式,形成一个总账,然后总账被包装成一个信标链。

其中,分片链的功能就是计算、存储、输出结果,然后与信标链进行通信,最后实现信标链总账的同步。
即使以太坊2.0改变了路线图,现在以太坊也在使用数据分片,将数据生成后的结构划分为独立的部分,类似于链下的分片,而不仅仅是将链上的节点划分为独立的部分。

这些安全保护关系都是分层的需要,因此,许多链在设计时都借鉴了这种思路。


图解 Oasis层次结构设计思想

比如,将共识层分开设计,使其负责全网安全,而将计算部分单独放置到共识层外的链中处理,比如在 Oasis Network中,将共识层外设计为 Paratime,也就是 Paratime单独的链,由 Paratime链形成自己的账本,安全由共识层保护。

在 Phala的共识层之外,还设计了 pRuntime,这是运行在 TEE中的单机链节点,也是一个单独的链段,它的数据安全,也是由共识层的数据确认块来保护的。

由于多年来,从链的设计中可以看出,项目方对于解决方案的理解已经足够构建更好的基础设施和应用程序,因此,值得改进的是,链的成功并不取决于技术,而是取决于链的运作,而在于链运作的难题,而在于项目方和企业家仍在摸索之中。

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作者: summer

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