学习状态通道，Part-5：广义状态通道

Part-1：支付通道
Part-2：App 定制型状态通道
Part-3：多跳交易/中心辐射通道
Part-4：账本通道和虚拟通道

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注意：阅读本文需要一些 App 定制型状态通道的背景知识。如果你不熟悉 App 定制型状态通道的话，先读本系列 Part-2，它能给你提供一个很好的概览。

什么是广义状态通道？

广义状态通道的意思是，用户可以用同一个通道做多种不同的事情。

广义状态通道有何意义？

没有状态通道，任何以太坊上的 App 都必须承担高额手续费，忍受延迟，因为 App 高度依赖于链上交易。使用 App 定制型状态通道，我们可以创建更经济更高效的 App ，用户只要在启动和关闭 App 时支付就可以了。广义状态通道更进一步地改善了这种情况，用户只需要在关闭 App 时支付。

注意：当我说“支付”的时候，我的意思是向链上提交交易。

广义状态通道

在技术上，要开启广义状态通道，所需要求与 App 定制型状态通道一般无二：一个足够强大的多签钱包就足够了，参与者用于锁住状态。区别在于，用户无需为每一个应用都“安装”链上组件——即便要使用多个应用，该多签钱包也将是用户所需的唯一链上组件。

App 定制型状态通道（回顾）

鉴于在部署链上组件这一点上差别极大，我们先回顾一下我们在前面的文章中讲到的内容。在前文中，我们遵循下列步骤在多方间打开一个 App 定制型状态通道：

1. 与相关方一起，部署一个多签钱包，把规则集（用来解析发送给钱包的交易）加到链上。
2. 在他们进行不同的操作时，在参与者之间广播已签名的消息。
3. 当参与者准备好开启或退出通道时，他们会把所有参与者签名的最新状态提交到多签钱包，多签钱包根据内置的规则集，决定如何在参与者之间分钱。

这种配置看起来就是下图的样子：

-在任何时候，Bob 和 Alice 都可以把双方都签过名最新状态提交到多签钱包，来配置通道。-

注意，上述过程所用的多签钱包只支持符合其内置规则集的 App 。再次强调，广义状态通道通过“反事实实例化（Counterfactual Instantiation）”扩展了 App 定制型状态通道的功能：允许新的 App 安装在现有的状态通道中。

反事实实例化

反事实实例化是一个通道内成员同意接受链下智能合约约束过程。这是一个比较奇怪的概念，因为它意味着“链下代码即法律”（给 Liam Horne 点小费吧，这是他提出的），一下是一个简单的例子：

- So Easy （作者你是认真的吗？）-

要创建广义状态通道，我们唯一需要的就是一个多签钱包。我跟阿剑各往钱包了存了 5ETH，并且决定要在我们之间创建一个支付通道。所以，我们在链下创建了一个支付通道，并且都对合约代码签过了名，同意在关闭通道时部署它。我们同样也对基于已部署的支付通道的最终状态、发往多签钱包的条件支付请求签了名。

那么，使用同样的方式——所有参与者都签名，我们不仅能保证状态的可信，也能保证代码的可信。所以，只要我们都签署了代码，我们就可以像该代码已在链上部署的那样，放心地签署相关的状态。两种方式最主要的不同就是，我们只需要在想要结算状态通道时部署代码。

那么，当我们想结算时的时候，我们需要：

1. 部署支付通道合约
2. 向该合约提交所有参与者签名的最新状态
3. （基于支付通道的余额）将条件支付请求提交给多签钱包
4. 多签钱包给各参与方支付

那么，反事实实例化使我们可以假设链下代码已经被部署到了链上，并据此行动；因为我们可以在任何时候部署上链并提交最新状态。但是，这就有个问题——我们如何在没有链上地址的情况下签署状态转换？这就是注册合约的用武之地！

注册

从比较抽象的层面上讲，注册器智能合约允许我们做以下操作：

• 基于合约字节码，创建一个链下地址（cfAddress）
• 部署智能合约，并把 cfAddress 和链上地址进行映射
• 通过 cfAddress 执行链上合约代理调用

注册合约伪代码：

contract Registry {
  mapping(bytes32 => address) resolver;
  function cfAddress(bytes code) returns (bytes32) { ... }
  function deploy(bytes code) { ... }
  function proxyCall(Registry r, bytes32 addr, bytes data) { ... }
}

所以，如果你想部署一个合约，你需要用交易调用 deploy 函数，并以合约的 initcode（初始码）作为参数（一般来说，它是与 ABI 编码的构造函数参数连接的合约构造函数字节码）。这个函数把智能合约部署到链上，并且把合约地址加到注册映射表中。

以这种方式，你可以通过注册表中的解析器创建相互引用并互相依赖的链下合约。那么，要是想让我们上述例子中的通道运行起来，我们就得通过注册合约来部署支付通道，在多签钱包的条件支付中解析出支付通道的地址。

依赖

注册合约允许我们做的就是可以建立互相依赖的链下合约，就像合约 A 依赖于合约 B，只有在 B 最终确定之后，A 才能确定（条件层级确定性）。

-以上我们可以看到，除非 Nonce 合约确定了，否则 PC 合约无法确定。-

你看，上面是一个比较基础的例子，我们要求当前合约基于另一个合约的布尔条件值。我们可以扩展这个条件，允许所谓的“原子状态转换”。

原子状态转换

根据这种层级的依赖结构，我们可以进行原子状态转换，转换的同时，伴随着一些合约生效，一些合约失效。下面例子表明，一个 10 ETH 的支付通道，基于 nonce 值，转换为一个 8 ETH 的支付通道，加一个 2 ETH 的扑克游戏。

-合约的有效性基于 nonce 值-

如果支付通道的双方都同意用支付通道里的 2 ETH 来创建一个扑克游戏，他们可以签署支付通道的余额更新变化，从（5，5）到（4，4），同时签署一个内置 2 ETH 的扑克合约，nonce 合约的 nonce 值是 4 的时候，这两个合约才会生效。

-基于新 nonce 值的原子状态转换-

当支付通道的双方都签署了支付通道和扑克合约的条件更新之后，他们可以签署 nonce 合约，使得 nonce 值加 1。一旦 nonce 值更新为 4，旧的支付通道状态就会失效，同时扑克合约和新的支付通道状态就会生效。

有原子状态转换，代码升级就会变得容易。如果之前支付通道的参与双方想修复代码中的 bug，他们可以在更新余额的时候修复代码。当更新 nonce 值后，之前有 bug 的代码就失效了。

下面有个例子，这就是基于“根 nonce”合约的一系列反事实合约：

根据这种架构，我们可以通过一个“根 nonce”合约有条件地更新所有链下合约的有效性。这允许我们可以根据参与方的需求，迭代地从状态通道中添加和删除链下合约。

配置通道

假设我和阿剑想玩四子连珠的游戏。我们将会这样做：

1. 部署根 nonce 合约、ETH 支付通道（PC）、ETH 条件支付通道（CPC）和四子连珠智能合约
2. 向四子连珠游戏提交最新的签过名的状态
3. 基于四子连珠的游戏规则确定 CPC
4. 基于 CPC 确定 PC
5. 向多签钱包提交已签名的条件支付（基于 PC 的最终确定状态进行支付）

因此，我们可以一直开启其他状态通道，甚至允许我们重用已经部署在链上的四子连珠游戏的代码。下一次我们想要玩游戏的时候，我们只需要对游戏状态进行签名，然后提交到已经部署好的智能合约上。唯一需要实现的是取消现有链上代码的确定性，这是一个实现细节。

注意：你不需要像我展示的四子连珠、CPC 和 PC一样，为你的合约加上这么多的依赖。无论你希望怎么做，这都取决于你和你状态通道中的伙伴。

现在，假设阿剑的朋友 Hunter 想跟阿剑玩四子连珠游戏，但是他只跟我开了一个状态通道，这时候 Metachannels 就可以派上用场啦。

Metachannels

Metachannels 是状态通道上的虚拟通道（参见本系列 Part-4）。要创建一个 Metachannels，你需要两个想交互的参与者，他们各自有一个状态通道，并且通道的另一方是同一个人。两个参与者同意创建一个新的合约，通道另一方（即共同的中心）会与他们一起创建一个代理合约，指向两个参与者的新合约。看起来就像下面这张图：

-广义虚拟状态通道 = Metachannels ！-

我们可以无限地扩展这个模型，让我们想跟谁玩四子连珠，就能跟谁玩。

广义状态通道的优点

• 引导——因为我们所需要的只有一个多签钱包，我们可以很容易在链上现有的多签钱包中选择一个开始开发。
• 隐私——除了参与者之外，没有人知道状态通道内发生了什么，对于外部世界来讲，参与者之间只有一个多签钱包。
• 可升级——如果链下代码中有 bug，所有参与者可以通过链下的操作修复 bug，不需要进行任何链上操作。
• 可重用——这种方法有效地鼓励了通用链上库的形成，让所有状态通道都可以引用。

谁在开发广义状态通道？

这篇博文是 Liam Horne 在 7月的 Binary District 的 “Off the Chain” 研讨会上的演讲总结。Liam 是 Counterfactual 团队的一员，致力于“开发有实践意义的工程，让状态通道在实际应用中发挥作用”。如果你有兴趣了解更多他们的研究，或是使用他们的架构/设计模式，我在下面列出了他们的网站和 GitHub 连接。

Part-6：反讹诈

在我下一篇博文中，我将会深入讲解状态通道中的反讹诈。讹诈即是说参与者向通道提交一个对自己更有利的较早状态。博文的焦点是 Pisa.

深度阅读

我非常鼓励大家看完 Binary Distric 的研讨会，他们是我目前找到的这方面的最好的资源。

• Binary District 的 “Off the Chaind” 研讨会——第一天
• Binary District 的 “Off the Chaind” 研讨会——第二天
• Counterfactual 的网站
• Counterfactual 的 GitHub

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链接: https://medium.com/blockchannel/state-channels-for-dummies-part-5-6238f83f8da3