新的区块链无时无刻不在诞生。比特币多年来一直是唯一的区块链，但现在有数百个。问题是，如果您想使用另一个区块链提供的功能，则必须购买该另一个区块链的代币.

但是所有这些可能很快就会改变。一种名为侧链的开发技术有望使跨链移动令牌变得更加容易，从而为各种可能性打开了大门，包括与银行的传统金融系统架起桥梁.

2017年10月，爱丁堡大学教授，区块链研发公司IOHK首席科学家Aggelos Kiayias;伊利诺伊大学香槟分校伊利诺伊大学教授安德鲁·米勒（Andrew Miller）雅典大学的研究员Dionysis Zindros发表了论文“非交互式工作量证明”（NiPoPoW），向缺失了三年的侧链难题介绍了一件至关重要的作品。这是他们如何到达那里的故事.

但是，首先，侧链到底是什么?

同一枚硬币，不同的区块链

侧链是一项技术，它允许您将令牌从一个区块链移动到另一个区块链，在另一个区块链上使用它们，然后在以后的某个时间点将其移回，而无需第三方.

过去，父区块链通常是比特币，但父链可以是任何区块链。此外，当令牌移动到另一个区块链时，它应保持其相同的值。换句话说，以太坊侧链上的比特币将仍然是比特币.

侧链的最大优势是它们将允许用户访问大量新服务。例如，您可以将比特币转移到另一个区块链，以利用隐私功能，更快的交易速度和智能合约.

侧链也有其他用途。侧链可以提供一种更安全的方式来升级协议，或者可以用作一种安全防火墙，以便在侧链发生灾难性灾难时，主链不会受到影响。 “这是一种有限责任，”辛德罗斯在接受采访时说。 视频 解释技术如何运作.

最后，如果银行要创建自己的私有区块链网络，则侧链可以实现与这些网络的通信，从而允许用户发行和跟踪股票，债券和其他资产.

早期对话

关于侧链的早期对话首次出现在2012年左右的比特币聊天室中，当时比特币核心开发人员正在思考安全升级比特币协议的方法.

一个想法是“单向钉住”，即用户可以将比特币转移到单独的区块链上以测试新客户。但是，一旦这些资产被转移，就无法将其转移回主链。.

“我当时认为这是可以用来进行广泛更改的软件工程工具，”现任区块链开发公司Blockstream的首席执行官亚当·巴克（Adam Back）在接受采访时表示 比特币杂志. “你可以说，我们将要制作（比特币）的新版本，我们认为它将在一年内准备就绪，但与此同时，你可以选择早期并对其进行测试。”

根据Back的说法，在第二年的某个时候，比特币核心开发人员Greg Maxwell在“比特币IRC”频道上提出了“双向钉住”的想法，即价值可以转移到替代链，然后在以后又转移回比特币。观点.

双向钉住解决了当时越来越多的担忧。 Litecoin和Namecoin等替代硬币正变得越来越受欢迎。人们担心这些“山寨币”会稀释比特币的价值。比特币核心开发人员认为，将比特币保留为一种储备货币并向侧链释放新功能是有道理的。这样一来，“如果您想使用其他功能，则无需购买投机资产。”.

为了将侧链的概念变为现实，Back与Maxwell和其他一些比特币核心开发人员一起在2014年成立了Blockstream。同年10月，该组织发布了“利用固定的侧链实现区块链创新s”，该论文从高层次描述了侧链。米勒也是该论文的合著者.

侧链如何工作

侧链的一个重要组成部分是简化的支付验证（SPV）证明，该证明表明令牌已被锁定在一个链上，因此验证者可以安​​全地解锁备用链上的等效值。但是要使用侧链，SPV证明必须足够小，以适合单个币库交易，该交易会向矿工奖励新币。 （不要与Coinbase公司混淆。）

在Blockstream研究人员发布论文时，他们知道他们需要压缩的SPV证明才能使侧链正常工作，但是他们尚未开发其背后的加密技术。因此，他们概述了一般性的高级想法.

《 Blockstream》论文描述了两种类型的双向销钉：对称的双向销钉，其中两条链都独立于自己的采矿；和不对称的双向钉，侧链矿工是父链的完全验证者.

在对称双向挂钩中，用户将其比特币发送到一个特殊地址。这样做会锁定比特币区块链上的资金。该输出将锁定大约六个区块（一小时）的比赛时间，以确认交易已通过，然后创建SPV证明以发送到侧链.

那时，带有SPV证明的相应交易出现在侧链上，验证钱已被锁定在比特币区块链上，然后具有相同账户值的硬币在侧链上被解锁。.

硬币被花掉并换手，以后又被送回主链。当硬币返回主链时，该过程重复进行。它们被发送到侧链上的锁定输出，等待时间过去，并且创建了SPV证明并发送回主区块链以解锁主链上的硬币.

在不对称的双向钉中，该过程略有不同。从父链到侧链的转移不需要SPV证明，因为侧链上的验证者也知道父链的状态。但是，当代币退还给父链时，仍需要SPV证明.

搜索紧凑型证明

在侧链中，紧凑的SPV证明需要包含链中所有区块头的压缩版本，在整个比赛期间，资金都将从创始区块中锁定，而交易数据和其他一些数据也是如此。这样，SPV证明也可以被视为特定输出的“工作量证明”.

精简SPV证明的灵感来自类似链表的结构，称为“跳过清单开发于25年前。在将此结构应用于紧凑的SPV证明时，诀窍在于找到一种在保持较高安全性的同时跳过块头的方法，以使对手无法伪造证明.

在解决问题时，Blockstream向Miller展示了其侧链论文的早期草稿，后者已经考虑了紧凑型SPV几年了.

2012年8月，在BitcoinTalk论坛上题为“高价值哈希公路,” Miller描述了一个“ merkle跳过列表”的想法，比特币轻量级客户端可以使用它来快速确定最长的链并开始使用它。在那篇文章中，他将数据结构的重要性描述为“绝对错开”。

当Miller仔细阅读Blockstream草案时，他在白皮书中所述的紧凑SPV证明中发现了一个漏洞。随后进行了讨论，但他们“在不影响效率的情况下找不到解决该问题的方法，”米勒说.

Miller对Blockstream论文的非凡贡献最终成为附录B中的几段，描述了创建紧凑的SPV证明所面临的挑战.

该部分写道：“应该可以在仍然证明工作量不变的情况下，极大地压缩头列表，但是，”优化这些折衷方案和使安全性保证形式化对于本文以及正在进行的工作主题均不适用。 ”

正在进行的工作停留了三年.

使其非交互

在随后的这段时间里，IOHK的研究人员开始对侧链产生了更大的兴趣。卡尔达诺（Cardano）的计划正在形成，这是IOHK与之建立的新的权益证明区块链.

卡尔达诺将分为两层：2017年9月启动的结算层（将保留货币供应）和智能合约层。这两个层将是两个启用侧链的区块链。这样，结算可以保持简单和安全，免受智能合约层可能发生的任何攻击。但是，如果IOHK要让卡尔达诺按预期工作，就需要解决侧链问题.

2016年2月，当时雅典大学的教授Kiayias和他的两个学生Nikolaos Lamprou和Aikaterini-Panagiota Stouka发布了“具有亚线性复杂度的工作量证明”（PoPoW）.

该论文是第一个正式提出紧凑型SPV证明的文件。只是，本文中描述的证据是交互式的。但是，要为侧链工作，它必须是非交互式的.

在交互式证明中，证明者和验证者进行来回对话，这意味着可能会进行不止一轮消息传递。相比之下，非交互式证明将是一个简单，简短的文本字符串，可以完美地适合区块链上的单个交易.

PoPoW论文发表在 比特币’16, 与国际金融密码学协会（IFCA）的金融密码学和数据安全会议相关的研讨会。参加会议的米勒与Kiayias接触并分享了使协议非交互性的想法.

Kiayias告诉我们，这是一次“不错的观察” 比特币杂志, 但是确保证据的安全性“一点都不明显”，并且需要大量工作.

刚开始在Kiayias领导下攻读博士学位的Zindros也参加了会议，他的论文需要一个主题。 Kiayias认为很合适，“所以我们三个人坚持不懈，将PoPoW协议及其安全性证明适应了非交互式环境，” Kiayias说.

2016年10月，Kiayias正式 加入IOHK, 一年后，Kiayias，Miller和Zindros发布了“工作量证明的非交互式证明”，在侧链首次在比特币论坛上被讨论五年后，介绍了紧凑的SPV证明.

“如果是交互式的，我不知道它是否会起作用；有了非互动的证明，它真的很流畅。”辛德罗斯告诉我们 比特币杂志.

还有更多工作要做

即使使用NiPoPoW，侧链仍未完全指定。仍然存在几个问题，包括可以制作多小的证据？将事务锁定在一个链上之后，需要花费多少时间才能花在另一个链上？并且，有可能将令牌从侧链直接移动到另一侧链?

IOHK首席执行官查尔斯·霍斯金森（Charles Hoskinson）在接受采访时说：“仍然需要定义许多理论。” 比特币杂志.

此外，尽管NiPoPoW旨在用于工作量证明区块链，但有些人认为，如果区块链要在全球范围内大举取代，那么未来将取决于诸如Ouroboros，Algorand或 白雪公主, 承诺比比特币更节能.

特别是，如果基于Ouroboros的Cardano能够按计划工作，则IOHK研究人员仍需要发现非交互式的股权证明（NiPoPoS）.

霍斯金森很有信心。他说：“我们绝对可以做到这一点。” “我们绝对可以拥有NiPoPoS。问题是它将达到多少兆字节或千字节？我们可以将其降低到100 KB吗？这确实是个问题。”