在大多数情况下,区块链的不同基础对构建这些新系统的工程师可用的技术施加了限制。 例如,通过利用比特币脚本的时间和哈希锁定功能,闪电网络成为可能。 运行时限制较少的区块链可以访问依赖于高级证明验证引擎的分层协议,这些协议促进了简单所有权转移之外的链下功能(例如乐观和 zk-rollups)。
然而,有些分层协议的构建不受区块链上可用脚本系统的限制,而是受保护用户资金的加密算法的限制。
一种这样的协议,statechains,最初由 Ruben Somsen 在 2018 年提出。他描述的结构可以实现私钥的链下传输。 将比特币存入状态链后,密钥材料可以立即在用户之间转移,无需额外的链上费用。
这似乎与我们对区块链如何工作的理解相反,因为全球结算层旨在解决这个确切的问题。 然而,通过一些很酷的密码学和额外的信任假设,密钥传输不仅是可能的,而且非常强大! 在我们深入研究状态链支持的一些令人兴奋的用例之前,让我们先看看它们是如何工作的。
为了将资金存入状态链,用户与状态链实体交互生成比特币地址。 这个协作密钥生成过程创建了一个在 Statechain 实体和用户之间平均分配的密钥。 没有他们的相互合作,资金是无法转移的。 还为用户提供了一个时间锁定的备份交易,以便他们可以在 Statechain 实体无法访问的情况下取回他们的资金。
为了转移这个“状态币”,状态链实体、发送方和接收方之间的交互协议被启动。 任何一方都没有完整的密钥,并且每次传输时密钥都会以加密方式更新(调整)。 每次传输都会为接收者生成一个新的备份事务。 这在 Mercury 状态链实现中究竟是如何工作的,我们将很快深入探讨,因为它与 Reuben 的原始提案明显不同。
由于它与安全模型有关,您可以将状态链视为闪电网络和联合侧链(例如 Liquid)之间的混合。 在闪电网络中,两方通过传递预先签署的交易进行链下交互。 安全性取决于双方监控链上的不良行为(旧的预签名交易的恶意或意外广播)。 在联合侧链中,用户将比特币的保管权交给一个或多个实体,以换取对侧链的访问。 安全取决于诚实的联盟。
在状态链中,每个备份交易都是预先签名的,并在链外传输。 这类似于闪电网络,因为当前的密钥持有者必须监视网络以广播这些旧的备份交易。 还存在一个持有部分密钥的 Statechain 实体。 主要区别在于,单独的 Statechain 实体无法窃取资金。 为了窃取资金,他们要么必须与旧的状态币持有者勾结,要么以前曾是该状态币的持有者。
在最高层次上,我们对状态链的理解随着时间的推移而发展。 第一个也是目前唯一的实现,Mercury 偏离了 Reuben 的提议,原因有两个:它是在激活 taproot-schnorr 之前创建的,并且比特币协议升级 ANYPREVOUT 尚未被提议激活。
作为 Schnorr 签名的直接替代品,Mercury 实现利用了 2-of-2 多方计算 ECDSA 库。 如果 ANYPREVOUT 处于活动状态,每个新的备份交易都会更新其序列号,这将使新的备份交易持有者能够覆盖任何恶意或意外广播的旧备份交易。 由于此功能不可用,Mercury 以递减方式使用比特币的时间锁定功能:每个新的备份交易都有一个比前一个更新的时间锁定。 这使得当前的密钥持有者在任何旧的备份交易被广播的情况下在确认他们的备份交易的竞赛中具有时间强制优势。
状态链使用
现在我们已经确定了状态链的工作原理,让我们了解它作为平台的有用功能。 需要注意的一件事是对裸状态币施加的主要约束:在传输它时,必须移动完整的输出。 如果不在 statecoin 之上添加额外的协议,你就不能将它分解成更小的值。
一个非常适合这种约束的用例是隐私协议的开发。 在构建隐私协议时,您希望降低用户匿名的成本并使过程尽可能低摩擦。 最流行的链上隐私协议 coinjoin 通常要求用户以交互方式构建具有等值输出的大型交易。 每次新一轮的 coinjoin 都需要进行额外的带有费用和确认延迟的链上交易。
在状态链的上下文中,您可以想象一个货币交换协议,它允许等值输出的用户立即与状态链中的其他用户交换他们的私钥,无需额外费用。 这正是 水星钱包 旨在做到。 这是比特币网络中第一个也是最强大的非托管隐私协议,它在第二层上运行。 您只需支付一笔费用,就可以进行任意数量的货币互换。 对于隐私爱好者来说,这是一个非常令人兴奋的前景。
Mercury 的用途不仅限于隐私。 它也是金融机构、托管人和其他希望立即相互交换价值的实体之间进行资金结算的绝佳工具。 当 Mercury 钱包部署在主网上时,这与 coinwaps 将开箱即用。 通过这种方式,状态链可以替代像 Liquid 这样的网络,后者允许快速和私密的结算,但带有更繁重的安全模型。
展望未来,开发状态链还会出现其他令人兴奋的用例。 资产协议是完全输出转移可以很好地服务的一个这样的用例。 比特币网络上的不可替代资产在闪电网络等第二层环境中受到严格限制,正是因为它们不可替代:这些代币没有足够的流动性来成功路由它们。 对于那些存在于链上的不可替代的资产,将它们转换为状态币将允许它们立即并且无需额外费用转移到链下。
对于从事各种类型金融工具的用户,状态链可以派上用场。 以两个用户之间关于比特币价格的链上赌注为例,可能构建为一个谨慎的日志合约。 如果任何一方想要更新合约(将自己换成新的交易对手),则必须进行一些链上交互。 如果相反,赌注发生在状态链中,则整个合约可以在链外更新,无需额外费用或确认延迟。
由于状态链存在于区块链的密码系统级别,因此可以在其上分层附加系统。 您不仅可以在侧链中使用状态链,还可以在其上分层闪电网络。 有几种方法可以做到这一点,并且大多数方法都因 ANYPREVOUT 的存在而得到了极大的改进,但它们存在的可能性非常令人兴奋。
在状态链之上分层闪电网络有两个主要好处:第一个是各方之间闪电通道所有权的即时转移,这将允许用户在之前没有通道的情况下加入闪电网络,第二是能够在网络图的任何位置部署闪电通道,而无需关闭然后重新打开通道。
状态链有很多值得期待的地方。 水星为他们的存在铺平了道路,我希望看到更广泛的社区进一步发展,因为其他人开始意识到他们的潜力。 您可以通过关注他们的工作来跟上 Mercury 的发展 GitHub上.
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来自 CommerceBlock 的 Nicholas Gregory 的客座帖子
CommerceBlock 基于公共区块链的基础设施支持代币化资产和证券的分发、交换和存储。 我们创建了一个开源生态系统,利用侧链以及一系列可选的安全服务,将公共区块链的不变性和安全性与许可区块链的灵活性相结合。
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资料来源:https://cryptoslate.com/how-statechains-are-revolutionary-for-bitcoin-privacy-and-scalability/
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