KAL:详解弹性侧链网络SKALE：技术方案、跨链桥与代币经济_TOKE

原文标题：《详解弹性侧链网络SKALE：技术方案、跨链桥与代币经济》原文来源：ZKSwap中文社区

侧链是什么？这里援引BarryWhitehat对侧链的定义。

其基本含义是：由一组验证者，把一条链的最新状态提交给一个智能合约，如此推进的一类系统。这些检查点可被一个桥接合约使用，以支持用户的存款和取款。一般来说，在该组验证者之间也会有一个领袖选举流程，来决定某时某刻由谁来创建侧链区块，例如PoA权威证明算法和PoS算法。

Barry同时提到，随着一些Layer2扩展方案的成熟，可以考虑侧链如何与其他方案更好地结合。并且在一些特定场合下，侧链的特点能够大放异彩。

目前，主流侧链方案主要有：Polygon?、xDai?StableChain以及SKALENetwork。本文将梳理SKALE的技术方案、扩展包、IMA跨链桥、SKALE通证与治理以及SKALE生态发展与投融资情况。

SKALE简介

SKALE网络的定位是作为以太坊的「弹性侧链网络」，能够支持成千上万个独立区块链、侧链、存储链和其他类型子链。这些区块链都与以太坊主网相连接，并且完全兼容以太坊生态。

SKALE网络中的侧链由一组从网络节点集合中选出的虚拟子节点所运作。每一条侧链都是高度可配置的，用户可自由选择侧链的规格、共识协议、虚拟机、母链以及定制化的安全措施。

SKALE网络使用Solidity作为智能合约的编程语言，运行模型完全兼容EVM，支持主流的以太坊代币标准，同样可以通过web3.js和web3.py连接网络，以及使用Truffle和Remix等工具，实现了开发者友好。

SKALE网络构成

NFT碎片化协议Tessera（原Fractional）将逐步结束所有业务:5月12日消息，NFT碎片化协议Tessera（原Fractional）创始人Andy Chorlian发文宣布，由其创办的Tessera与NFT市场Escher将在未来几周内结束所有业务。

此前报道，NFT平台Fractional.art于2021年8月宣布完成790万美元种子轮融资，Paradigm领投。[2023/5/13 15:00:32]

图片来源：SKALENetworkWhitepaper

SKALE网络由SKALE节点和SKALE管理员两部分组成，其中SKALE管理员是部署在以太坊主网上的智能合约。SKALE管理员合约起着「入口」的作用，承担节点的创建与销毁、弹性侧链的创建与销毁、虚拟子节点轮换和SKALE奖励发放等任务。

图片来源：SKALENetworkWhitepaper

其中，虚拟子节点是弹性侧链的参与者，负责执行SKALE共识、运行SKALEEVM以及促进链间通讯。

节点的创建与销毁

潜在节点转变为SKALE网络的节点需要进行如下步骤：首先运行SKALE后台程序，由后台程序评估潜在节点是否满足网络的硬件要求；如果评估通过，潜在节点可以向SKALE管理员提交申请以加入网络。提交申请需要质押网络保证金，并提供其IP地址、端口、公钥等节点元数据；提交完毕后，潜在节点加入系统，并称为「全节点」或「轻节点」。

当节点创建后，SKALE网络会为其分配一组对等节点。对等节点将定期审查该节点的宕机时间与延迟，以此决定每个网络周期发放给该节点的奖励。

碎片化NFT藏品The Doge NFT价值跌破1亿美元:12月30日，据最新数据显示，碎片化NFT藏品The Doge NFT价值已跌破1亿美元，本文撰写时为9696万美元。该NFT价值在9月3日达到2.25亿美元高点，这意味着在三个月内价值缩水近60%。[2021/12/30 8:14:16]

如果节点想要退出网络，需要先向网络广播退出消息，并等待一段终止期。之后节点可以取回其质押的网络保证金。

弹性侧链的创建与销毁

可定制化的「弹性侧链」是SKALE的创新点之一。「弹性」意味着区块链并不是固定不变的，用户可以根据其需要，按照1/128、1/16或1/1的节点资源和3、6和12个月的时长选项，以及网络的存储容量来选择区块链的配置，并使用SKALE通证支付相应的租金。

用户将申请提交给SKALE管理员后，一条新的弹性侧链也就随之创建。

图片来源：SKALENetworkWhitepaper

如果用户支付的租金已消耗完，或是用户将其弹性侧链删除，此时弹性侧链就会被销毁。此外，用户还可以对弹性侧链的虚拟子节点进行轮换，来避免其互相勾结，确保弹性侧链的去中心化。

整体看来，SKALE的弹性侧链的创建与销毁类似于我们平时租赁云服务器的模式，即按需选择资源和按资源付费。在租金消耗完后，用户可以选择续费或是删除服务器(也即弹性侧链)。就像Docker和Kubernetes允许轻松定制且可扩展的云服务一样，SKALE的愿景是提供去中心化的「链服务」。

SKALE奖励发放

在每个SKALE网络周期结束之后，该时期内所释放的SKALE通证会平等地分配给该周期开始前参与到网络的所有节点。

MeebitsDAO在SZNS上将20个MeebitsNFT碎片化为10万枚MBBT代币:11月22日消息，MeebitsDAO在NFT碎片化平台SZNS上将20个MeebitsNFT碎片化为10万枚MBBT代币，将NFT碎片化主要为了扩大MeebitsNFT的所有权，这些NFT由Meebits创始人借出或捐赠。5万枚MBBT代币将分配给MeebitsNFT的捐赠或借出者，剩余5万枚MBBT代币将公开销售，售价0.005ETH。[2021/11/22 22:08:55]

分配给每个节点的通证数量取决于其24个对等节点中的16个(剔除最高与最低的4个指标)所提交的平均指标。由于运行时间不足/延迟而未分发给节点的通证将流向N.O.D.E基金会。

弹性侧链与共识过程

弹性侧链是由SKALE网络中的虚拟子节点组成的，这些虚拟子节点通过一种异步、无领导和可证明安全性的协议参与到区块的创建与确认。只要超过2/3的虚拟子节点验证集合处于在线状态，它们就会在链上持续创建与确认新的区块。SKALE的共识过程如图所示：

图片来源：SKALENetworkWhitepaper

区块提案

虚拟子节点需要遵照以下原则来创建一个区块提案：检查其待办交易队列；如果待办队列中的交易规格小于等于MAX_BLOCK_SIZE，则虚拟子节点取出其中所有交易加入到区块提案中；如果待办队列中的交易规格大于MAX_BLOCK_SIZE，则虚拟子节点按接收的先后顺序取出其中的待办交易，加入到MAX_BLOCK_SIZE的区块提案中；之后，根据SHA-256根节点从最小值到最大值排序的交易，虚拟子节点收集区块提案。如果待办队列为空，虚拟子节点会等待一个BEACON_TIME。如果之后队列仍为空，则创建一个不包含任何交易的区块提案。

N.Fans CMO 大岛巖：GameFi与NFT碎片化助力流动性:据官方消息，9月3日，N.FansCMO大岛巖在《HyperPay焦点》第20期，主题为“《走进元宇宙》系列：IP如何助力NFT出圈“专场AMA中提到：比起艺术品层面的NFT，GameFi能增加NFT的流动性，同时NFT碎片化可实现对NFT的拆分和价值流转。NFT+IP是相辅相成的，NFT是具有独特信息或属性的代币，无法被其他代币替代。这可以让IP与持有人建立一个有情怀的关系，将NFT的真正价值传递给IP的粉丝。[2021/9/3 22:58:29]

在某个虚拟子节点创建了区块提案后，它将按照数据可用性协议通知其他的虚拟子节点。数据可用性协议保证了信息能够传递至绝大多数的虚拟子节点。

共识与轮次

对区块提案的共识采用异步二进制拜占庭协议。目前SKALE使用来源于Mostefaouietal的ABBA协议的变体。

提案阶段结束后，每个收到提案P的绝大多数签名S的虚拟子节点A立即会在一个共识轮次R中对ABBA进行投票。协议如下：

对于每一轮R，虚拟子节点会执行N个ABBA实例；每个ABBA相当于虚拟子节点I在区块提案中的一次投票；每个ABBA以一次「是」或「否」结束共识投票；ABBA全部结束后，会有生成投票向量v，它包括每次提案的「是」或「否」。

如果投「是」的仅有一票，相关的区块提案P则被提交至弹性侧链；如果投「是」的有多票，则会用伪随机的数字R从「是」的投票提案伪随机性选出P。选出的提案对R除以N_WIN剩下的部分进行索引，其中N_WIN为投「是」提案的总数；随机数R是ABBA所有COMMON_COIN(一种随机数源)的总和。如果所有投票全是「否」，则向该区块链提交一个空的区块。所有投票都为「否」的可能性非常小，随着N的增加而降低。

一旦共识在任意虚拟子节点A上成功选出区块P，虚拟子节点将执行以下算法以确定提案，并提交至区块链。A会检查其是否收到选出的提案P；如果A未收到提案，它将向其对等的虚拟子节点提出申请，进行下载；A将对P签署一个签名碎片S，并将其发送至其他全部的虚拟子节点；A等待接收来自包括其自己的绝大多数虚拟子节点的签名碎片；A一旦接收到绝大多数的签名碎片，就会把它们组合成一个阈值签名；最后，A把P与阈值签名S一同提交至区块链。

声音 | 魏凯：解决区块链平台的“碎片化”和“孤岛化”现象，需要进行区块链标准化建设:据中国证券报报道，中国信息通信研究院云大所副所长魏凯表示，区块链技术不仅能促进银行业的发展，对于其他任何一个行业，例如制造、交通、医疗、政府、管理等，都能带来诸多益处。其关键是转变建立信任的方式，提高透明度，在这一方面，区块链技术的成本是比较低的。要解决这些困难（区块链平台的“碎片化”和“孤岛化”现象）需要进行区块链标准化建设。比如在技术领域，首先需要对区块链技术进行统一定义。在区块链架构方面，目前的调研情况显示，由于设计方式不一致，建立统一的协议仍存在困难。在技术早期发展阶段，技术标准的建立可能对于技术创新产生阻碍。[2019/4/12]

此外，SKALE的容器化结构还为dApp开发者提供了企业级性能与选项选择，旨在实现中心化系统同等级别的灵活性、可配置性及模块化特性，提供SKALE管理服务、节点监控服务、虚拟子节点调配服务，并整合了一系列的应急策略和故障恢复方案，以应对网络攻击和故障等紧急情况。

SKALE网络扩展

SKALE开发了两个扩展包：文件存储与链间通讯。

文件存储

图片来源：SKALENetworkBlog

SKALE网络的文件存储依赖于其内置的数据可用性协议，它确保了数据至少存储在每个弹性侧链2/3的虚拟化子节点上。fileStorage.js是一个npm包，用户只需几行代码即可将SKALEFileStorage集成到他们的dApp中。并通过调用uplodaFile、downloadFileIntoBrowser/downloadFileIntoBuffer、deleteFile方法来对文件进行上传、下载和删除。

SKALE网络用户可以把文件划分成1MB的「组块」，并提交至fileStorage智能合约，以连续的方式存储在每个节点的文件系统里。

链间通讯

图片来源：SKALENetworkWhitepaper

SKALE网络采用了BLS阈值签名。BLS签名算法是一种可以实现签名聚合和密钥聚合的算法，能够避免签名者之间的多余通信。

SKALE网络中的每个弹性侧链都支持该签名，藉此能够实现快速安全的链间通讯。即SKALE网络中一条独立的弹性侧链能够验证另一条弹性侧链签名并提交的区块，使SKALE网络可以实现智能合约的执行及弹性侧链之间的加密资产转换。

IMA跨链桥

图片来源：SKALENetworkBlog

SKALE于今年七月推出了IMA跨链桥，允许用户在以太坊和任意一条SKALE链之间转移支持主流ERC标准的数字资产以及通用消息数据。

如果用户需要将资产从以太坊转移至SKALE网络，IMA跨链桥会将以太坊上的资产存入到DepositBox合约中，等待10个以太坊区块的确认，之后发送一个传输请求到一个称为SKALEIMAAgent的代理，该代理将轮流调用在SKALE网络中运行的SKALETokenManager来在各自的SKALE链中处理这笔传输。

如果需要将资产从SKALE链转移到以太坊，则代币将在SKALE链上被燃烧并在以太坊主网上解锁。如果需要转移的代币是在SKALE链上铸造的，则作为转账的一部分，它将在以太坊上进行铸造，以保留该代币所有权。

SKALE通证与治理

SKALEToken代表作为验证节点参与到网络中的权力，或者作为开发者在某一段时间内部署和租用弹性侧链所获得资源的一部分。

用户以弹性侧链的形式，在一段预先确定的时间内，通过订阅模式租用资源。验证节点向网络中质押SKALE通证，然后获得运行节点、赚取交易费用和通货膨胀通证的权力。

通常来说，SKALE治理采用委托质押模型，即利益相关者既可通过质押投票直接参与治理，也可将其投票权力委托给其他的利益相关者。

SKALE所采用的默认投票模型是一种简单的少数服从多数投票。提案通常包括一个为期14天的投票阶段。超过90天「忠诚而正式质押」的SKALE通证有资格就SKALE委员会提出的关键问题进行投票。

生态发展与投融资情况

SKALE在去年6月上线了其主网的第一阶段。今年5月，在完成Denali升级后，SKALE链宣布其升级后的主网正式上线。此次网络升级将多链引入到以太坊，并为SKALE网络引入模块化架构，允许其包含本地和第三方链服务，包括文件存储、链间消息传递、Oracles、Rollups等。

并且引入了高性能App-specific，这意味着每个dApp和协议都可以在它们自己的EVM兼容链上运行，这些链与其他网络流量隔离，但会继承以太坊主网的安全性。

图片来源：SKALENetworkBlog

今年七月底，SKALE宣布了第一批在SKALE主网上运行的dApps，包括：Boot.Finance、Covey、CurioDAO、HumanProtocol、Ivy、Minds。此外，据SKALE官方消息，除了已经加入SKALEInnovator计划并正在平台上构建的dApp外，SKALE还与40多个伙伴和验证者建立了合作关系。

SKALE网络得到全球顶尖的Validators平台支持，包括01NODE、Ankr、Anonstake、AuditOne、Blockdaemon、Blockware、Chainflow、Chainode、ChorusOne、CypherCore、DokiaCapital、FigmentNetworks、FreshSkale、HashedxDELIGHT、Hashquark、Staked、Stakin、StakedWithUs、WolfEdgeCapital，以及StakingFacilities。目前SKALE网络共有48个验证人，运行160个节点。

融资方面，SKALELabs早在2019年10月宣布筹集总共1710万美元的融资额，获得了ArringtonXRPCapital、Blockchange、ConsenSysLabs、Hashed、HashKey、MulticoinCapital、RecruitHoldings等超过40个天使投资人和风投机构的支持。

小结

对比火热的Rollup扩容方案和Polygon、xDai等侧链项目，SKALE似乎显得有些无人问津。作为2017年开始运作的老牌项目，SKALE在Denalis升级的主网上线后有了一系列的生态进展，例如上线第一批dApp、与其他项目和验证者平台建立合作关系等。

随着各类扩容方案的纷纷落地，SKALE多年的积累使其技术面上有相对稳定的优势，但仍需要在生态建设方面迎头赶上。

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