这是由比特币领域自学成才的教育家和面向技术的比特币播客主持人 Shinobi 撰写的一篇观点社论。
本文是深入探讨比特币现有主要侧链设计系列文章的最后一篇。强烈建议在此之前阅读前面的文章：(1) 空间链（2） 太空链用例（3） 软链（4） 传动链（5） 联盟链.
简而言之，什么是侧链？允许您将比特币从比特币区块链转移到另一个侧链的区块链。这就是设计侧链的问题和困难——你实际上无法做到这一点。你不能将比特币从比特币区块链转移到另一个区块链；这是不可能的，因为您的比特币实际存在的唯一位置是在比特币区块链上。它们实际上不可能存在于其他地方。真正可能做的就是以某种方式将您的比特币锁定在比特币区块链上，然后在不同的链上创建其他代币来代表这些比特币。侧链的最高愿望是以一种可验证的方式来做到这一点，即这些代币仅与真实的比特币以 1:1 的比例存在（简单），并且在任何情况下在主链上解锁比特币的唯一方法是可验证地锁定您在另一条链上合法控制的代币（很难以不信任的方式做到这一点，这不会使比特币本身的验证成本更高）。
设计侧链的几乎所有困难都归结为如何设计这种锁定和解锁机制：锁定它们如何工作，解锁它们需要什么条件以及如何验证和执行这些条件。单向机制（您只能锁定代币而永远不能解锁它们）非常简单。只需使用 OP_RETURN 烧掉一些比特币，并要求验证这一点以在新链上铸造代币，就完成了。同时支持锁定和解锁的双向机制要复杂得多。到目前为止，还没有设计出双向机制，除了增加主比特币区块链（软链）的验证成本的机制，或者对锁定“侧链”的硬币的安全性引入新的信任假设的机制（驱动链和联邦链） 。
侧链的圣杯是一种锁定和解锁硬币的机制，不需要任何信任来执行它，并且不会增加主比特币区块链的验证成本（即与主链的单个侧链交互并不更昂贵，给予或接受，以验证单个比特币交易）。目前还没有什么可以实现这一点，所以是时候克服缺点了。
采矿集中化
我经历过的所有不同设计，除了 Liquid 之外，都以某种方式依赖于比特币矿工为侧链提供安全性。 RSK，尽管是联合挂钩，仍然使用比特币矿工。理论上，软链可以使用其他东西，但如果它不能提供与比特币矿工一样多的工作量证明（PoW）安全性，那么它将使比特币区块链面临拒绝服务（DoS）攻击。因此，实际上，如果部署软链，它将使用比特币矿工。 Spacechains PoW 明确基于比特币矿工确认侧链的承诺交易。驱动链是专门为比特币矿工的合并挖矿而设计的。如果除了纯粹的联合侧链之外还有其他东西被部署，那么矿工参与侧链是不可避免的。
在讨论这一风险之前，需要明确区分：矿工本身（硬件运营商）和挖矿协调者（矿池；构建区块的节点）之间的区别。如果您没有大量的物理采矿硬件并且是合法的集中点，则需要定期收集奖励。挖矿中心化/去中心化不是一个简单的话题（更多 此处）并且集中化采矿的不同方面如何与采矿的其他方面相互作用存在重要的细微差别。如果没有矿池，矿工的收入将是完全不稳定、不可预测的收入来源。再加上未来矿池潜在监管的真实风险（它们是托管实体；它们保管用户的资金直至提款），使得矿池成为该领域非常危险的中心化点。
矿工必须验证区块链才能进行挖矿，无论此功能是否外包。在不验证链的情况下，他们不知道他们正在挖掘的区块是否只包含有效的交易；所需要的只是一个无效的区块，他们发现的区块就会失效，并失去他们本可以赚到的所有钱。然而，这种验证要求并不是使用矿池的原因：它是奖励的可预测性。拥有 1% 算力的矿工很少会找到一个区块并获得全部奖励，而拥有 1% 算力并使用矿池的矿工会定期收集该矿池总共赚取的大约 1% 的区块奖励。验证成本很小。奖励的可预测性是卖点，这就是为什么 开发人员正在尝试找到一种无需集中池即可获得相同优势的方法。这将使矿工不再依赖于控制哪些交易进入区块的中心化实体。
现在想象一下验证成本是否更高。可以创建的空间链数量没有限制。虽然它们不像其他设计那样与比特币价格挂钩，但对于矿池（和矿工）来说，任何具有重大价值的产品都值得运行以获得更多资金。这样做的矿工将比那些不这样做的矿工更具竞争力，如果从长远来看采矿业成为利润率微薄的行业，那么这实际上就成为开采其他链的要求。如果你不这样做，你就无法盈利。运营这些矿场的矿工可能会提高不运营这些矿场的矿工的成本，但仍能盈利，从而导致其他矿商破产。
另请记住，侧链的验证成本没有限制。验证某些加密功能、以太坊等任意复杂性，甚至是 BSV 等完全千兆区块的愚蠢性，成本可能会非常高。除了增加运行完整节点的普通用户的验证成本之外，软链也具有完全相同的风险。唯一的“可取之处”（如果你想这么说的话）是需要使用独特的软分叉一次激活一个侧链。这至少意味着每个单独的提案及其验证成本在激活之前都将受到严格审查。
传动链？他们声称可以解决这个问题，但事实是他们没有。驱动链的概念是，区块创建者最终向矿工支付大部分费用以开采其区块，只为自己保留一小部分。在利润率微薄的世界里，这一小部分是可以获得的更多利润，这又回到了如果你自己做的话，能够让其他矿工破产。即使你假设驱动链区块创建者不为自己保留任何费用，将 100% 交给矿工，但如果这个侧链没有其他方面可以货币化，他们为什么要这样做呢？这可能是一种形式 矿工可提取价值 （MEV）矿工可以从中赚钱，具有相同的集中效应。从长远来看，任何类型的去中心化矿池都必须让矿工除了主链节点之外还运行所有这些侧链节点，这对于小规模矿工来说可能是一个非常不切实际的前景。这将人为地限制挖矿的去中心化程度。
只有联合侧链才能避免这种对比特币挖矿的集中化影响，因为它们绝不会与矿工互动，除非在将硬币与侧链挂钩的交易中支付矿工费用。
挂钩和共识的风险
侧链的开采过程会给挖矿中心化带来风险，而侧链锁定和解锁硬币的过程也会给共识带来风险。联合挂钩和单向挂钩不会对共识造成严重风险。就联合锚定而言，因为它从根本上与托管交易所没有任何不同——你可以向它们存款和取款——它与交易所所做的共识过程没有任何根本性的相互作用，因此不会带来新的风险。单向挂钩只是一种销毁比特币并使其无法恢复的方式。这不是风险或干扰共识。然而，软链和驱动链都以不同的方式给比特币共识带来风险。
软链给比特币主网络带来了非常明显的共识风险。首先，它提高了为仅主链节点添加的每个软链的验证成本，并且根据块的大小或验证规则的复杂性，可能会出现边际增加或相当剧烈的增加。其次，由于不确定性错误而导致的任何共识分裂都可能影响主链。这样一个 bug是造成断链的原因 这发生在 2013 年。由于比特币用来处理读写数据的数据库的工作方式，一些节点会“耗尽”它们可以读写数据的时间，并使原本无效的块失效。由于这些操作受到各个计算机资源的限制，因此不存在导致这种情况的一致情况，因为每个单独节点的资源都不同。
软链上的此类事件会给主链带来共识风险，因为它们是相互交织的。最后，如何定义挖掘软链的难度要求可能会对纯主链节点的验证成本产生巨大影响。任何对软链 chainsplit 的检测都会触发下载并验证每个区块，直至该 chainsplit 的根，这取决于特定软链的验证成本，可能会导致主链节点的验证大幅增加。如果挖矿难度占比特币总哈希率的百分比太低，甚至可以允许太低，那么攻击比特币在软链上创建链分裂只是为了增加主链节点成本可能会变得非常便宜。
驱动链给共识带来了更微妙的风险。正如上面所讨论的，它们实际上确实像其他侧链设计一样具有动态性，这些动态性会产生进一步集中挖矿的压力。这与挂钩本质上只是完全控制驱动链中代币的矿工这一事实相矛盾；他们中的大多数人可以用锁定在传动链中的硬币有效地做任何他们想做的事情。驱动链上所有代币的安全性取决于矿工是否足够分散，使得 51% 攻击不切实际，但同时也会产生压力，从长远来看可能会增加挖矿的集中度。
如果这种动态在驱动链上发生并且矿工从挂钩中窃取硬币，那么除了用户激活的软分叉（UASF）之外，该侧链的用户实际上没有其他选择来使该挂钩失效。这将是一个与上届 UASF 截然不同的动态； 2017 年，用户基本上玩的是“吃鸡游戏”，叉子两边都有硬币。支持 UASF 的人们可以选择这两种选择。如果 UASF 阻止传动链被盗，用户将无法同时使用这两个选项。只有在分叉的 UASF 一侧，他们才会有硬币；在遗留链上他们将一无所有。如果 UASF 失败并导致链分裂，他们实际上没有动力回到遗留链。
有些人甚至认为矿工应该攻击某些“坏”侧链（尽管不确定侧链中什么构成“坏”）。如果驱动链被广泛采用，整个动态可能会分裂比特币区块链并削弱其网络效应。遭受传动链失窃的人们完全有理由让前叉继续运转，因为让它死就意味着他们失去了一切。
包起来
如果我在本文中不提及联合侧链，那就太失职了；它们不像其他设计那样对比特币共识构成直接威胁，但本质上是一个有效的可信系统。此类系统的用户应深入考虑此类系统提供的效用是否值得在安全模型上进行权衡，以及操作系统的联盟是否足够值得信赖以托管其资金。
最后，目前提出的侧链设计都无法接近实现 2014 年原始论文中提出的侧链最初承诺。它们要么无法提供在链之间移动的挂钩机制所需的安全级别，要么给主要的比特币网络本身带来风险。也许有一天，零知识证明之类的东西可以提供一种设计挂钩的方法，这种挂钩不会对软链等主链节点增加验证成本，或者在用户资金安全方面不需要新的信任假设，如驱动链或联邦链。但到目前为止，还没有这样的具体设计。如果你认为真正的去信任侧链是比特币的一项重要改进，希望有一天能够开发出实现它们的技术，但目前还没有任何技术可以与之相媲美。
这是 Shinobi 的客座帖子。 所表达的观点完全是他们自己的观点，不一定反映 BTC Inc 或比特币杂志的观点。
