2021年9月19日

读懂多链结构中的安全维护机制:跨链、分片与 Layer 2

读懂多链结构中的安全维护机制:跨链、分片与 Layer 2

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上层链往往具有更高的安全性,基层链依托上层链来做到终究账本的承认。

原文标题:《一文读懂多链结构中的「维护联系」》
撰文:Qingzhou

今日,咱们能够看到许多公链都在运用多链结构,例如跨链项目波卡、COSMOS,例如以太坊的分片(旧路线图)结构。从技能逻辑上看,多链结构存在于许多的生态里,那些只需包括不同分层和不同链(或节点)间通讯的进程,都需求用到多链结构上的一些规划。

本文中,咱们就来看一看多链的规划里很重要的一个部分,安全性的彼此维护。

PoW 链的相互维护

白计划在很前期的时分现已看到过一些安全性维护的计划,那时仍是职业焦点没有聚集到 PoS 网络(以太坊)上的时分,加密钱银职业对 PoW 带来的安全性仍是极为推重的。

几年间,呈现了许多 PoW 网络被进犯的事情,这其间的原因和 PoW 网络的算力有关,PoW 网络的一致进程里算力也是决议因素之一,也便是咱们所说的 51% 算力进犯,当具有超越 51% 的算力就能够生成一条进犯链,代替原有的最长链。

这儿是进犯者运用租借的或许自有的算力进犯了网络,这关于许多算力总值不高,算力不行涣散的网络,是很常见的。例如处于客户端改动问题的 ETC 网络、算力缺少的 BTG 网络。

所以,咱们能够考虑,一个算力很低的 PoW 网络,在不改动网络结构、一致算法、构成分叉的前提下,怎么进步本身网络的安全性?

这儿就能够挑选寻求维护的思路,关于一个低算力区块链,是能够运用高算力区块链做维护的。了解起来很简略,低算力区块链信任高算力区块链具有满足高、满足涣散的算力,而具有更高的安全性。

读懂多链结构中的安全维护机制:跨链、分片与 Layer 2图为运用 BTC 网络维护 BTG 网络的结构规划事例

低算力区块链的安全性不高是由于很简略呈现账本的双花,所以如果把低算力区块链的账本经过密码学和通讯协议的方法打包到高算力区块链的区块里,就在本身区块链外还有一个公平的证明,这个证明就能够反向证明原有区块链的数据是否是正确的。

这个便是高算力区块链把自己的安全性同享给低算力区块链的思路,由于区块链本身便是一个分布式的证明体系,只需契合能够安全进行证明的思路,都能够成为具有安全性,那许多缺少安全性或许需求更高安全性的网络就能够经过这种证明的方法取得安全性(例如一些刚刚创世的网络)。

除了 PoW 链由于算力低需求维护外,在多链结构里,「仿制证明」的进程许多,所以维护联系广泛存在于多链的规划里。

那些具有维护联系的多链结构

为什么会有多链结构?根本原因仍是需求靠多链结构处理一条区块链无法处理的问题,也便是扩容、数据同享、安全性等。

在多链的规划里,安全性依旧是中心,由于区块链的最大亮点便是处理双花问题。

咱们看到的许多规划为多链的事例,都是靠安全性进行的。

例如咱们看到的最多的规划:锚定币,锚定币是在一条具有更高功用的网络上流动财物的很好规划,而锚定币,是单一财物遭到另一条链维护的成果。

这个规划或许了解上并不显着,由于例如以太坊并没有运用比特币网络的安全性,而是比特币运用以太坊网络添加财物的流动性。

咱们把这个思路再往明晰推论,当 a 链,需求 b 链的出块来承认 a 链上的信息安全与否的时分,便是 b 链在维护 a 链。在这个结构里,a 链也会发生自己的数据,但 b 链区块链里的数据才具有证明才能。

读懂多链结构中的安全维护机制:跨链、分片与 Layer 2图为波卡的多链结构

这个结构,咱们能够用波卡的中继链、COSMOS 的 Zone 链,跨链计划的桥以 HUB,还包括以太坊信标链和分片的规划,以及 plasma 的侧链等。

他们的一起特征都是如此:基层的链依托上一层的链来做到终究账本的承认,下一层链需求上一层链为自己证明链上数据是正确的。

当自己的链有一致的时分,自己的链能够安全独立运转,当需求获取一些证明的时分,就能够从上一层链获取正确的信息。

跨链中继的安全维护结构

2019 年 COSMOS 大火,2020 年 Polkadot 大火,两个都是跨链项目,两个项目的生态都是多链结构。在多链结构里,终究供给安全性的便是两个项目的主网,COSMOS 的是 COSMOS HUB,而 Polkadot 即 Polkadot 主网。

关于波卡生态和 COSMOS 生态里接入的链来说,都需求依托主网的安全性,那这个安全性的体现,就体现在链和主网的中继部分。COSMOS 里是 Zone,波卡则是中继链。

波卡中继链和 Zone 的作用是相同的,都是为了链和链的通讯存在的一个中转、具有安全证明的部分。

首先要说的是,中继部分,是担任信息传递的部分,最简略模型的是网关,首要是信息传递加翻译的功用,晋级之后便是中继节点,履行信息通讯进程,而当这个部分具有了自己的账本、一致后,就有更高的安全性。就能够成为一个维护其他链的部分。

读懂多链结构中的安全维护机制:跨链、分片与 Layer 2图为 COSMOS 的链结构

在 COSMOS 和波卡里,中继的部分等级都很高,由于中继的节点,都是主网节点的一部分,其全节点同步的数据,便是链的总帐本。而中继的节点也包括基层链的节点,也便是基层链和中继链的账本也是同步的。中继链的一致维护着基层链的账本安全,基层链也参加了中继链的一致进程。

侧链或许 Layer 2 的特殊性

中继的存在,是在跨链这种的确是多链的结构里,而在以太坊这样生态中仅有主网的结构里,一切其他的链,都是分叉的以太坊,或许经过一个节点同步以太坊的数据,而运用以太坊主网的数据安全性。

这种方法常见于侧链。

这个结构便是买卖和合约运转的进程都在侧链上,而买卖的结构上链,成果数据被以太坊主网打包,成为安全的证明。

在侧链的惯有介绍里,都会介绍侧链是依托主网供给安全性的,即使是侧链自己有一致,但侧链本身的会存在需求主网数据同步的时分,即侧链上的数据源并不可信,而只要打包到以太坊区块里数据,或经过以太坊的节点协同后的数据才可信。

读懂多链结构中的安全维护机制:跨链、分片与 Layer 2图为以太坊侧链计划 Matic 的技能结构

例如在侧链上运转 DeFi,那读取的 ERC20 代币的数据以及 DEX 上的代币价格,都以以太坊链上数据为准。

侧链是 Layer 2 的一种,那广泛的 Layer 2 处理计划的确都需求主网供给安全性,也便是供给数据承认,生成链上的证明。这儿存在一个逻辑是,Layer 2 的存在,是为主网扩容的,所以,Layer 2 网络是否是独立网络,有没有一致并不是首要的规划方针,由于许多 Layer 2 处理计划是没有链的,只要智能合约。

所以,咱们今日的主题是链和链的维护联系,那现已做成自己链的 Layer 2 处理计划,都会是契合今日的评论规模的,由于都需求主网的安全性维护。

以太坊的分片和其他分层规划

除了其他的规划之外,现在了解链之间维护的,其实以太坊 2.0 的分片结构是很显着的。

从结构上剖析,分片,是一种主链和子链结构的体现,这个结构里,主链是担任终究承认的,那安全性自然是主链担任。

未来,当信标链担任以太坊全网的出块承认时,以太坊的每一个分片,即被分为独立区域的链,都会有自己的一个小账本,然后经过分片链间的通讯方法,构成一个总帐本,然后总账本被信标链打包。

这儿面,分片链的功用便是核算、存储、成果输出,然后与信标链通讯,最终同步信标链的总账本。

即使以太坊 2.0 现在换了路线图,现在以太坊也在运用数据分片,这是把数据发生后的结构分为了独立的部分,也相似链下的分片,只不过不是把链的节点分为了独自的片。

这种安全性维护的联系都有分层的需求,所以,许多链的规划上就学习了这样的思路。

读懂多链结构中的安全维护机制:跨链、分片与 Layer 2图为 Oasis 的分层规划思路

例如把一致层独自规划,这样一致层担任全网安全性,而那些核算的部分就独自放在一致层外的链里进行处理,例如 Oasis Network 里把一致层之外规划成了 Paratime,也便是独自的 Paratime 链,这些链构成自己的账本交给一致层,安全性被一致层维护着。

再例如 Phala 的一致层之外,规划了 pRuntime,是运转在 TEE 里的单机链节点,也是一个个链的分片,其数据的安全性,也是由一致层承认出块的数据维护的。

加密钱银网络技能现已很成熟了,由于从这些年的链的规划就能看出来,项目方对处理计划的了解现已足以打造更好的基础设施和应用了,不过值得进步的是一条链想要成功,不是技能决议的,而是决议于链的运营,链的运营的难题,项目方和创业者还在探索中。

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