以太坊側鏈技術如何實現

A. 印度加密獨角獸Matic是怎樣煉成的

一組位於以太坊上的 Matic 智能合約

二是Matic 側鏈，這是一個完全獨立的區塊鏈

鑒於我們現在對以太坊上智能合約的理解，第一部分很容易實現，第二部分的 Matic 側鏈從本質上講是由 Matic 團隊自主構建的新鏈。與以太坊不同，這條新鏈針對一些參數進行了優化，例如交易速度和交易吞吐量。

Matic 鏈上的交易會在 1-2 秒後被確認，而以太坊則為 15-20 秒，對比來看 Matic 上可以並行處理更多交易，從而減輕以太坊的費用壓力。但 Matic 上仍然存在交易費，但這些費用約為 $ 0.00004- $ 0.00012，並以 MATIC 代幣支付，這是 Matic 鏈的原生加密貨幣。

就像以太坊和比特幣一樣，Matic 鏈在分布式賬本的副本之間實現了安全性和一致性。也就是說人們被激勵去不斷處理 Matic 交易並維護總賬本的內部可證明信用副本的計算機。

在 Matic 中，這些人被稱為驗證人，他們運行這些計算機的動機是，只要他們證明自己維護了所有已處理交易的正確分布式賬本，就可以賺取新鑄造的 Matic 代幣，節點驗證人需要抵押 Matic 代幣才能參與。

如果系統發現某個驗證者作惡，將會對罰沒其抵押的 Matic 代幣，從而減少節點驗證人的不良行為，保證真實性。

目前，Matic 已經成為許多基於以太坊的項目的首選擴展解決方案，包括 Decentraland、OpenSea、PolyMarket、Aavegotchi 等。合作夥伴和使用場景的列表正在不斷增加，Matic 將很快將支持范圍擴展到以太坊之外的其他流行的第 1 層區塊鏈。

就目前情況而言，用戶已經向 Matic 存款管理器存入了約 4 億美元的代幣，MATIC 代幣價格上漲了近 20 倍。（註：此為 4 月初數據，目前存入資金超過 70 億美元，代幣上漲超過 100 倍。）

Matic 如何提升交易吞吐量？

Matic 將以太坊交易的計算負擔轉移給了 Matic 側鏈。它是這樣工作的：

1）首先，假設用戶希望使用 ETH 在 Decentraland 上進行一堆快速且低成本的交易；

2）由於費用高且處理時間慢，該用戶無法在以太坊主鏈上進行這些交易；

3）用戶拿著他們希望花費的錢，假設是 100 ETH，然後將其發送到以太坊主鏈上名為 Matic Deposit Manager（存款管理器）的特殊智能合約；

4）存款管理器基本上就像一個保險庫，用戶將 100 ETH 發送給存款管理器後，該用戶將無法再訪問以太坊主鏈上的這筆 ETH；

5）該交易發生在以太坊主鏈上，與其他所有以太坊交易一樣受到高額費用和緩慢時間的影響，但不用擔心，從這里開始會更好。

6）用戶進行轉賬至存款管理器後，Matic 側鏈不斷掃描以太坊賬本以跟蹤涉及存款管理器合約的交易，看到這 100 ETH 的轉賬並將 100 ETH 記錄到 Matic 側鏈上的新帳戶中。

7）Matic 鏈被構建為一種以太坊的鏡像，用戶可以在 Matic 上使用與在以太坊上使用的錢包相同的錢包。因此，一旦在主鏈上進行存款交易，Matic 鏈上的這個鏡像帳戶即會記入 100 ETH。

8）現在用戶在 Matic 鏈中擁有 100 ETH，他們可以按照自己的意願進行盡可能多的交易。他們可以匯款到 Decentraland 上的 Matic 錢包，並享受迅速且廉價的交易。

9）每當用戶希望將其資金重新轉移到以太坊主鏈上時，他們就可以將這些代幣發送至 Matic 上的特殊「刻錄地址」。這基本上等同於公開銷毀這些資金。在我們的示例中，假設用戶在 Decentraland 花費了 20 ETH，然後他們將剩餘的 80 ETH 發送到了刻錄地址。

10）在 Matic 鏈上刻錄令牌後，用戶必須將這種刻錄的數學證明發送回主鏈上的 Deposit Manager 合約。存款管理器能夠計算銷毀是否確實發生在側鏈上，並且在成功計算之後，用戶可以從他們的 ETH 錢包中收到剩下的 80 ETH。

這是事件的超級簡化版本，省略了許多細節，但這是系統的本質。Matic 基本上提供了一個並行的交易處理層，收費低，確認時間短。使用存款管理器創建的橋梁，資產可以在並行層和以太坊主鏈之間來回移動。

Matic，俗稱馬蹄，也被稱為印度「以太坊」，是以太坊的 Layer 2 擴容項目，其最大的吸引力在於它從根本上降低了加密貨幣轉讓中的交易費用。Matic Network始建於2007年，由三位印度軟體工程師共同創立的：Jaynti Kanani，Sandeep Nailwal和Anurag Arjun。Matic Networks現已更名為Polygon，意思是「多邊形」，這充分顯示了創始人的野心——將Polygon建設成為以太坊上的Layer2 聚合器，成為繼比特幣（BTC）和以太坊（ETH）之後價值第三高的加密貨幣項目。而代幣 Matic依舊沿用以前的名字，長期穩定居於加密貨幣前20之列。

B. 002：以太坊簡介|《ETH原理與智能合約開發》筆記

待字閨中開發了一門區塊鏈方面的課程：《深入淺出ETH原理與智能合約開發》，馬良老師講授。此文集記錄我的學習筆記。

課程共8節課。其中，前四課講ETH原理，後四課講智能合約。
第一課分為四部分：

這篇文章是第一部分的學習筆記：以太坊簡介。

以太坊是目前公認的區塊鏈2.0，相比於區塊鏈1.0（比特幣），其最大的特點是引入了智能合約，從而從單一的數字加密 Token 技術轉化為一個區塊鏈分布式應用的平台。以太坊本身不包含任何具體的應用，它主要是提供基礎平台和工具，使得開發者可以在其基礎之上開發出各種各樣的應用。可以說，以太坊有著巨大的潛力，它最終可能會發展出分布式、自動化、自組織的最高形態。

第一，我們可以通過學習以太坊的技術，領會區塊鏈技術發展的脈絡，改進的思路/路徑，從而緊跟區塊鏈技術發展的前沿，預測下一步的趨勢。
第二，DAPP（分布式應用）生態系統目前的發展也是蒸蒸日上，蓬勃發展，據不完全統計，現在有數百種應用之多，顯而易見的，對於開發人員的需求也是水漲船高，需要大量的開發人員。目前非常有名的應用有加密貓、各類側鏈應用、ERC20 Token如幣安幣火幣等等。

2013年，創始人 Vitalik Buterin 針對比特幣存在的一些問題以及局限性，提出把「智能合約」構想應用於區塊鏈領域，希望打造一個基於區塊鏈的多方計算的智能化通用平台，並通過比特幣融資進行開發。

2014年，以太坊基金會在瑞士成立，管理並運營整個項目。

前5大礦池佔83%的算力，很集中。

目前大約有16000個全節點，其中，美國5461（34%），中國1839（11.5%），俄羅斯963（6%），德國920（5.7%），加拿大875（5.45%）。全節點每天都有動態變化。分布情況也反映出各個國家的參與熱度。

C. 什麼是ZK-Rollup（零知識匯總）

ZK-Rollup（零知識匯總）基於zero-knowledge proof（零知識證明），在發往主鏈的交易包里包含了一個對應的零知識證明，主鏈上的rollup（匯總）智能合約只需驗證這個零知識證明。

這個零知識證明不會透露任何交易細節，但能通過與智能合約不斷交互，證明上鏈的所有數據的有效性和真實性。

優點：

l高度的去中心化

l隱私性好：零知識證明不會透露任何交易細節

l上鏈效率高：一次性提交多筆操作的結果，節約時間和gas fee

l驗證效率高：無需等待期，快速完成資產取出動作

l安全性極高：zk技術保證了提交給主鏈的數據真實有效，同時主鏈可隨時還原側鏈發生的交易細節（即擁有主鏈的數據可用性），因此擁有以太坊級別的安全性

缺點：

l技術開發難度大

l難兼容不同智能合約

l需要大量運算

代表項目：

l路印：成熟的zk技術運用，獲得4500萬美元私募，當前市值超8億美元

lZKSync：旨在為以太坊帶來 Visa 級別、每秒數千筆交易的吞吐量

鏈喬教育在線旗下學碩創新區塊鏈技術工作站是中國教育部學校規劃建設發展中心開展的「智慧學習工場2020-學碩創新工作站 」唯一獲準的「區塊鏈技術專業」試點工作站。專業站立足為學生提供多樣化成長路徑，推進專業學位研究生產學研結合培養模式改革，構建應用型、復合型人才培養體系。

D. 區塊鏈和智能合約，以太坊開發，183位開發者整理，知識體系匯總

在以太坊上開發應用程序的可用工具、組件、模式和平台的指南。

此列表的創建是由 ConsenSys 的產品經理推動的，他們認為需要在新的和有經驗的區塊鏈開發人員之間更好地共享工具、開發模式和組件。

開發智能合約

智能合約語言

構架

IDE

其他工具

測試區塊鏈網路

測試以太水龍頭

前端以太坊 API

後端以太坊 API

引導程序/開箱即用工具

以太坊 ABI（應用程序二進制介面）工具

以太坊客戶端

貯存

Mahuta - 具有附加搜索功能的 IPFS 存儲服務，以前稱為 IPFS-Store

OrbitDB - IPFS 之上的去中心化資料庫

JS IPFS API - IPFS HTTP API 的客戶端庫，用 JavaScript 實現

TEMPORAL - 易於使用的 API 到 IPFS 和其他分布式/去中心化存儲協議

PINATA - 使用 IPFS 的最簡單方法

消息傳遞

測試工具

安全工具

監控

其他雜項工具

Cheshire - CryptoKitties API 和智能合約的本地沙箱實現，可作為 Truffle Box 使用

ERCs-以太坊評論請求存儲庫

ERC-20 - 可替代資產的原始令牌合約

ERC-721 - 不可替代資產的令牌標准

ERC-777 - 可替代資產的改進令牌標准

ERC-918 - 可開采令牌標准

流行的智能合約庫

可擴展性

支付/狀態通道

等離子體

側鏈

POA橋

POA 橋用戶界面

POA 橋梁合同

ZK-SNARK

ZK-STARK

預構建的 UI 組件

以上內容，來自git庫：

github.com/ConsenSys/ethereum-developer-tools-list

我是魚歌，一個在深圳創業的全棧程序員，主攻區塊鏈，元宇宙和智能合約，附加小程序和app開發。

[祈禱]

E. 在區塊鏈中什麼是側鏈和主鏈

主鏈：即正式上線的、獨立的區塊鏈網路。可以這樣說，區塊鏈的存儲數據的實體，一般認為是主鏈網路本身。比如BTC主網、ETH主網和EOS主網都是主鏈。

側鏈：首先，側鏈協議的本質屬於一種跨區塊鏈的解決方案。簡單的說,通過此方案可以讓數據信息在兩條區塊鏈之間實現轉移。側鏈最初的提出是基於實現比特幣和其他數字資產在多個區塊鏈間的轉移。

通俗來說，側鏈就像是一條條通路，將不同的區塊鏈互相連接在一起，以實現區塊鏈的擴展。側鏈完全獨立於主鏈，但是這兩個賬本之間能夠「互相操作」，實現交互。

側鏈協議——側鏈協議是指(以比特幣為例)：可以讓比特幣安全地從比特幣主鏈轉移到其他區塊鏈，又可以從其他區塊鏈安全地返回比特幣主鏈的一種協議。這里將比特幣換成以太幣或者其他區塊鏈也是同樣的道理。那請問，我們為什麼需要側鏈，或者側鏈有什麼好處呢？

主鏈缺乏的功能，側鏈來提供。

比如比特幣網路沒有智能合約的功能，但可以通過側鏈來實現這一功能。

如果主鏈的運行效率低下，可以將主鏈部分功能轉移到側鏈來實施。

比如主鏈的轉賬速度很慢，沒有辦法滿足日常支付需求，我們可以開發閃電網路來作為側鏈滿足日常的支付。同樣是因為性能低下，以太坊沒有辦法支持大型商業級的DAPP（去中心化應用），可以通過側鏈開發來實現。

如果拋開技術上的嚴謹性，可以採用另外一種更為簡單的方式來理解側鏈，一切為原來的主網路提供支持或者服務的網路都可以叫做側鏈，不用在乎這個側鏈是否採用區塊鏈技術。比如：

第三方支付網路（支付寶/微信），可以把銀行網路想像成為主鏈，而第三方支付就是一種側鏈。

加密貨幣交易，把比特幣等虛擬貨幣等自由的網路看成是主鏈，那交易所可以看成一個側鏈。

RSK 和Loom，他們分別是針對比特幣和以太坊主鏈單獨開發出來的側鏈。

第一種應用，裡面的主鏈和側鏈都是中心化的

第二種應用，主鏈是去中心化，側鏈是中心化的

第三種應用，主鏈是去中心化，側鏈也是去中心化隨著區塊鏈技術的深入，我們可以看到人類的價值交換活動，會慢慢的從第一種應用逐步過渡到第三種應用。

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F. 什麼是跨鏈技術

跨鏈，顧名思義，就是通過技術手段，能讓價值跨過鏈與鏈之間的障礙，進行直接的流通。跨鏈本質上和貨幣兌換是一樣的。跨鏈並沒有改變每個區塊鏈上的價值總額，只是不同的持有人之間進行了一個兌換。

跨鏈是一個復雜的過程，需要鏈對鏈外的信息的獲取與驗證，需要節點有單獨的驗證能力等等。跨鏈技術主要有四種實現模式：公證人模式、側鏈/中繼、哈希鎖定和分布式私鑰控制等。

一、公證人模式

公證人模式（Notary schemes）是鏈與鏈之互相操作最簡單的使用方法，由某個或某組受信任的團體來聲明A鏈對B鏈上發生了某件事情。公證人模式中較為出名的應用是瑞波Interledger協議。

Interledger協議是在2012年由瑞波實驗室提出的，通過第三方「連接器」或「驗證器」將兩個不同的區塊鏈（記賬系統）連接起來，使它們能夠自由地兌換貨幣。在這個過程中，記賬系統無需信任「連接器」，因為協議採用密碼演算法為這兩個記賬系統創建資金託管，當所有參與方對交易達成共識時，才可相互交易。

二、側鏈/中繼

側鏈也是一個區塊鏈，它能夠驗證來自其它區塊鏈的數據，能夠實現比特幣和其它資產在區塊鏈之間互相轉移，形成了一個全新開放的開發平台。前段時間很火的項目以太坊雷電網路就是採用的側鏈技術。使用雷電網路的的參與者在互相轉賬時，不需要通過以太坊主鏈交易確認，而是通過參與者之間創建微支付通道在主鏈下完成。側鏈的主要應用有：RSK、BTC Relay等。

前面我們已經談到過側鏈技術，想要了解更多的小夥伴，可以戳這里回顧。

三、哈希鎖定

哈希鎖定（Hash-locking）最早起源於閃電網路的HTLC（Hashed TimeLock Contract）。它是通過形成智能合約來保障任意兩個人之間的轉賬都可以通過一條「支付」通道來實現，完成「中介」的角色。交易的雙方通過智能合約，先凍結部分錢，並提供一個Hsah值。誰能在合約設置時間內匹配上Hash值，那麼這部分凍結的錢就歸誰了。

哈希鎖定雖然實現了跨鏈資產的交換，大部分場景能夠支持資產的抵押，但是沒有實現跨鏈資產的轉移，更不能實現跨鏈合約，所以它的應用場景相對受限。

四、分布式私鑰控制

分布式私鑰控制（Distributed private key control）是利用一個基於協議的內置資產模板，根據跨鏈交易信息部署新的智能合約創建新的資產。當一種已注冊資產由原有鏈轉移到跨鏈時，跨鏈節點會為用戶在已有的合約中發放相應等值的代幣。

實現和解除分布式控制權管理的操作稱為：鎖入（Lock-in）和解鎖（Lock-out）。鎖入是對所有通過密鑰控制的數字資產實現分布式控制權管理和資產映射的過程。這時需要委託去中心化的網路掌管用戶的私鑰，用戶自己掌握跨鏈上那部分代理資產的私鑰。當解鎖時再將數字資產的控制權交還給所有者。分布式私鑰控制主要的應用有：WanChain、FUSION等。

G. 2022年區塊鏈領域的四大看點｜界面預言家⑯

區塊鏈領域有一個關於「不可能三角」的核心命題，分別是安全性、性能和去中心化程度。這個命題是區塊鏈技術演進的根本，不管是比特幣還是以太坊，亦或是大力發展的聯盟鏈，本質上都是在以上三要素之間作出取捨。

隨著以太坊在區塊鏈開發者之間核心地位的確定，性能逐漸成為其發展的瓶頸，所以在可見的2022年，關於性能上和效率的提升將是一個長期且關鍵的問題。

基於以太坊生態，要在「不可能三角」的限定內提升性能，目前的路徑已經明確，第一個是Layer1層面的，也就是其他公鏈來分擔以太坊的數據壓力。

2021年的主要趨勢之一是出現很多Layer 1的使用增加，該領域目前由 Solana、Avalanche、Terra 和 Binance Smart Chain 主導，每個鏈都擁有不斷增長的生態系統，價值已超過100 億美元。

第二種是Layer2，基於以太坊主網，但將結算轉移至第二層網路，從而提升效率。這也是以太坊正在努力的方向，Layer2通常稱為 rollups，因為它們在將更新的交易數據發送回以太坊之前，將交易「匯總」或捆綁在一起並在新環境中執行它們。

而區塊鏈最關鍵的數據驗證環節，Layer2目前有兩種技術方案，一種名為「Optimistic rollups」，一種名為「ZK Rollups」。這兩種技術路線都有團隊正在開發相應的網路，並有生態支持，如選擇「Optimistic rollups」的Arbitrum，選擇「ZK Rollups」的dYdX。

而介於Layer1與Layer2之間，還有一種方案名為「側鏈」，它部分兼容以太坊主網，但又不屬於Layer2，它們專門用於處理以太坊的過剩容量，而不是與整個以太坊競爭，並以互補的方式託管以太坊應用程序。

而從目前用戶最活躍的DeFi說起，根據DeFi Lama的數據統計，以太坊上DeFi的鎖倉量已經超過1000億美元，BSC、Solana、Avalanche等其它公鏈也吸引了近490億美元的資金，成為了一個非常活躍的金融場景。

雖然很多公鏈的數據頗具規模，但不同的鏈間如同數據孤島，不同鏈上的資產無法自由交換，此外，很多新興公鏈發展並不如以太坊，缺失很多基礎設施，比如穩定幣、NFT 游戲 等等。

因此，需要將其它鏈上的資產通過跨鏈引入自身的公鏈，在當前常用的跨鏈方式中，除了中心化機構如交易所錢包中跨鏈提幣之外，最常見的就是各種去中心化跨鏈資產橋。

對於跨鏈橋而言，最重要的問題就是如何達成共識，這在很大程度上關系著投資者託管資產的安全性，就目前來說，中心化交易所的跨鏈橋對用戶而言是最方便使用的一種跨鏈橋，不過中心化交易所跨鏈橋存在著單點故障的問題，另外現在的跨鏈橋還在逐漸向非託管化的方向去發展，為的就是進一步的保障用戶的資產安全。

DAO全稱是「Decentralized Autonomous Organization」，即「去中心化自治組織」，這是一種試圖擺脫傳統科層制的管理模式，以區塊鏈技術來完成自主運行的組織形式。

去中心化自治組織 (DAO) 能夠利用基於區塊鏈的治理實現個人的全球協調。DAO 可以用於許多目的，包括管理區塊鏈項目的運營和資本 (MakerDAO)、管理投資資本 (The LAO)、管理 游戲 資產的使用 (YGG DAO)、協調文化團體 (Friends With Benefits) 或協調購買資產（Constitution DAO）。

deep網站收錄的DAO數量已經達到187個，管理總資產超過120億美元，涵蓋成員超過160萬。雖然在區塊鏈領域，這並不是一個龐大的數據。但包括紅杉資本在內的機構都開始注意到這個新名詞。

加密貨幣市值在2021年正式突破2萬億美元，目前來到2.5萬億美元的規模，較年初上漲 175%。而伴隨著市值的爆炸式增長，加密領域的融資也飛速上揚。據統計，2021 年加密行業公開披露的一級市場融資數1529筆，總額約為326 億美元，同比增長達到誇張的814.2%。

但加密領域的股權融資與其他領域有所不同，在「VIE」架構下傳統VC最主要的資金退出通道是企業登陸二級市場進行IPO。但區塊鏈領域自帶新型融資方式ICO（國內禁止），這種去中心化的融資方式的關鍵不同在於用戶在更早期就可以參與社區的成長，而在傳統的風投模式下，只有登陸二級市場後，普通投資者才有機會去分享企業成長紅利。

而在加密領域，首先「公司」的概念被弱化了，由於「Web3」和「DAO」的存在，社區與組織才是更多被提及的存在，用戶天然對中心化平台有一種不信任感。

近兩周加密社區最火熱的項目名為「OpenDao」，是一個模仿頭部NFT交易平台「OpenSea」的項目，而該項目能夠火熱的原因源自於加密玩家對於「OpenSea」的不滿，「OpenSea」近期傳出消息正在進行新一輪融資，並准備IPO。但NFT愛好者不希望「OpenSea」成為和當前的互聯網巨頭一樣的壟斷平台，所以「OpenDao」打出了去中心化的理念，並給所有「OpenSea」用戶發放空投。

且在2021年末，加密社區關於「Web3」產生了爭論，包括特斯拉董事長埃隆·馬斯克和推特前執行官傑克·多西在爭論時將矛盾指向了加密金融里的風投機構，認為VC們攫取了過多利益。

而在2021年也出現了一種以「DAO」形式出現的投資機構，這種組織里包含了社區中極具影響力又深耕技術領域的投資人，他們所孵化的項目表現甚至超過了部分傳統VC的成績。

H. 比特幣是如何完成升級和迭代的

如今這個互聯網時代，很多軟體採取的都是先開發一個簡化版，然後經過不停的迭代，數據多了就增加存儲器，性能不夠了就升級伺服器。總之就是一切跟著需求來，總能解決各種各樣的問題。然而，你可曾想過，當這些問題進入到區塊鏈的場景，可能就沒那麼容易了。

閃電網路實際通過微支付的通道，將交易剝離出比特幣區塊鏈來進行，而且剝離主鏈的交易次數是無限的，這從根本上解決了大量交易都放在比特幣主鏈上進行，從而大大提高了交易的效率。

多鏈： 區塊鏈應用的擴展交互

現在我們看到的很多區塊鏈基礎技術構架都是單鏈的形態。但在現實社會各個產業價值網路中，多鏈結構的技術才更符合復雜價值邏輯的實際應用，各行各業或者說各個領域都用可能針對不同的業務來構造一條鏈，這些平行的鏈之間就會存在數據交互的需求，即便實在同一個業務場景下，也有可能構建一組共同配合工作的鏈來完成復雜的業務邏輯。此時就會需要通過一個專門的介面來實現互聯，大家共同遵循同一個規則，各種不同的鏈只要針對介面規范來進行開發，就可以進行互聯，從而為自身的發展實現了更多可能。