分析侧链的特点和发展前景，谁将成为跨链赛道的独角兽？

在未来世界，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、交易原子性、交易一致性等难题。

作词：鸽子

区块链技术发展至今，交易量呈指数级增长，网络拥堵也越来越严重。 近年来比特币UTXO模型特点，扩容成为社区热议的话题，也是各公链关注的焦点。 在第一层（Layer 1）扩容技术中，有共识机制、分片、DAG、隔离见证、区块扩容等方案； 而在第二层（Layer 2）扩容技术上，也开发了状态通道、Plasma、侧链/交叉链等。

此外，今年跨链龙头波卡的火爆也引发了市场对侧链和跨链技术的进一步期待。 而且高性能仍然很困难。 本文将讲解侧链/跨链技术的由来，同时分析侧链的技术实现和优缺点，并结合市场上使用侧链/跨链的代表性项目（如Polkadot 、aelf、Dfinity等），从而探讨在当前的发展背景下，还有哪些被低估的项目值得关注。

侧链/跨链开发及技术特点对比

侧链是第一个影响比较大的跨链技术。 侧链旨在实现双向锚定，允许某种加密货币在主链和侧链之间“转移”。 原来主链通常指的是比特币区块链，现在主链可以是任何区块链。 它是实现侧链的技术基础。 双向锚定技术可以在主链暂时锁定数字资产，在侧链释放等值数字资产，反之亦然。 但协议改造需要兼容现有主链，即不能影响现有主链的工作，这是双向锚定技术的难点。

从本质上讲，跨链是指原本存储在特定区块链上的资产可以转换为另一条链上的资产，从而实现价值的流通。 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。 两者的区别可以归结为服务主体和范围的不同，但在技术上大致相同。

目前主流的跨链技术可以分为几类特点： 1. 公证人方案； 2. 侧链/中继； 3.哈希锁定； 4.分布式私钥控制。

公证人机制：通过选举一个或多个组织作为公证人，自动或请求监控链A的事件，并在指定事件发生后，在链B上执行相应的动作，实现对事件的响应。 公证组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，验证链A的加密哈希树（Cryptographic Hash树）和区块头（Block Header）来验证链A的特定交易、事件或状态信息是否已经发生；

哈希锁：通过在两条链上运行特定的智能合约，实现跨链交易和信息交互。 用户A生成一个随机数s，计算该随机数的哈希值h=hash(s)发送给用户B； A、B通过智能合约先后锁定各自资产； 如果B在X时间内收到正确的哈希值，智能合约自动执行将B的资产转移给A，否则返还给B； 如果A在2X时间内收到随机数s，A的资产将自动转移给B，否则返还给A。

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份，同时分发给N个参与者。 只有收集到 K 个私钥的分布，才能得到一个完整的私钥，才能解锁私钥中的资产。 通过私钥生成和控制技术，基于区块链协议将加密货币资产映射到内置资产模板的链上，根据跨链交易信息部署新的智能合约，创建新的加密货币资产。

总体而言，跨链技术在过去几年发展迅速。 在现有的跨链相关项目中，基于侧链/中继模型的项目占比最高； 基于哈希锁定的闪电网络的节点数、通道数和网络容量自主网上线以来持续增加，技术可行性也得到证实。 更好的验证。 DeFi大爆发后，基于以太坊衍生的跨链项目层出不穷，但跨链技术仍面临诸多复杂问题。 鉴于大多数区块链系统在诞生之初就缺乏互操作性比特币UTXO模型特点，跨链技术在设计和实施时，需要重点关注如何适配各种区块链，保证跨链操作的高效性和高安全性。

主流侧链/跨链方案对比

在目前主流的侧链/跨链方案中，大致可以分为比特币侧链和非比特币侧链。 如Polkadot、aelf、Dfinity等。由于比特币侧链项目应用范围较小，本文将主要从跨链逻辑、性能、经济模型和开发者支持。

跨链方案：中继链模式和去中心化跨链模式

目前波卡等公链在技术上属于侧链/中继的范畴。 Polkadot通过中继和平行链的机制实现跨链，将其容纳的不同区块链定义为平行链； 但也有aelf等，一些项目创新引入了更加去中心化的方式来完成跨链。 aelf的节点按照类型划分，专门的记账节点（全节点）可以运行在服务器集群上，提高整个区块链网络的性能。 aelf还采用“主链+多侧链”的结构，有效实现资源隔离和“一链一场景”。

波卡主要由三个角色链组成：中继链、平行链和转接桥。 中继链主要为整个系统提供统一的共识和安全保障； 平行链负责特定的业务场景，平行链之间可以通过ICMP进行通信，也会由分配给它的验证者进行验证； 转接桥负责连接不同系统的区块链。 Polkadot 本身是建立在 Substrate 之上的，Substrate 是 Polkadot 运行时环境的实现。 如果新的区块链是基于Substrate框架构建的，它可以直接连接到Polkadot网络，成为一条Parachain。 连接到 Polkadot 的链需要满足两个条件：（1）能够证明其交易的有效性，例如通过轻客户端对区块状态的最终确认，以及包含比特币的 UTXO 或以太坊的日志信息； (2) 必须有授权交易的方法，例如门限签名方案或可以构造多重签名条件逻辑的智能合约。 Parachain 连接到 RelayChain 后，Parachain 可以与 RelayChain 共享安全性，转接桥连接的链需要保证自身的安全性。

Polkadot 的平行链之间跨链交换的安全保障主要来自共享安全的特性。 共享安全使得跨链交易和普通交易同时发生，因此不存在其他跨链场景下的双花等跨链数据。 不一致。 其次，Polkadot 中引入的特殊状态验证方式，方便了跨链和中继链中其他消息的有效性验证。

老牌公链aelf采用的是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日第一条侧链也部署在aelf主网上。在跨链过程中，aelf使用“索引”实现链间通信. 索引是指按照定义的结构将数据从一条链转移到另一条链。 跨链索引是实现任何跨链功能的前提。 aelf通过两步索引实现跨链： 1. 主链索引侧链，即主链首先向侧链请求需要索引的数据，侧链将数据信息传递给主链链; 2. 侧链索引主链，主链信息校验完成后，侧链向主链请求数据索引主链，主链将数据传输给侧链。 不仅主链和侧链相互索引，侧链的多级子链也可以相互索引。

在数据验证方面，aelf采用了Merkle树的数据结构，利用Merkle树结构可以高效完成数据存在性证明，从而实现跨链验证。 在aelf中，父链和子链可以相互验证，同级子链（兄弟链）可以相互验证，其他关系的链不能相互验证。

此外，aelf 还将其侧链分为内部侧链和外部侧链。 内部侧链是基于aelf联合挖矿创建的侧链，外部侧链是其他区块链系统可以通过这种形式加入aelf，比如比特币、以太坊等公链。

表现

在主打跨链的主流公链中，Dfinity和aelf是公认的两大性能王者。 Dfinity采用阈值中继技术（threshold relay technology），aelf选择了AEDPOS共识机制。

与以太坊相比，Dfinity 旨在提供无限的可扩展性，主要关注性能和可扩展性。 在性能方面，DIFINITY采用门限中继技术，可以快速生成区块，大大提高交易吞吐量。 在可扩展性方面，Dfinity 通过将共识、验证和存储划分为不同的层，将网络“近乎无限地”扩展。 共识层没有交易区块，存储层会分成多条链。 验证层结合所有分片的哈希值，使全局状态哈希值存储在顶链的区块中。

aelf采用“链并行+链内交易并行”的处理方式。 每条链都有独立的计算资源，不同的场景可以应用到不同的侧链上，通过父链进行交互。 另外，aelf还将不冲突的事务放到一个group中，保证group之间的事务可以并行执行。 aelf 历史最高 TPS 数据达到每秒 14968 笔交易，是以太坊 EVM 的 149 倍。 目前aelf的跨链方案运行效率与中心服务器相当。 通过其独特的并行处理、可扩展的集群节点和数据库分离技术，为企业级商业应用提供合适的性能支持。

aelf主链采用AEDPOS共识。 与PoW和PoS机制相比，这种共识减少了哈希冲突的环节，增加了更多的选举、生产节点调度、选举等环节。 选举意味着代币持有者需要能够对他们信任的节点进行投票； 生产节点调度是指这些被选出的生产节点出块的顺序，以及这个顺序是如何确定的； 出块节点的投票数是不断变化的，必然有一个时间节点，当前的出块节点可能会被其他节点取代。 基于独创的AEDPos共识机制和选举机制，通过选举选出17个生产节点（任期7天）进行aelf创世阶段的价格设定，社区用户参与投票。 生产节点在承担出块责任的同时，需要参与网络参数设置调整、网络资源成本调整等事务。

经济模型

接下来，我们来看看各大公链的代币发行方式和经济模型。

按照波卡原计划，DOT初始发行总量为1000万枚，但其总量不固定，没有上限。 DOT的最大发行量为“1000万初始发行量+通货膨胀”。 根据 Polkadot Wiki 的描述，DOT 使用通货膨胀模型向验证者和提名者发行新的代币以获得奖励。 该模型设想 DOT 的供应量每年逐渐增加，以合理引导代币质押数量，实现共识安全性和代币流动性。

具体来说，DOT的Nominated Proof of Stake（NPoS）共识算法是Polkadot基于PoS算法设计的共识算法。 验证者运行节点参与区块的生产和确认。 提名人可以质押代币获得提名权，并提名自己信任验证人，获得奖励。 而这部分奖励来​​自DOT代币的增发，是DOT通货膨胀的主要来源。 第一年的通货膨胀率为 10%。 验证者节点代币产生的通货膨胀率与质押率相关，其余部分将流向国库。 Web 3 基金会的最初目标是将大约 50% 的 DOT 代币投入到提名权益证明 NPoS 共识系统中。

国库资金的使用最终由 DOT 持有者通过公投来控制。 资金库的筹资方式是通过转移一些验证者奖励（来自通货膨胀）、一小部分交易费用和 slash 惩罚（由恶意或无能的验证者支付的罚款）。 这些资金用于系统和更广泛的生态系统（营销、社区活动和协作）的平稳运行。

在 aelf 的设计中，Token 分为 4 类。 一种是主网币ELF，发行总量10亿枚。 主要用于交易手续费、侧链指数手续费、申请生产节点的保证金、生产节点的区块奖励。 二是资源通证，主要用于开发者支付链或DApp运行时的资源消耗。 包括CPU资源、RAM资源、DISK资源、NET资源、READ资源、WRITE资源、STORAGE资源、TRAFFIC资源，各发行总量5亿枚。 三是开发者创建的Token。 开发者可以在aelf平台上创建Token，构建属于自己的Token模型和激励机制。 第四种是节点选举投票凭证，即用户在对生产节点进行投票时将获得投票收益，投票后将等量的投票凭证返还给用户，投票凭证可用于赎回选票。

aelf引入了多种销毁机制，根据链上的不同行为实施不同的销毁策略。 当用户在链上进行交易时，10%的链上交易手续费将被销毁； 50%的资源Token交易手续费将被销毁； 如果生产节点在本节72小时内未出块，则抵押的ELF将被销毁； 当所有节点都没有连任时，连任奖金池的10%将被销毁。 由于ELF发行后不会再增发，aelf的多重销毁机制保证了ELF可以长期处于通缩经济模型中。

ICP 是 Dfinity 的原生治理代币，尚未进行代币分发。 据官方消息，Dfinity预计将在今年第一季度向持有者发放ICP代币。 一旦“创世纪”的运营条件被触发，2021年第一季度，将有超过50,000名ICP代币持有者开始参与网络治理。 此外，Dfinity 创始人兼首席科学家 Dominic Williams 和社区运营总监 Michael Hunte 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，而种子轮代币投资没有锁定期。 为了市场健康，ICP上线后可能会逐步解锁。

总结与展望

综上所述，在主打跨链的主流公链中，Polkadot可以做跨链资产转移，主打跨链基础设施，而aelf主打性能和跨链验证； Dfinity的主网Alpha阶段已经正式发布，将通过“无限扩容”的形式对现有网络进行更新，可以说各公司各有亮点和专攻方向。 在未来世界，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、交易原子性、交易一致性等难题。

另外，同样主打跨链的两条公链，在市值对比上也能看出很大的差距。 目前DOT市值接近150亿美元，而ELF市值不足1亿美元。 可见，ELF的发展还处于被远远低估的阶段。

跨链技术面临的场景复杂，最终能否实现全球区块链广泛互联，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，这几大跨链公链的发展非常值得期待。