类目:  区块链   

什么是链上交易和链外交易

作者:Wei
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发布 2020年12月16日 · 阅读 49 · 分类 区块链

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前言:区块链之所以被称为信任的机器,是因为链上记录的数据无法篡改,任何人都可以查看。但目前主流的数字货币,如比特币、以太坊,采用的是工作量证明,交易的数据需要多个节点进行验证。虽然安全,但是效率低下,应用范围有限。多数研究解决办法的开发者专注在区块链上,想从扩容、更新共识算法和应用新技术等方面提高区块链的效率,但在不可能三角(去中心化、安全、效率不可兼得)的限制下,更像是一种有限的努力。也有部分开发者将目光转向区块链之外,采用侧链、跨链等方式提高区块链的效率。两者都是值得关注的尝试。本文部分内容选自Bitcoin Wiki,介绍链上交易和链外交易的概念,希望对你有帮助。

链外交易的概念

链外交易(Off-Chain Transactions)指的是在区块链外完成的价值流动,链上交易(On-chain transaction)则代表在区块链上完成的交易。链上交易依靠区块链保证其有效性,而链下交易依靠其它特定方法来验证该交易有效。和链上交易一样,交易双方必须都接受验证交易的特定方法,除此之外的问题有:交易双方如何确认价值交易已经完成且无法逆转?价值交换的媒介,比如比特币和各种token,能够在未来换取有价值的东西?

对于链上交易,这些问题的答案来自于交易双方对比特币系统的信心。比如,除非获得多数哈希算力支持,没有人可以篡改一项已经完成数次区块确认的交易的交易记录。交易各方相信,现存的多数哈希算力都由诚实的“矿工”控制,他们不会试图逆转交易。

链上交易与链外交易的比较

链上交易有一些缺点,使它们应用范围有限:

01 速度

链上交易需要一些时间来积累足够的区块确认(在比特币系统中,通常为6个区块确认),以确保交易记录不能被逆转。在没有任何确认的情况下接受交易结果具有潜在风险。区块确认需要时间,而每一次的的时间并不固定。链外交易则不是需要区块确认,它可以立即记录交易的发生,且系统本身保证其不会被逆转。

02 隐私和匿名

绝大多数链上交易的记录都公开记录在区块链上,比特币交易本身并不是完全匿名的。如果第三方能够收集到足够的信息,将区块链的地址与身份联系起来,那么第三方就可以使用区块链的交易数据来确定交易的来源和去处。然而,因为链外的交易并不发生在区块链上,所以它们不需要被公开。借助诸如chaum等的项目所使用的加密技术,即使是系统本身的工作人员也不可能确定谁参与了交易。

03 成本和可拓展性

矿工在矿工费的激励下完成交易的确认。目前,由于交易的需求低,矿工费相对较小,某些交易通常(接近)免费得到确认。但实际上,对于许多应用程序,即使只收几分钱的交易费,它们都负担不起。此外,由于区块容量的限制,比特币目前每秒只能处理7次交易。这个限制将影响整个系统的可拓展性,在保持区块大小不变的前提下,想实现高可拓展性,一个解决方式是利用链外交易处理低价值的交易。

链外交易的方法

1 支付通道

迄今为止,建立一个链外交易系统的最令人期待的方法是闪电网络。闪电网络具有 Hashed Timelock Contract (“哈希的带时钟的合约”)和双向支付渠道,可以通过多个点对点的支付渠道进行安全的路由支付。在此基础上,闪电网络将形成一个网络,网络上任何一个节点都可以向其他节点进行支付,即使它们之间没有直接的通道。在此过程中,几乎不需要第三方的信任方作担保。

2 侧链

另一种潜在的链外交易技术是侧链,即将比特币交易被转移到另一条区块链上,该侧链支持其他种类的区块链与比特币的链进行交互。

3 以信用为基础的解决方案

链外交易最简单的例子可能是两个朋友在他们之间的债务上达成共识。交易是基于双方同意债务存在而发生的,它的有效性完全基于两人之间的信任。在此基础上,未来双方的交易也可以达成一致,比如一个人为另一个人买一份饭。同理,多个相互信任的交易方组成一个相互信任的价值网络。瑞波货币体系采用的便是以信用为基础的解决方案,瑞波网络中含有一个自动分类帐,记录了交易方之间的所有的债务。然而,这些债务实际上仍是基于交易双方之间的信任。该系统只负责记录债务,并不能创造出比特币或者其他有价值的物品进行价值交换。虽然理论上,多重签名技术可以保证链外交易的安全性。但是这类“加密货币魔方”的实际应用还有待证实。

3.1 可信的第三方

如果交易的发送方和接收方互不信任,或者他们希望其他人记录并保证交易,他们可以借助可信的第三方来记录和见证交易。绝大多数的传统银行和电子支付系统都是这样运作的。举个例子,在Paypal系统中,PayPal是可信的第三方,它负责准确记录所有交易,既包括在PayPal系统内交易,以及转入和转出的交易。同时,在比特币可赎回的代码系统中,也存在可信的第三方,比如mt.Gox。它们可以记录代码,并承诺将其兑换成新的代码,继而更新系统内的比特币余额,或者在链上交易比特币。此外,类似Easywallet.org的电子钱包通常也允许用户允许在系统中转移资金(依靠可信的第三方),而不需要创建一个链上交易。

此方案最大的困难在于获得信任。在比特币之外,Paypal曾经因为冻结客户的账户而饱受诟病。在比特币内部,MyBitcoin和Instawallet等电子钱包都曾因为黑客攻击和技术失败造成客户的资金流失。

3.2 审计

除非遭遇黑客攻击,目前还不存在可靠的第三方支付系统可以证明自己真正持有他们声称拥有的比特币数量。既然传统的银行和交易处理程序可以由第三方定期审计,比特币可以以加密货币独有的方式进行审计。

格里高利·麦克斯韦曾计划使用账户默克尔树的加总来审核第三方账户的比特币数量。每个比特币的“账户”都会分配一个数字,例如SHA256的摘要,这些摘要组成默克尔树。在默克尔树的每个节点上,两个叶子上的帐户余额的总和都可以被计算出来,并且这个总和将组成父节点的数据。因此,这棵树的顶端是所有账户余额的总和。

在这项技术的帮助下,如果第三方能够利用私钥签署未花费的交易输出,则可以证明他们的确持有自己声称拥有的比特币。此外,第三方还可以定期签署声明,以测试帐户当前默克尔树的加总和。

客户通过定期监测自己的账户是都被包含在这棵默克尔树中,如果不在,他们将收到索赔的提示。任何不该有的差异都会成为第三方服务存在欺诈的证据,或者至少是糟糕的记录。

3.3 证明欺诈

即使客户端和服务之间的通信协议被巧妙地设计为欺诈,同样可以向其他人证明欺诈的存在。例如,如果该服务隐藏所有通信记录,会造成交易默克尔树的不一致,这可以通过提供已签署的提示和含有签名的默克尔树路径来证明。这种欺诈证明可以自我验证,且系统中所有拥有此证据的人都可以将其进行全网公告。利用合适的软件,只要存在欺诈行为,比特币网络中的用户会利用信息容易传播、且难以遏制的本质,立即向全网进行公告 — — 这也是比特币”自卫其权”的核心概念。

总结

为什么世界需要区块链技术?因为可信的第三方一次又一次地让人失望。

泰晤士报2009/01/03财政大臣被迫考虑第二次救助银行。

2008年的金融危机过后,中本聪发布比特币白皮书,比特币最核心的创新是教会世界如何在不需要信任第三方的情况下远距离转移价值。在区块链上,交易记录无法篡改,公开透明。信用是数学问题,而不再是道德问题。

可是凡选择必有成本,区块链在保证去中心化的同时,失去了效率。效率低下则意味着其应用范围有限、无法大规模落地。而一项无法大规模落地的技术又凭什么改变世界呢?

在不可能三角(去中心化、安全、效率不可兼得)的限制下,解题思路应该更宽广,不能仅仅盯在区块链上。目前部分开发者已经将目光转向区块链外,尝试采用链外交易的方式提高区块链的效率,也是尝试的方向。

去中心化和中心化的拉锯让人想起古罗马共和国时期平民阶层和贵族之间的权力争斗。旧贵族、新贵族和平民的权力制衡维护古罗马共和国的稳定,促进国家的发展。权力制衡是古罗马留给后世的制度遗产。

同理,区块链技术是对中心化的制衡,去中心化不是目的,而是手段,真正的目的是提高人类资源配置的效率。

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