以太坊侧链技术如何实现

A. 印度加密独角兽Matic是怎样炼成的

一组位于以太坊上的 Matic 智能合约

二是Matic 侧链，这是一个完全独立的区块链

鉴于我们现在对以太坊上智能合约的理解，第一部分很容易实现，第二部分的 Matic 侧链从本质上讲是由 Matic 团队自主构建的新链。与以太坊不同，这条新链针对一些参数进行了优化，例如交易速度和交易吞吐量。

Matic 链上的交易会在 1-2 秒后被确认，而以太坊则为 15-20 秒，对比来看 Matic 上可以并行处理更多交易，从而减轻以太坊的费用压力。但 Matic 上仍然存在交易费，但这些费用约为 $ 0.00004- $ 0.00012，并以 MATIC 代币支付，这是 Matic 链的原生加密货币。

就像以太坊和比特币一样，Matic 链在分布式账本的副本之间实现了安全性和一致性。也就是说人们被激励去不断处理 Matic 交易并维护总账本的内部可证明信用副本的计算机。

在 Matic 中，这些人被称为验证人，他们运行这些计算机的动机是，只要他们证明自己维护了所有已处理交易的正确分布式账本，就可以赚取新铸造的 Matic 代币，节点验证人需要抵押 Matic 代币才能参与。

如果系统发现某个验证者作恶，将会对罚没其抵押的 Matic 代币，从而减少节点验证人的不良行为，保证真实性。

目前，Matic 已经成为许多基于以太坊的项目的首选扩展解决方案，包括 Decentraland、OpenSea、PolyMarket、Aavegotchi 等。合作伙伴和使用场景的列表正在不断增加，Matic 将很快将支持范围扩展到以太坊之外的其他流行的第 1 层区块链。

就目前情况而言，用户已经向 Matic 存款管理器存入了约 4 亿美元的代币，MATIC 代币价格上涨了近 20 倍。（注：此为 4 月初数据，目前存入资金超过 70 亿美元，代币上涨超过 100 倍。）

Matic 如何提升交易吞吐量？

Matic 将以太坊交易的计算负担转移给了 Matic 侧链。它是这样工作的：

1）首先，假设用户希望使用 ETH 在 Decentraland 上进行一堆快速且低成本的交易；

2）由于费用高且处理时间慢，该用户无法在以太坊主链上进行这些交易；

3）用户拿着他们希望花费的钱，假设是 100 ETH，然后将其发送到以太坊主链上名为 Matic Deposit Manager（存款管理器）的特殊智能合约；

4）存款管理器基本上就像一个保险库，用户将 100 ETH 发送给存款管理器后，该用户将无法再访问以太坊主链上的这笔 ETH；

5）该交易发生在以太坊主链上，与其他所有以太坊交易一样受到高额费用和缓慢时间的影响，但不用担心，从这里开始会更好。

6）用户进行转账至存款管理器后，Matic 侧链不断扫描以太坊账本以跟踪涉及存款管理器合约的交易，看到这 100 ETH 的转账并将 100 ETH 记录到 Matic 侧链上的新帐户中。

7）Matic 链被构建为一种以太坊的镜像，用户可以在 Matic 上使用与在以太坊上使用的钱包相同的钱包。因此，一旦在主链上进行存款交易，Matic 链上的这个镜像帐户即会记入 100 ETH。

8）现在用户在 Matic 链中拥有 100 ETH，他们可以按照自己的意愿进行尽可能多的交易。他们可以汇款到 Decentraland 上的 Matic 钱包，并享受迅速且廉价的交易。

9）每当用户希望将其资金重新转移到以太坊主链上时，他们就可以将这些代币发送至 Matic 上的特殊「刻录地址」。这基本上等同于公开销毁这些资金。在我们的示例中，假设用户在 Decentraland 花费了 20 ETH，然后他们将剩余的 80 ETH 发送到了刻录地址。

10）在 Matic 链上刻录令牌后，用户必须将这种刻录的数学证明发送回主链上的 Deposit Manager 合约。存款管理器能够计算销毁是否确实发生在侧链上，并且在成功计算之后，用户可以从他们的 ETH 钱包中收到剩下的 80 ETH。

这是事件的超级简化版本，省略了许多细节，但这是系统的本质。Matic 基本上提供了一个并行的交易处理层，收费低，确认时间短。使用存款管理器创建的桥梁，资产可以在并行层和以太坊主链之间来回移动。

Matic，俗称马蹄，也被称为印度“以太坊”，是以太坊的 Layer 2 扩容项目，其最大的吸引力在于它从根本上降低了加密货币转让中的交易费用。Matic Network始建于2007年，由三位印度软件工程师共同创立的：Jaynti Kanani，Sandeep Nailwal和Anurag Arjun。Matic Networks现已更名为Polygon，意思是“多边形”，这充分显示了创始人的野心——将Polygon建设成为以太坊上的Layer2 聚合器，成为继比特币（BTC）和以太坊（ETH）之后价值第三高的加密货币项目。而代币 Matic依旧沿用以前的名字，长期稳定居于加密货币前20之列。

B. 002：以太坊简介|《ETH原理与智能合约开发》笔记

待字闺中开发了一门区块链方面的课程：《深入浅出ETH原理与智能合约开发》，马良老师讲授。此文集记录我的学习笔记。

课程共8节课。其中，前四课讲ETH原理，后四课讲智能合约。
第一课分为四部分：

这篇文章是第一部分的学习笔记：以太坊简介。

以太坊是目前公认的区块链2.0，相比于区块链1.0（比特币），其最大的特点是引入了智能合约，从而从单一的数字加密 Token 技术转化为一个区块链分布式应用的平台。以太坊本身不包含任何具体的应用，它主要是提供基础平台和工具，使得开发者可以在其基础之上开发出各种各样的应用。可以说，以太坊有着巨大的潜力，它最终可能会发展出分布式、自动化、自组织的最高形态。

第一，我们可以通过学习以太坊的技术，领会区块链技术发展的脉络，改进的思路/路径，从而紧跟区块链技术发展的前沿，预测下一步的趋势。
第二，DAPP（分布式应用）生态系统目前的发展也是蒸蒸日上，蓬勃发展，据不完全统计，现在有数百种应用之多，显而易见的，对于开发人员的需求也是水涨船高，需要大量的开发人员。目前非常有名的应用有加密猫、各类侧链应用、ERC20 Token如币安币火币等等。

2013年，创始人 Vitalik Buterin 针对比特币存在的一些问题以及局限性，提出把“智能合约”构想应用于区块链领域，希望打造一个基于区块链的多方计算的智能化通用平台，并通过比特币融资进行开发。

2014年，以太坊基金会在瑞士成立，管理并运营整个项目。

前5大矿池占83%的算力，很集中。

目前大约有16000个全节点，其中，美国5461（34%），中国1839（11.5%），俄罗斯963（6%），德国920（5.7%），加拿大875（5.45%）。全节点每天都有动态变化。分布情况也反映出各个国家的参与热度。

C. 什么是ZK-Rollup（零知识汇总）

ZK-Rollup（零知识汇总）基于zero-knowledge proof（零知识证明），在发往主链的交易包里包含了一个对应的零知识证明，主链上的rollup（汇总）智能合约只需验证这个零知识证明。

这个零知识证明不会透露任何交易细节，但能通过与智能合约不断交互，证明上链的所有数据的有效性和真实性。

优点：

l高度的去中心化

l隐私性好：零知识证明不会透露任何交易细节

l上链效率高：一次性提交多笔操作的结果，节约时间和gas fee

l验证效率高：无需等待期，快速完成资产取出动作

l安全性极高：zk技术保证了提交给主链的数据真实有效，同时主链可随时还原侧链发生的交易细节（即拥有主链的数据可用性），因此拥有以太坊级别的安全性

缺点：

l技术开发难度大

l难兼容不同智能合约

l需要大量运算

代表项目：

l路印：成熟的zk技术运用，获得4500万美元私募，当前市值超8亿美元

lZKSync：旨在为以太坊带来 Visa 级别、每秒数千笔交易的吞吐量

链乔教育在线旗下学硕创新区块链技术工作站是中国教育部学校规划建设发展中心开展的“智慧学习工场2020-学硕创新工作站 ”唯一获准的“区块链技术专业”试点工作站。专业站立足为学生提供多样化成长路径，推进专业学位研究生产学研结合培养模式改革，构建应用型、复合型人才培养体系。

D. 区块链和智能合约，以太坊开发，183位开发者整理，知识体系汇总

在以太坊上开发应用程序的可用工具、组件、模式和平台的指南。

此列表的创建是由 ConsenSys 的产品经理推动的，他们认为需要在新的和有经验的区块链开发人员之间更好地共享工具、开发模式和组件。

开发智能合约

智能合约语言

构架

IDE

其他工具

测试区块链网络

测试以太水龙头

前端以太坊 API

后端以太坊 API

引导程序/开箱即用工具

以太坊 ABI（应用程序二进制接口）工具

以太坊客户端

贮存

Mahuta - 具有附加搜索功能的 IPFS 存储服务，以前称为 IPFS-Store

OrbitDB - IPFS 之上的去中心化数据库

JS IPFS API - IPFS HTTP API 的客户端库，用 JavaScript 实现

TEMPORAL - 易于使用的 API 到 IPFS 和其他分布式/去中心化存储协议

PINATA - 使用 IPFS 的最简单方法

消息传递

测试工具

安全工具

监控

其他杂项工具

Cheshire - CryptoKitties API 和智能合约的本地沙箱实现，可作为 Truffle Box 使用

ERCs-以太坊评论请求存储库

ERC-20 - 可替代资产的原始令牌合约

ERC-721 - 不可替代资产的令牌标准

ERC-777 - 可替代资产的改进令牌标准

ERC-918 - 可开采令牌标准

流行的智能合约库

可扩展性

支付/状态通道

等离子体

侧链

POA桥

POA 桥用户界面

POA 桥梁合同

ZK-SNARK

ZK-STARK

预构建的 UI 组件

以上内容，来自git库：

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

我是鱼歌，一个在深圳创业的全栈程序员，主攻区块链，元宇宙和智能合约，附加小程序和app开发。

[祈祷]

E. 在区块链中什么是侧链和主链

主链：即正式上线的、独立的区块链网络。可以这样说，区块链的存储数据的实体，一般认为是主链网络本身。比如BTC主网、ETH主网和EOS主网都是主链。

侧链：首先，侧链协议的本质属于一种跨区块链的解决方案。简单的说,通过此方案可以让数据信息在两条区块链之间实现转移。侧链最初的提出是基于实现比特币和其他数字资产在多个区块链间的转移。

通俗来说，侧链就像是一条条通路，将不同的区块链互相连接在一起，以实现区块链的扩展。侧链完全独立于主链，但是这两个账本之间能够“互相操作”，实现交互。

侧链协议——侧链协议是指(以比特币为例)：可以让比特币安全地从比特币主链转移到其他区块链，又可以从其他区块链安全地返回比特币主链的一种协议。这里将比特币换成以太币或者其他区块链也是同样的道理。那请问，我们为什么需要侧链，或者侧链有什么好处呢？

主链缺乏的功能，侧链来提供。

比如比特币网络没有智能合约的功能，但可以通过侧链来实现这一功能。

如果主链的运行效率低下，可以将主链部分功能转移到侧链来实施。

比如主链的转账速度很慢，没有办法满足日常支付需求，我们可以开发闪电网络来作为侧链满足日常的支付。同样是因为性能低下，以太坊没有办法支持大型商业级的DAPP（去中心化应用），可以通过侧链开发来实现。

如果抛开技术上的严谨性，可以采用另外一种更为简单的方式来理解侧链，一切为原来的主网络提供支持或者服务的网络都可以叫做侧链，不用在乎这个侧链是否采用区块链技术。比如：

第三方支付网络（支付宝/微信），可以把银行网络想象成为主链，而第三方支付就是一种侧链。

加密货币交易，把比特币等虚拟货币等自由的网络看成是主链，那交易所可以看成一个侧链。

RSK 和Loom，他们分别是针对比特币和以太坊主链单独开发出来的侧链。

第一种应用，里面的主链和侧链都是中心化的

第二种应用，主链是去中心化，侧链是中心化的

第三种应用，主链是去中心化，侧链也是去中心化随着区块链技术的深入，我们可以看到人类的价值交换活动，会慢慢的从第一种应用逐步过渡到第三种应用。

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F. 什么是跨链技术

跨链，顾名思义，就是通过技术手段，能让价值跨过链与链之间的障碍，进行直接的流通。跨链本质上和货币兑换是一样的。跨链并没有改变每个区块链上的价值总额，只是不同的持有人之间进行了一个兑换。

跨链是一个复杂的过程，需要链对链外的信息的获取与验证，需要节点有单独的验证能力等等。跨链技术主要有四种实现模式：公证人模式、侧链/中继、哈希锁定和分布式私钥控制等。

一、公证人模式

公证人模式（Notary schemes）是链与链之互相操作最简单的使用方法，由某个或某组受信任的团体来声明A链对B链上发生了某件事情。公证人模式中较为出名的应用是瑞波Interledger协议。

Interledger协议是在2012年由瑞波实验室提出的，通过第三方“连接器”或“验证器”将两个不同的区块链（记账系统）连接起来，使它们能够自由地兑换货币。在这个过程中，记账系统无需信任“连接器”，因为协议采用密码算法为这两个记账系统创建资金托管，当所有参与方对交易达成共识时，才可相互交易。

二、侧链/中继

侧链也是一个区块链，它能够验证来自其它区块链的数据，能够实现比特币和其它资产在区块链之间互相转移，形成了一个全新开放的开发平台。前段时间很火的项目以太坊雷电网络就是采用的侧链技术。使用雷电网络的的参与者在互相转账时，不需要通过以太坊主链交易确认，而是通过参与者之间创建微支付通道在主链下完成。侧链的主要应用有：RSK、BTC Relay等。

前面我们已经谈到过侧链技术，想要了解更多的小伙伴，可以戳这里回顾。

三、哈希锁定

哈希锁定（Hash-locking）最早起源于闪电网络的HTLC（Hashed TimeLock Contract）。它是通过形成智能合约来保障任意两个人之间的转账都可以通过一条“支付”通道来实现，完成“中介”的角色。交易的双方通过智能合约，先冻结部分钱，并提供一个Hsah值。谁能在合约设置时间内匹配上Hash值，那么这部分冻结的钱就归谁了。

哈希锁定虽然实现了跨链资产的交换，大部分场景能够支持资产的抵押，但是没有实现跨链资产的转移，更不能实现跨链合约，所以它的应用场景相对受限。

四、分布式私钥控制

分布式私钥控制（Distributed private key control）是利用一个基于协议的内置资产模板，根据跨链交易信息部署新的智能合约创建新的资产。当一种已注册资产由原有链转移到跨链时，跨链节点会为用户在已有的合约中发放相应等值的代币。

实现和解除分布式控制权管理的操作称为：锁入（Lock-in）和解锁（Lock-out）。锁入是对所有通过密钥控制的数字资产实现分布式控制权管理和资产映射的过程。这时需要委托去中心化的网络掌管用户的私钥，用户自己掌握跨链上那部分代理资产的私钥。当解锁时再将数字资产的控制权交还给所有者。分布式私钥控制主要的应用有：WanChain、FUSION等。

G. 2022年区块链领域的四大看点｜界面预言家⑯

区块链领域有一个关于“不可能三角”的核心命题，分别是安全性、性能和去中心化程度。这个命题是区块链技术演进的根本，不管是比特币还是以太坊，亦或是大力发展的联盟链，本质上都是在以上三要素之间作出取舍。

随着以太坊在区块链开发者之间核心地位的确定，性能逐渐成为其发展的瓶颈，所以在可见的2022年，关于性能上和效率的提升将是一个长期且关键的问题。

基于以太坊生态，要在“不可能三角”的限定内提升性能，目前的路径已经明确，第一个是Layer1层面的，也就是其他公链来分担以太坊的数据压力。

2021年的主要趋势之一是出现很多Layer 1的使用增加，该领域目前由 Solana、Avalanche、Terra 和 Binance Smart Chain 主导，每个链都拥有不断增长的生态系统，价值已超过100 亿美元。

第二种是Layer2，基于以太坊主网，但将结算转移至第二层网络，从而提升效率。这也是以太坊正在努力的方向，Layer2通常称为 rollups，因为它们在将更新的交易数据发送回以太坊之前，将交易“汇总”或捆绑在一起并在新环境中执行它们。

而区块链最关键的数据验证环节，Layer2目前有两种技术方案，一种名为“Optimistic rollups”，一种名为“ZK Rollups”。这两种技术路线都有团队正在开发相应的网络，并有生态支持，如选择“Optimistic rollups”的Arbitrum，选择“ZK Rollups”的dYdX。

而介于Layer1与Layer2之间，还有一种方案名为“侧链”，它部分兼容以太坊主网，但又不属于Layer2，它们专门用于处理以太坊的过剩容量，而不是与整个以太坊竞争，并以互补的方式托管以太坊应用程序。

而从目前用户最活跃的DeFi说起，根据DeFi Lama的数据统计，以太坊上DeFi的锁仓量已经超过1000亿美元，BSC、Solana、Avalanche等其它公链也吸引了近490亿美元的资金，成为了一个非常活跃的金融场景。

虽然很多公链的数据颇具规模，但不同的链间如同数据孤岛，不同链上的资产无法自由交换，此外，很多新兴公链发展并不如以太坊，缺失很多基础设施，比如稳定币、NFT 游戏 等等。

因此，需要将其它链上的资产通过跨链引入自身的公链，在当前常用的跨链方式中，除了中心化机构如交易所钱包中跨链提币之外，最常见的就是各种去中心化跨链资产桥。

对于跨链桥而言，最重要的问题就是如何达成共识，这在很大程度上关系着投资者托管资产的安全性，就目前来说，中心化交易所的跨链桥对用户而言是最方便使用的一种跨链桥，不过中心化交易所跨链桥存在着单点故障的问题，另外现在的跨链桥还在逐渐向非托管化的方向去发展，为的就是进一步的保障用户的资产安全。

DAO全称是“Decentralized Autonomous Organization”，即“去中心化自治组织”，这是一种试图摆脱传统科层制的管理模式，以区块链技术来完成自主运行的组织形式。

去中心化自治组织 (DAO) 能够利用基于区块链的治理实现个人的全球协调。DAO 可以用于许多目的，包括管理区块链项目的运营和资本 (MakerDAO)、管理投资资本 (The LAO)、管理 游戏 资产的使用 (YGG DAO)、协调文化团体 (Friends With Benefits) 或协调购买资产（Constitution DAO）。

deep网站收录的DAO数量已经达到187个，管理总资产超过120亿美元，涵盖成员超过160万。虽然在区块链领域，这并不是一个庞大的数据。但包括红杉资本在内的机构都开始注意到这个新名词。

加密货币市值在2021年正式突破2万亿美元，目前来到2.5万亿美元的规模，较年初上涨 175%。而伴随着市值的爆炸式增长，加密领域的融资也飞速上扬。据统计，2021 年加密行业公开披露的一级市场融资数1529笔，总额约为326 亿美元，同比增长达到夸张的814.2%。

但加密领域的股权融资与其他领域有所不同，在“VIE”架构下传统VC最主要的资金退出通道是企业登陆二级市场进行IPO。但区块链领域自带新型融资方式ICO（国内禁止），这种去中心化的融资方式的关键不同在于用户在更早期就可以参与社区的成长，而在传统的风投模式下，只有登陆二级市场后，普通投资者才有机会去分享企业成长红利。

而在加密领域，首先“公司”的概念被弱化了，由于“Web3”和“DAO”的存在，社区与组织才是更多被提及的存在，用户天然对中心化平台有一种不信任感。

近两周加密社区最火热的项目名为“OpenDao”，是一个模仿头部NFT交易平台“OpenSea”的项目，而该项目能够火热的原因源自于加密玩家对于“OpenSea”的不满，“OpenSea”近期传出消息正在进行新一轮融资，并准备IPO。但NFT爱好者不希望“OpenSea”成为和当前的互联网巨头一样的垄断平台，所以“OpenDao”打出了去中心化的理念，并给所有“OpenSea”用户发放空投。

且在2021年末，加密社区关于“Web3”产生了争论，包括特斯拉董事长埃隆·马斯克和推特前执行官杰克·多西在争论时将矛盾指向了加密金融里的风投机构，认为VC们攫取了过多利益。

而在2021年也出现了一种以“DAO”形式出现的投资机构，这种组织里包含了社区中极具影响力又深耕技术领域的投资人，他们所孵化的项目表现甚至超过了部分传统VC的成绩。

H. 比特币是如何完成升级和迭代的

如今这个互联网时代，很多软件采取的都是先开发一个简化版，然后经过不停的迭代，数据多了就增加存储器，性能不够了就升级服务器。总之就是一切跟着需求来，总能解决各种各样的问题。然而，你可曾想过，当这些问题进入到区块链的场景，可能就没那么容易了。

闪电网络实际通过微支付的通道，将交易剥离出比特币区块链来进行，而且剥离主链的交易次数是无限的，这从根本上解决了大量交易都放在比特币主链上进行，从而大大提高了交易的效率。

多链： 区块链应用的扩展交互

现在我们看到的很多区块链基础技术构架都是单链的形态。但在现实社会各个产业价值网络中，多链结构的技术才更符合复杂价值逻辑的实际应用，各行各业或者说各个领域都用可能针对不同的业务来构造一条链，这些平行的链之间就会存在数据交互的需求，即便实在同一个业务场景下，也有可能构建一组共同配合工作的链来完成复杂的业务逻辑。此时就会需要通过一个专门的接口来实现互联，大家共同遵循同一个规则，各种不同的链只要针对接口规范来进行开发，就可以进行互联，从而为自身的发展实现了更多可能。