1. 概念
侧链这一术语在Adam Back等人2014年左右的论文《用楔入式侧链实现区块链的创新》被首次讨论。论文描述了“双向楔入侧链”，这种机制通过证明你已经“锁定”了一些你拥有的货币，从而允许你在一个侧链内操作一些其他的货币。 这里要澄清一个误解。侧链能增加规模，但是这不意味着扩展性。侧链在提升扩展性上并不比增加区块体积优秀。侧链带来的是实验的能力。能够建立以不同的，甚至可能更好的技术为基础的网络。
2. 术语
checkpoint：检查点，侧链定期向主链发送merkle root
two-way-peg:双向楔入，在主链锁定一部分token，而允许在侧链拥有其他的token
zk-SNARKs：零知识证明
3. plasma
Plasma是参考雷电网络，并将其拓展到任何Tx的layer 2 扩展方案，目的是引导大家只将安全级别很高的部分放置在main chain上，其他低安全级别的部分放置在side chain/off-chain上面完成，参考：https://www.bitrates.com/news/p/plasma-design-space-for-custom-blockchains-extending-off-the-ethereum-blockchain
主链和侧链的交互
通过smart contract交互
Plasma内部是一个tree of blockchain
Plasma MVP
参考
https://www.jianshu.com/p/b79eabd4e2a1
https://blog.csdn.net/ITleaks/article/details/82863285
https://ethresear.ch/t/minimal-viable-plasma/426
关键点：
1. 使用merkletree和 UTXO的存储方式
2. Priority queue：提交exit的时候先放入链中，先入的先处理，防止用户退链的时候，operator也提出退链
3. 利于攸关者的挑战：所有的退出请求都在队列中保留7天，如果有人挑战成功则退出失败
数据结构如下：
Block 只包含hash root和时间戳
struct PlasmaBlock {
bytes32 root;
uint256 timestamp;
}
transaction 是经典的UTXO格式
class Transaction(rlp.Serializable): fields = [
('blknum1', big_endian_int),
('txindex1', big_endian_int),
('oindex1', big_endian_int),
('blknum2', big_endian_int),
('txindex2', big_endian_int),
('oindex2', big_endian_int),
('cur12', utils.address),
('newowner1', utils.address),
('amount1', big_endian_int),
('newowner2', utils.address),
('amount2', big_endian_int),
('sig1', binary),
('sig2', binary),]
SubmitBlock： 完成合约内交易后，child chain（plasma contract作为root chain， 其他区块链作为child chain来实现）调用该接口提交交易的hash root 和timestamp到plasma block chain。
Deposit: 实现从主链向合约转token的操作，计算操作的hash root，写入plasma block，如下：
bytes32 root = keccak256(abi.encodePacked(msg.sender, address(0), msg.value));
startDepositExit：存款人从合约中提款到主链，输入block index和amount后计算hash 和plasma block中的root比对，如果一致加入到exit 链中。
startExit：如果存款人转账给A，A提款到主链，需要携带交易所在的block num和merkle proof，合约计算后如果一致加入到exit链中
challengeExit：挑战提款，如果之前A转账给B后，A就发起了startExit/startDepositExit,由于合约无法校验最终的token属于谁，所以需要先放入exitPriority queue，等待7天如果没人挑战就退出，否则B发现后（通过监听退出消息得知）使用该接口，输入A转账B的交易信息后，合约校验无误后，删除A的退出请求。
Plasma CASH
参考
https://blog.csdn.net/ITleaks/article/details/83106336
https://ethresear.ch/t/plasma-cash-plasma-with-much-less-per-user-data-checking/1298
关键点：
用户调用deposit将主链的ETH, ERC20, ERC721代币生成coin，coin类似房产，只能整体交易，没法分割，用户在子链通过交易修改coin的所有权（更改coin的owner），可以简化验证，因为只能验证交易是否存在，没有每个用户的余额信息，所以视为整体，不把这个依赖challenge来保证。
使用sparse merkle-tree（相比标准的merkletree主要的优势是除了可以证明存在，还可以证明不存在，这样可以防止operator 构造假的block）：https://medium.com/@kelvinfichter/whats-a-sparse-merkle-tree-acda70aeb837 和coin的存储方式
数据结构如下：
struct Coin {
Mode mode;
State state;
address owner; // who owns that nft
address contractAddress; // which contract does the coin belong to
Exit exit;
uint256 uid;
uint256 denomination;
uint256 depositBlock;
}
类似MVP的PlasmaBlock
struct ChildBlock {
bytes32 root;
uint256 createdAt;
}
transaction结构不同于MVP，包含了coin的索引slot
struct TX {
uint64 slot;
address owner;
bytes32 hash;
uint256 prevBlock;
uint256 denomination;
}
submitBlock(bytes32 root)：完成合约内交易后，child chain（plasma contract作为root chain， 其他区块链作为child chain来实现）调用该接口提交交易的hash root 和timestamp到plasma block chain。
deposit：实现从主链向合约转token的操作，相比较MVP增加了uid的参数用来标识token的类型，需要将该种coin保存在合约中，并计算操作的hash root，写入child block
startExit：不同于MVP，需要携带之前的该coin的交易和现在的交易，校验这两个交易都存在后，将其放入队列当中，等待7天，如果没有挑战，就可以通过下面的withdraw方法取出，如果有挑战且成功，则将奖励发放给揭发者。相比MVP安全性更高一些
withdraw:在startExit之后没有挑战或挑战失败后，将token取出到主链，
challengeBefore：提出一个比退出区块早的证据，只能证明提出者的来源的来源是自己。
respondChallengeBefore：针对challenge，如果可以证明之后又转给了自己就是胜利。
challengeBetween：可以证明提出者的来源有问题。直接惩罚
challengeAfter：可以证明提出者后面已经消费。直接惩罚
关于 RootStock
参考
https://github.com/rsksmart/rskj/wiki
采用侧链+公证人的方式实现，流程如下：
用户A转账到federator账户（多签账户）
Federation账户通过钱包内置功能调用rsk-chain的bridge的智能合约的方法（receiveHeaders和registerBtcTransaction）将SPV证明发送过去
Rsk-chain，收到receiveHeaders之后保存header信息，建立一个BTC的header链（类似钱包），收到registerBtcTransaction后解锁对应固定汇率（1：10）的SBTC，并使用用户A的公钥生成账户（这样用户A可以直接控制），将SBTC存入到该账户下
用户A想要从rsk-chain取回BTC，需要调用智能合约方法releaseBtc，销毁对应数量的SBTC
在federator的BTC账户下投票（钱包是通过注册的消息得知），确定将对应余额返回给用户A的BTC账户。
可以看出通信的关键在于federator账户的钱包。
关于BTC Relay
请参考
https://github.com/ethereum/btcrelay
BTC Relay是带有Bitcoin SPV钱包功能的以太坊智能合约，包括 Relayers社区成员：Relayers为BTC Relay提供新的比特币区块头（header），当交易在区块链进行验证或者区块头被检索的时候，Relayer会获得一笔手续费作为奖励，Relayer提交区块头的这种循环——然后处理比特币支付和奖励Relayer手续费的应用程序——使系统能够自立和自治，如下图：
BTC-Relay使用场景举例
1. Alice和Bob同意使用在以太坊上的BTCSwap合约来进行交易，Alice要买Bob的eth，Bob先把他的 eth发送到BTCSwap合约
2. Alice向Bob发送bitcoin，
3. Alice通过bitcoin的交易信息以及BTCSwap合约地址来调用btcrelay.relayTx()，btcrelay通过verifyTx接口验证这笔交易通过后就触发BTCSwap合约里面的processTransaction方法
4. BTCSwap合约在被触发后确认这个btcrelay地址是一个合法地址，然后释放之前Bob的eth
大致流程图如下：
可以看出该方案中，bitcoin和ethereum的通信时依靠转帐者调用合约实现的，并且严重依赖relayer不断通过bitcoin的header。
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