側鏈是什麼？比特幣的側鏈技術如何運作？

在區塊鏈發展的當今，有越來越多使用者加入了區塊鏈的相關投資與研發，縱使區塊鏈的發明帶出「去中心化」的概念，但在初始之際仍有諸多關於隱私、安全以及負荷量的進步空間待研發者解決。因此，誕生了關於側鏈（sidechain）的相關技術。

圖片來源：123RF

關於側鏈的學術論文於2014年10月首度發表，由 HashCash 的創辦人、Blockstream 的現任執行長 Adam Back 與其他對比特幣開發有巨大貢獻的工程師共同發表，其中包含：Matt Corallo、Luke Dashjr、Blockstream 的共同創辦人Mark Friedenbach 等。

儘管他們對於中本聰所提出的電子現金系統概念發展中扮演了極其重要的角色，也就是將 HashCash 驗證機制的共識技術融入比特幣的區塊鏈當中，他們意識到倘若比特幣將要服務全球受眾的話，仍然有改進的空間。

「側鏈白皮書（Sidechain white paper）」中提到，當時比特幣的基礎設施面臨著可規模性、可擴縮性（scalability）和去中心化之間的權衡。此外，人們還擔心比特幣的隱私和審查制度，亦即如果比特幣的用戶數日益增加，則就必須提高比特幣加密安全性的新技術。

對此，白皮書作者們提出以下回應：「我們提供一項與側鏈掛鉤的新技術。側鏈將允許比特幣與其他種類的資產得以在不同區塊鏈之間轉換，並給予用戶以現有資產於一個完全創新的虛擬貨幣體系中操作的權限。」

• 到底什麼是「側鏈」？

它是一個獨立的區塊鏈網路，它透過雙向掛鉤連接到另一個區塊鏈——稱為父區塊鏈（parent blockchain）或主網（mainnet）。

這些次區塊鏈（secondary blockchains）擁有自身共識協議，進而提高區塊鏈中的隱私和安全性，並以最大限度地減少維護其所需的額外信任機制。其中一個關鍵組成部分，是它們能夠增進主網和次區塊鏈之間的資產交換效率。這也成為後續用戶與開發者爭相討論關於區塊鏈的「相互操作性」的關鍵技術之一。（區塊鏈技術革新賦予多元技術整合應用：DeFi, NFTs, Alt-L1s）

在側鏈技術中，亦有兩項關鍵，分別為：「雙向掛鉤（two-way peg）以及「智慧型合約（smart contract）」

• 雙向掛鉤

側鏈的發明初衷乃為求促進不同區塊鏈間的數位資產轉移，同時必須保證在沒有任何交易風險的狀態下進行。為此，需要透過雙向掛鉤來確保在區塊鏈間的雙向傳輸。

根據「側鏈白皮書」，關於雙向掛鉤的定義為：「虛擬貨幣在側鏈之間轉移的機制…裝載掛鉤的側鍊是一種可以將數位資產從區塊鏈與其他區塊鏈間進行導入和引回。」

但在實際操作上，資產並未產生任何實際轉移。而是被鎖定在主網上，以等量的數量在側鏈中被解鎖。因此，任何雙向掛鉤操作都需要假設參與雙向掛鉤的參與者或「驗證者（validator）」是如實運作的。否則，可能會進行欺詐性轉帳，或者可能會停止真正的轉帳。

• 智慧型合約

為了在側鏈與其主網之間傳輸數位資產，首先必須建立一個在兩個區塊鏈之間傳輸數據的「鏈下流程（off-chain process）」，也就是發生在父區塊鏈之外的交易。

如前所述，由於父鏈與側鏈間的轉移是虛構的，只是在側鏈中進行解碼的運作。因此透過智慧型契約的交易認證，虛擬資產就會在兩條區塊鏈的任一端進行鎖定或是釋放。

為確保犯罪行為的最小化，在交易發生的瞬間，該合約會立即通知主網。隨後，鏈下流程會把交易資訊傳遞給側鏈上的智慧型合約，進行驗證交易。經過驗證後，側鏈上將會釋放資金，使用戶在兩個區塊鏈之間進行數位資產的轉移。此一程序可以從主網到側鏈發生，反之亦然。

• 比特幣的側鏈

我們以比特幣的 Liquid Network 和 RootStock（RSK）作為舉例說明。由於這兩個側鏈都與比特幣的主網有所綁定，因此它們只能進行涉及比特幣的活動。

Liquid Network 是由 Blockstream 創建的開源側鏈，建立在比特幣主網之上。透過使用側鏈固有的特性，Liquid Network 的「挖礦」時間只需一分鐘，相較於比特幣原需的10分鐘快得許多，進一步地說，在同樣的時間內，該側鏈可以進行10倍的挖礦產量。此外，它用戶可以在該側鏈中隱藏轉移的金額和資產類型，來進行更私密的數位資產的轉換。

 RSK 是指定用於運作智慧型契約的側鏈。使用 RSK 時，比特幣會被鎖定在主網上，並產生「智慧型比特幣（smart bitcoin, SBTC）」，也就是 RSK 的原生貨幣。

基於 RSK 對智慧型合約的熟悉程度，用戶無需將比特幣轉換為其他資產便可使用智慧型合約。這表示在以太坊等其他區塊鍊上相互操作是被允許的。

• 側鏈的發展潛力 

側鏈在擴展區塊鏈技術的範圍、規模和動態方面具有巨大的潛力，有望得以將所有區塊鏈整合到一個共同的生態系統中。

宏觀地看，想像一個由眾多區塊鏈組成的共從區塊鏈網絡，其中每個區塊鏈之間都有自身的共識機制、管理規則和目標願景，但它們又彼此獨立於彼此之間。但也因此延伸出關於在不同區塊鏈中的安全模型機制以及側鏈自身的安全措施的疑慮，這是近年開發側鏈時，多數人所擔心的問題之一。

目前以有諸多側鏈正在發展當中，除了上述與比特幣綁定的兩項外，亦有其他諸如 Drivechain，SmartBCH 以及 Polygon 的側鏈被許多用戶使用中。其中 Polygon 更是前述兩項側鏈技術的混合，在使用上也更加彈性，當然也因此衍生更多關於其定位的討論與爭議。 無論如何，側鏈所發展出「跨鏈的相互操作性」將允許用戶在這些不同的項目之間無縫接軌，而這也是側鏈的基本價值主張。（記者／戴偉丞）

參考資料：https://www.bitcoin.com/get-started/what-are-sidechains/

https://www.coindesk.com/learn/an-introduction-to-sidechains/

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