最近在研究些比特幣網路的擴展專案，發現了一個很有趣的專案：Liquid Network。這個專案是由 Blockstream 開發的，目的是提供比特幣的即時交易，並且支援更多的功能。這篇文章將會介紹 Liquid Network 的基本概念，以及它的優點和應用。
背景
為什麼側鏈是必要的？
網路擁堵
比特幣網路隨著使用者增多，交易量也不斷增加。然而，比特幣的區塊大小有限，每個區塊只能容納有限的交易。這導致了交易的延遲和手續費的上漲。
舉個生活化的例子： 你可以想像比特幣網路是一條馬路，每 10 分鐘只能通過 100 輛車，但現在有 10,000 輛車想通過，怎麼辦呢？這條馬路的管理員很現實：你給越多錢，他就會把你排在前面，讓你早點通過。如果你不想等，就得支付更多手續費。 即使你很有錢，急著想在 1 分鐘內到達目的地，抱歉，再多錢也沒用，因為這條馬路的速度就是如此，你只能等。
這就是為什麼「側鏈」（如 Liquid 網路）變得如此重要。側鏈是與主鏈並行運作的技術，目標是提升交易效率和功能，而不改變主鏈本身的協議。 可以把它想像成在主幹道旁邊蓋了一條快車道，處理更多的交通流量。我們可以在需要時將車輛（比特幣）移到這條快車道進行更快、更便宜的交易，然後在適當時機將車輛移回主幹道。
主鏈升級的複雜性
對比特幣核心協議的直接升級非常複雜，經常會面臨社群的抵制，且存在風險。過去，這種情況甚至導致了比特幣社群的硬分叉和分裂。這就是為什麼像 Liquid 網路這樣的側鏈成為增強比特幣功能的更實際選擇，因為它們可以在不改變主鏈的情況下進行創新和改善。
什麼是 Liquid Network？
Liquid Network 於 2018 年 9 月推出，是一個基於側鏈的比特幣結算網路，專門用於更快且更隱私的交易。它與比特幣主鏈並行運作，允許用戶將比特幣移動到 Liquid 側鏈，以便進行更快和更便宜的交易。 完成後，用戶可以將比特幣移回主鏈。
優勢：
- 更快的交易：Liquid Network 每分鐘處理一次區塊，而比特幣主網平均每 10 分鐘處理一個區塊。代表在 Liquid Network 的交易確認速度更快，對於需要及時操作的場景非常重要。
- 較低的費用：Liquid Network 的交易費用顯著低於比特幣的交易費用，降低一百倍以上。且 Liquid 不需要挖礦，因此交易費用不會受到挖礦難度或網絡擁堵的波動影響。
- 隱密交易：Liquid Network 使用了隱密交易技術，隱藏了交易的資產數量和類型，提供了更強的隱私保護。對於希望保持財務活動私密的企業和交易者特別有利。對於一般使用者而言也是如此，應該很少人會希望自己的存款被別人知道。
- 發行新資產：Liquid Network 允許用戶發行新的資產，例如穩定幣和證券代幣，這讓企業可以自行創建和管理自己的數位資產。
運作原理
雙向錨定系統 Two-way Peg System
在比特幣主網和 Liquid Network之間移動 BTC 涉及兩個關鍵步驟：Peg-in 和 Peg-out。
(image source: Blockstream)
Peg-in：
- 用戶將 BTC 從他們的主網錢包發送到 Liquid Network 上的特定地址。
- 這些比特幣將被鎖定在由 Liquid 聯盟控制的多重簽名錢包中。
- 等值的 Liquid 比特幣（L-BTC）將發行給用戶，並顯示在 Liquid Network上。
Peg-out：
- 用戶將 L-BTC 發送到 Liquid Network 上的指定地址。
- 等量的 L-BTC 將在 Liquid Network 上被銷毀。
- 對應的 BTC 將從多重簽名錢包中釋放，並發送到用戶的主鏈比特幣地址。
目前有多個平台可以協助進行 Peg-in 和 Peg-out 操作，包括 Sideshift、SideSwap 和 Aqua Wallet。之後有時間在另一篇文章中會介紹如何使用這些平台進行操作。
聯盟共識 Federated Consensus
與比特幣的去中心化工作量證明共識機制不同，Liquid Network 依賴於「聯盟共識」模式運作。 由一個由 67 個成員組成的聯盟運營，其中 15 個成員充當「功能節點」。
這些功能節點負責以下關鍵任務：
- 簽署區塊：不依賴於礦工，功能節點輪流提議並簽署 Liquid 網路上的新區塊，從而實現更快的區塊時間。
- 管理錨定過程：他們監管並確保比特幣進出網路的錨定過程安全，保證 L-BTC 與比特幣 1:1 的支持比例。
這種聯盟模型與比特幣的去中心化方法有顯著不同，並引入了對聯盟成員的信任要素。然而，Liquid Network 通過多重簽名和聯盟成員間的相互制約，旨在在安全性、效率和去中心化之間取得平衡，減少對單一實體的信任需求。
比較
Liquid 網路 vs. 閃電網路
Liquid 網路和 Lightning 網路都旨在解決比特幣主鏈的擴展性問題，但它們屬於不同的技術範疇並針對不同的需求：
| 功能 | Liquid 網路 | 閃電網路 |
|---|---|---|
| 類型 | 側鏈（Side Chain） | Layer-2 解決方案 |
| 目的 | 更快的交易結算、資產發行 | 即時微型支付 |
| 交易規模 | 適合處理較大的交易 | 適合處理較小的交易 |
| 交易速度 | 約 1 分鐘區塊時間 | 近乎即時 |
| 隱私性 | 隱密交易技術隱藏資產數量與類型 | 提供有限的隱私 |
| 去中心化 | 聯盟運營，依賴功能節點進行共識 | 更去中心化，通過支付通道網絡運作 |
閃電網路（Lightning Network） 基於支付通道的概念，兩個用戶之間建立一個通道，允許他們在不觸及主鏈的情況下進行多次雙向交易。當通道關閉時，最終的交易結果才會被提交到主鏈。這使得交易速度接近即時，手續費極低，非常適合小額、高頻交易。
Liquid Network 作為一條側鏈，允許資產在主鏈和側鏈之間轉移，並在側鏈上進行交易。它的區塊時間固定為 1 分鐘，適合較大額的交易和資產發行。此外，Liquid Network 支持隱密交易和多種資產類型，適合機構投資者和交易所的需求。
總結來說，閃電網路更適合日常的小額支付，如購買咖啡或支付小費；而 Liquid Network 則適合需要快速結算和高隱私性的較大額交易，如交易所之間的結算和機構投資。
結論
Liquid Network 為強化比特幣網路提供了一個有吸引力的解決方案，尤其是針對處理大規模交易的企業與機構。它的優勢包括更快的交易速度、較低的費用和更高的隱私性。需要注意的是，由於聯盟共識模型，去中心化程度會較低。但這基本上是區塊鏈三難困境(trilemma)，必然有所取捨。
區塊鏈三難困境是指去中心化（Decentralization）、安全性（Security）和可擴展性（Scalability）。