随着区块链技术的发展，交易量呈指数级增长，网络拥塞日益严重。近年来，扩张已成为社会各界的热点话题和公链关注的焦点。在第一层（第一层）扩展技术中，有共识机制、碎片化、DAG、隔离见证和块扩容解决方案；在Layer2（Layer2）扩展技术中，有状态通道、等离子体、侧链/交叉链等。
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此外，跨链龙头波卡今年的火爆也引发了市场对侧链和跨链技术的进一步期待。然而，很多人也发现，虽然交叉链已不再是镜中之月，但如何满足交叉链和高性能的需求仍然是一个难题。本文将阐述侧链/交叉链技术的由来，并结合市场上采用侧链/交叉链的代表性项目（如Polkadot、aelf、dfinity等），分析侧链的技术实现方法和优缺点，探讨哪些被低估了在当前的发展背景下，项目是值得关注的。
侧链与十字链的发展及技术特性比较
侧链是最早产生重大影响的交叉链技术。侧链的目的是实现双向锚固，使某种加密商品币可以在主链和侧链之间“转移”。一开始，主链通常指位币区块链，但现在主链可以是任何区块链。双向锚定技术可以将数字资产锁定在主链上，将等价的数字资产释放在副链上，反之亦然。但协议转换需要与现有主链兼容，即不能影响现有主链的工作，这是双向锚定技术的难点。
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从本质上讲，跨链是指将原来存储在某个区块链中的资产，转换成另一个区块链中的资产，从而实现价值的循环。侧链是相对于主链的概念，主要服务于主链，为主链提供资产和功能的转移。两者的差异可以归结为服务主体和服务范围的不同，但在技术上基本相同。
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目前主流的交叉链技术可以分为以下几个特点：1。公证制度。侧链/继电器；3。散列锁；4。分布式私钥控制。
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公证机制：通过选择一个或多个组织作为公证人，自动或应请求对a链事件进行监控，并在指定事件发生后在B链中执行相应的动作，实现对事件的响应。公证组可以通过特定的共识算法，就事件是否发生达成共识；
侧链/中继：侧链/中继基于轻客户端验证技术，即在链B上执行类似于区块链轻客户端功能的智能合约，通过验证链的加密哈希树和块头来验证链a的特定事务、事件或状态信息是否发生a、
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散列锁定：通过在两条链上运行特定的智能合约，可以实现跨链交易和信息交互。用户a生成一个随机数s并计算随机数H=hash（s）的散列值并发送给用户B。a和B通过智能合约依次锁定各自的资产。如果B在X时间内收到正确的s，智能合约将自动将B的资产转移给a，否则将返回给B。如果a在2x时间内收到随机数s，则a的资产将自动转移给a B。否则，将返回给a。
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分布式私钥控制：基于密码学多方计算和门限密钥共享技术，将私钥分成N个副本，同时分发给N个参与者。只有在收集到K个私钥的分发后，才能恢复一个完整的私钥，并解锁私钥中的资产。通过私钥生成和控制技术，基于区块链协议内置的资产模板，将加密的币资产映射到链上，并根据跨链交易信息部署新的智能合约，创建新的加密币资产。
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总体而言，跨链技术在过去几年中发展迅速。在现有的跨链相关项目中，基于侧链/中继方式的项目所占比例最高；自基于哈希锁的雷电网独立网线出现以来，节点数、信道数和网络容量不断增长，技术可行性也得到了很好的验证。DeFi爆炸后，从以太坊延伸的跨链项目层出不穷，但跨链技术仍面临许多复杂的问题。鉴于大多数区块链系统在诞生之初缺乏互操作性，跨链技术需要关注如何适应各种区块链，确保跨链运营的高效率和高安全性。
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主流侧链和交叉链方案的比较
在目前主流的侧链/交叉链方案中，可以大致分为位币侧链和非位币侧链。众所周知的比特币侧链包括BTC中继、RSK和区块流元素，而非比特币侧链包括Polkadot、aelf、dfinity等，由于比特币侧链项目的应用范围较小，本文将从四个方面重点介绍非比特币侧链的几个主流项目跨链逻辑、性能、经济模和开发人员支持。
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交叉链方案：中继链模式和去中心化交叉链模式
目前，Polkadot等公链技术属于侧链/中继技术范畴。Polkadot通过中继和并行链机制实现交叉链，并将包含的不同区块链定义为并行链。然而，一些项目创新（如aelf）引入了一种更去中心化的方式来完成交叉链。aelf的节点按照类线进行划分，专门的计费节点（所有节点）可以在服务器集群上运行，提高整个区块链网络的性能。Aelf还采用了“主链+多侧链”的结构，有效实现了资源隔离和“一链一景”。
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Polkadot主要由中继链、并联链和传输桥组成。中继链主要为整个系统提供统一的共识和安全保障；并行链负责具体的业务场景，并行链之间可以通过ICMP进行通信，并由分配给它们的验证者进行验证；传输桥负责连接不同系统的区块链。Polkadot本身是建立在subject的基础上的，subject是Polkadot运行时环境的实现。如果新的区块链是基于底层框架构建的，它可以直接连接到Polkadot网络，成为副链。连接Polkadot的链需要满足两个标准：（1）能够证明其事务的有效性，如通过光客户端对块状态的最终确认，utxo或以太坊包含位币的日志信息；（2）能够授权事务，如门限签名方案或智能合约，可以为多重签名条件构造逻辑。副链连接到中继链后，副链可以与中继链共享安全性，通过传输桥连接的链需要保证安全性。
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并行链间Polkadot跨链交换的安全性主要来自于共享安全的特性。共享安全使得跨链交易和普通交易同时发生，因此在其他跨链场景中不存在双花等跨链数据不一致的情况。其次，Polkadot中引入的特殊状态验证方法便于中继链验证交叉链路消息等消息的有效性。
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旧的公链aelf采用去中心化的跨链模式。2020年12月10日，aelf主网正式上线，12月25日在aelf主网部署第一条侧链。在跨链过程中，aelf采用索引的方式实现链间的通信。索引是指根据定义的结构将数据从一个链传输到另一个链。跨链索引是实现任何跨链功能的前提。Aelf通过两步索引实现交叉链：1。主链对侧链进行索引，即主链首先向需要索引的侧链请求数据，侧链向主链传输数据信息。侧链对主链进行索引，主链完成信息验证处理，然后侧链向主链请求数据对主链进行索引，主链向侧链传输数据。不仅主链和边链可以相互索引，而且边链的多层次子链也可以相互索引。
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在数据验证中，aelf采用Merkel树的数据结构，能够有效地证明数据的存在性，实现跨链验证。在aelf中，父链和子链可以相互验证，同级的子链（兄弟链）可以相互验证，其他关系的链不能相互验证。
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另外，aelf将侧链分为内侧链和外侧链。内部侧链是基于aelf的联合挖矿产生的侧链，外部侧链是其他区块链系统可以加入aelf的形式，如比特币、以太坊等公链。
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性能
在主要的跨链公链中，dfinity和aelf被公认为性能之王。Dfinity采用门限中继技术，aelf采用aedpos协商机制。
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与以太坊相比，dfinity旨在提供无限的可扩展性，它注重性能和可扩展性。在性能方面，DeFinity采用门限中继技术快速生成数据块，大大提高了事务吞吐量。在可扩展性方面，dfinity通过将一致性、验证和存储划分为不同的体系结构级别，几乎无限地扩展了网络。共识层不设置事务块，但存储层将被划分为多个链。验证层将合并所有片段的散列以将全局状态散列存储在顶级链的块中。
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Aelf采用“链并行+链内事务并行”的流程。每个链都有自己的计算资源。不同的场景可以应用于不同的侧链，并通过父链相互作用。此外，aelf还将不冲突的事务放入一个组中，以确保组之间的事务可以并行执行。aelf的历史TPS数据达到每秒14968次，是以太坊 EVM的149倍。目前，aelf的跨链解决方案的效率与中央服务器相当。它通过独特的并行处理、可扩展的集群节点和数据库分离技术，为企业级业务应用提供了合适的性能支持。
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与POW和POS机制相比，一致性机制减少了hash冲突链路，但增加了选举、生产节点调度和术语更改等链路。选举是举行币人需要能够对他们信任的节点投票；生产节点调度是指这些选出的生产节点生产区块的顺序，以及这个顺序是如何确定的；因为选出的区块生产节点的投票是不断变化的，必须有一个时间节点，并且当前块生产节点可以被其他节点替换。在aedpos原有的共识机制和选举机制的基础上，在aelf的创建阶段设置17个生产节点（任期7天），通过选举产生，社区用户参与投票。生产节点在负责区块生产的同时，还需要参与网络参数设置调整、网络资源成本调整等事务。
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经济模
接下来，让我们来看看主要公链一代币的分销模式和经济模式。
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按照波卡原来的计划，dot的初始总发行量是1000万，但其总供应量并不是固定的，也没有上限。dot的最大发行量是“1000万初始发行量+通货膨胀”。根据pocawiki的描述，dot使用通货膨胀模向验证者和提名者发布新一代币以获得奖励。该模假设dot的供给量逐年递增，从而合理引导币代质押的数量，实现币代质押的一致安全性和流动性。
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具体来说，dot的NPOs一致性算法是基于poca的POS算法的一致性算法。验证器的操作节点参与块的生成和确认。提名人可以保证代表币获得提名权，并提名他信任的核查人获得奖励。这部分激励来自于代表币发行dot，币是dot通胀的主要来源。第一年的通货膨胀率是10%。验证节点代表币生成的通胀率与质押率相关，其余部分流向财政部。Web3基金会的最初目标是代表币向NPOs提名证明共识系统承诺约50%的dot。
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国库资金的使用最终由dot持有人通过全民公决控制。财政部筹集资金的方式是转移一些核查人员的报酬（来自通货膨胀问题）、少量交易成本和大幅削减罚款（恶意或不称职的核查人员支付的罚款）。这些资金用于系统和更广泛的生态系统（营销、社区活动和合作）的顺利运作。
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在aelf的设计中，代币分为四类。一是主网币 elf，发行总量10亿张。主要用于交易费、侧链索引费、应用生产节点押金、生产节点区块奖励。第二种是资源代币，主要用于开发者的支付链或DAPP运行时消耗资源。它包括CPU资源、RAM资源、磁盘资源、网络资源、读资源、写资源、存储资源和流量资源，每个资源总计5亿。第三个是开发人员创建的代币。开发者可以在aelf平台上创建自己的代币模和激励机制。第四种是节点选举的投票凭证，即用户在为生产节点投票时获得投票收入，投票后将同等金额的投票凭证返还给用户，投票凭证可用于赎回投票。
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Aelf引入多重销毁机制，根据链中不同的行为实施不同的销毁策略。当用户进行链上交易时，链上交易续费的10%将被销毁；购买的资源代币续费的50%将被销毁；如果生产节点在当前会话中没有生成72个区块，则其抵押的elf将被销毁；当所有节点都没有重新选择时，10%的连任股息池将被销毁。由于elf在发行后不会增发股票，aelf的多重销毁机制确保elf可以处于长期通货紧缩的经济模式。
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ICP是dfinity的第一代治理工具币，但尚未发布。据官方消息，dfinity预计将在今年第一季度向持有人发布币代ICP。一旦“创世纪”的运行条件触发，2021年第一季度将有5万多个ICP 币代持有人开始参与网络治理。此外，dfinity创始人兼首席科学家多米尼克·威廉姆斯（Dominic Williams）和社区运营总监迈克尔·亨特（Michael hunt）在2020年10月表示，dfinity的战略轮投资将有不少于一年的锁定期，而种子轮币投资则没有锁定期。为了市场健康，ICP上线后可能会开始逐步解锁。
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总结与展望
综上所述，在主要的跨链公链中，Polkadot可以做跨链资产转移，专注于跨链基础设施，aelf专注于性能和跨链验证。dfinity主网络的alpha阶段已经正式发布，现有网络将以“无限扩展”的形式进行更新。可以说，每个公司都有自己的亮点和专业方向。在未来的世界中，跨链技术将承担起互联互通、打破“信息孤岛”的重任，但也面临着信息真实性、事务原子性、事务一致性等难题。
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此外，同样注重跨链的两家公链在市值的比较上可以看出差距很大。目前，dot的市值接近150亿美元，elf的市值还不到1亿美元。因此，elf的发展还处于被远远低估的阶段。
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跨链技术的场景复杂，全球区块链最终能否广泛互联，还有待各大项目方不断探索和实践。但可以预见，随着跨链技术研究的深入和应用的普及，这些主流跨链公链的发展非常值得我们期待。
文章标题：分析侧链的特点和发展前景，谁将成为跨链轨道的独角兽？
文章链接：https://www.btchangqing.cn/199082.html
更新时间：2021年02月24日
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