1.區(qū)塊鏈跨鏈技術誕生背景及發(fā)展歷程

1.1 什么是跨鏈?

區(qū)塊鏈技術經過10來年演進，已經被認為是可以參與未來可信社會構建的重要基礎設施。但是現(xiàn)實的社會中包括許多行業(yè)和不同的經濟領域。把整個現(xiàn)實世界中的各個行業(yè)都套用區(qū)塊鏈是不現(xiàn)實的，也是不合適的。不同行業(yè)、不同經濟領域的商品可以通過市場實現(xiàn)價值交換。每個區(qū)塊鏈系統(tǒng)都是一個獨立的價值經濟體系。區(qū)塊鏈跨鏈技術是連接獨立區(qū)塊鏈的樞紐，承載著不同價值體系的區(qū)塊鏈之間的交換功能。價格是交換貨物的前提，價格由商品本身的價值決定，受供需關系的影響，供需關系又建立在市場之上。為了實現(xiàn)不同區(qū)塊鏈上的價值交換，區(qū)塊鏈通過跨鏈為每個獨立區(qū)塊鏈中的價值交易市場提供跨鏈契約服務。每個區(qū)塊鏈是一個獨立的賬本，兩個不同的區(qū)塊鏈對應兩個不同的獨立賬本，兩個賬本之間沒有關聯(lián)關系。跨鏈這個技術，打通不同賬本之間的障礙，允許價值跨越不同區(qū)塊鏈進行流轉。本質上，價值不能在賬間轉移。但是對于一個特定的用戶來說，一個區(qū)塊鏈中存儲的價值可以轉化為另一個區(qū)塊鏈價值，從而實現(xiàn)了價值的循環(huán)。

1.2 誕生的背景及發(fā)展歷程

隨著2008年比特幣誕生以來，區(qū)塊鏈技術已經有了非常廣泛的發(fā)展，截止目前世界各國至少有上千種區(qū)塊鏈項目。區(qū)塊鏈給人們提供了解決數(shù)據(jù)孤島，傳遞信任價值等能力，但是一個個不同生態(tài)的區(qū)塊鏈項目建立之后，人們發(fā)現(xiàn)這些區(qū)塊鏈又變成了新的數(shù)據(jù)孤島。不同的區(qū)塊鏈基于不同的共識算法，數(shù)據(jù)結構，安全算法，賬本類型導致其不存在互通的能力。這時候不可避免的會提出一個新的問題：鏈與鏈之間怎么進行價值交換?跨鏈互通后能否在無第三方的情況下繼續(xù)維持資產的原子交換，并且保證數(shù)據(jù)的一致性及全流程可信呢?那為了解決上面碰到的問題，跨鏈技術就應運而生了。

首先回顧下區(qū)塊鏈跨鏈技術發(fā)展歷史，以及其發(fā)展的幾個重要階段。從技術上來說跨鏈主要包括下面三種模式，哈希鎖定技術，公證人技術以及中繼鏈。這幾種技術的主要發(fā)展歷史如下圖1所示。

圖1 跨鏈技術發(fā)展歷史年表

2008年Nakamoto發(fā)表了《Bitcoin：a peer-to-peer electronic cash system》報告，通常被當做區(qū)塊鏈技術發(fā)展的起源事件，從此在相當長的一段歷史時期，區(qū)塊鏈都是基于單鏈發(fā)展的。慢慢的，單鏈出現(xiàn)多種形態(tài)和類型，同時出現(xiàn)不少受限于出塊時間，區(qū)塊大小限制及無法用智能合約解決的實際問題。在2012年瑞波實驗室提出了一個叫做InterLedger的協(xié)議來解決不同區(qū)塊鏈系統(tǒng)之間交互和協(xié)作問題，Interledger作為最初公證人機制的代表。2013年5月，Herlihy在BitcoinTalk論壇上提出atomic swap這一概念，也就是針對跨鏈交易過程中，其子交易要么同時發(fā)生，要么不發(fā)生，不會有第三種狀態(tài)存在。這也就演進成了一種主要跨鏈技術，hash鎖定。2014年10月，BlockStream首次提出了側鏈的概念，利用雙向錨定機制實現(xiàn)加密資產按照某種匯率在主鏈和側鏈之間轉移，側鏈是首個產生較大影響力的跨鏈技術。2015年，比特幣提出閃電網絡，利用哈希時間鎖定技術，通過鏈下交易渠道，提高其交易速率。2016年，Vitalik發(fā)表了區(qū)塊鏈互操作相關報告，對互操作問題進行了深入的分析。2017年，Cosmos和Polkadot提出了跨鏈平臺的方案，通過其平臺支持兼容所有區(qū)塊鏈應用。

2. 跨鏈的目的及相關名詞解釋

2.1 目的

區(qū)塊鏈的跨鏈技術是區(qū)塊鏈實現(xiàn)互聯(lián)互通，提高其可擴展性的重要技術手段。跨鏈的目的以及想要解決的問題主要包括下面幾點：

?突破公鏈目前性能和功能瓶頸

通過上面跨鏈演進的歷史不難看出，整個跨鏈出現(xiàn)最早的原因就是為了解決比特幣，或者其它涉及代幣的價值交換以及流通的問題。區(qū)塊鏈的可擴展性三難題法則表明，其只能兼顧去中心性，可擴展性和安全性的其中兩項。并且隨著技術的發(fā)展，其交易速度和性能已經很難滿足當前的需求，盡管諸如EOS等項目稱其TPS可達百萬級，但是都是通過部分中心化節(jié)點進行驗證，跨鏈可以為其架構提供更優(yōu)化的選擇和更高的可擴展性。

?實現(xiàn)不同區(qū)塊鏈間資產的轉移

單一的區(qū)塊鏈系統(tǒng)無法獲取外部數(shù)據(jù)，使不同鏈之間或者鏈外可信數(shù)據(jù)上鏈，但是隨著技術的發(fā)展，場景越來越多的需要鏈間互操作的能力。雖然說可以通過第三方部分平臺來完成一定交互，但是又會引入新的中心化節(jié)點，帶來新的不可信及安全性問題，跨鏈希望的是通過技術而不是機構或人來提供可信，可靠和高效的保障。這里需要的跨鏈互操作場景包括但不限于跨鏈支付結算，去中心化交易所，跨鏈信息交互等。

?實現(xiàn)區(qū)塊鏈上鏈資產的凍結鎖定

在一些金融場景中需要基于特定鏈上的信息對某些鏈上的數(shù)據(jù)提供凍結鎖定的能力，同時還可以設定某個資產的鎖定條件和其解鎖條件也與其他鏈的事件或者行為進行關聯(lián);

?讀取和驗證其他鏈的狀態(tài)或值.

不同類型的聯(lián)盟鏈在不同生態(tài)下構建起來，很多場景下需要在某些聯(lián)盟鏈中讀取數(shù)據(jù)用于自己當前的鏈中，例如，司法應用中跨鏈的可信取證。或在當前區(qū)塊鏈上部署的智能合約，需要依賴于其他鏈的信息和數(shù)據(jù)才可以觸發(fā)其執(zhí)行的條件，跨鏈讀在類似的場景中具有典型應用價值;

2.2相關名詞解釋

?分布式賬本技術

分布式賬本系統(tǒng)是一種只做附加操作的，特殊類型分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，適用于不可信的環(huán)境中使用。分布式賬本技術允許出現(xiàn)拜占庭錯誤，包括節(jié)點崩潰，或者無法訪問，網絡延遲或者節(jié)點的惡意行為存在。在分布式賬本系統(tǒng)中，新的數(shù)據(jù)通過事務的方式附加到每個節(jié)點的本地副本，并通過一定加密機制，保障賬本中的數(shù)據(jù)不能被隨意刪除或更改。

為了在分布式賬本系統(tǒng)中達到數(shù)據(jù)在各個節(jié)點中的一致性，每個分布式賬本系統(tǒng)都會使用共識機制。共識機制是在分布式賬本的不同節(jié)點之間協(xié)商其當前賬本有效狀態(tài)的算法。由于分布式系統(tǒng)中要達到共識，安全以及一致性方面的一些權衡，共識要么達到最終一致性，要么達到概率的最終一致性。如果所有的節(jié)點都能成功落塊，并且都存儲同樣的賬本副本，就說明系統(tǒng)達到了最終一致性。

通常來說，我們基于分布式賬本層次結構上不同設計把它分成兩類：公有鏈和聯(lián)盟鏈。在公有鏈中，任何人都可以加入分布式賬本系統(tǒng)，擁有對分布式賬本的的讀寫權限。相反，聯(lián)盟鏈的分布式賬本設計將節(jié)點排除在操作(例如，事務驗證、加入分布式分類帳)之外，因為它們使用權限模型。為了在聯(lián)盟鏈中加強易用性，性能等充分權衡了分布式系統(tǒng)相關的特性，使得這種許可模型強烈影響了共識機制的適用性，例如：公有鏈設計主要采用僅達到概率最終性的共識機制。相比之下，大多數(shù)聯(lián)盟鏈設計的共識機制要求完全最終一致性，因此，不分叉或只分叉短時間，導致只有有限數(shù)量的節(jié)點納入共識發(fā)現(xiàn)。

?智能合約

分布式賬本的設計支持了自定義軟件的部署和執(zhí)行，這種自定義的程序被叫做智能合約。智能合約允許程序代碼中通過定義規(guī)范的表達式來進行觸發(fā)交易。最初，智能合約僅限于解鎖存儲在分布式賬本上的資產(例如，使用hash鎖，時間鎖，和多重簽名)。為了增加開發(fā)人員的能動性來實現(xiàn)更富有表達力的智能合約，開發(fā)了一個圖靈完備的智能合約的執(zhí)行環(huán)境。今天，智能合約可以存儲資產，一旦滿足合約約定的條件，就可以進行交易。這些條件與存儲在統(tǒng)一分布式賬本中的數(shù)據(jù)及來自外部(鏈下)的數(shù)據(jù)有關。智能合約對于實現(xiàn)不同分布式賬本之間的原子通信也至關重要，從而實現(xiàn)跨鏈的互操作能力。

?跨鏈技術

分布式賬本之前的互操作性是指它從外部系統(tǒng)檢索數(shù)據(jù)或與外部系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的能力。跨鏈系統(tǒng)通過實現(xiàn)不同分布式賬本與外部系統(tǒng)之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，幫助實現(xiàn)互操作性的能力。通過與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換可以提高分布式賬本的靈活性，克服本身限制所帶來的性能問題，并提高分布式賬本的安全性。跨鏈組件的實現(xiàn)包含幾種關鍵技術，例如哈希鎖定，公證人，側鏈等，并且基于這些技術抽象成了一些實現(xiàn)模式，這些模式是對指定功能的抽象描述。

3. 跨鏈的幾種關鍵技術

3.1 跨鏈技術存在的難點

目前，實現(xiàn)跨鏈技術面臨的主要難點有如下 4 點。

?如何確保跨鏈交易的原子性

跨鏈交易原子性保證是跨鏈互操作的一個重點，一筆跨鏈交易在發(fā)起之后只有成功或是失敗兩種狀態(tài)，不能停留在任何中間態(tài)，但是整個流程是由多個不同區(qū)塊鏈交易組成，分別運行在不同的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，彼此都是獨立的。原子性就是保證在這一筆跨鏈交易執(zhí)行成功后，其后續(xù)跨鏈交易或費跨鏈交易都能執(zhí)行成功，如果失敗的話，當前交易可以回滾或是撤銷，不影響后續(xù)交易，整個跨鏈系統(tǒng)要保證一致性。

?如何用分布式方式驗證不同鏈的結果和狀態(tài)

跨鏈體系對于交易結果的驗證貫穿于整個跨鏈的流程中，主要包含兩個方面，一是發(fā)起跨鏈交易時寫入賬本并滿足最終確定性和真實性，另一種是在跨鏈交互過程中，跨鏈的雙方可以驗證彼此交易來源，真實性，合法性和有效性。區(qū)塊鏈需要在數(shù)學及邏輯上保證其安全可靠，至少也是全流程可信及可追溯，單個區(qū)塊鏈作為一個封閉的系統(tǒng)如何確認另一條鏈上的交易合法性是跨鏈的一個難點。

?如何保證互操作的鏈資產總和不變且獨立安全

跨鏈操作中一個很重要的點就是保證整個跨鏈交易結束后不同鏈之間的全局事務一致性，本質上來講，在這種資產交互場景，跨鏈操作也沒有讓這兩條鏈進行實質性的交換，因此這種交換不會影響單個鏈的資產總量。在資產轉移中，需要減少某個鏈上面的資產，相應的在對應鏈上增加資產，這種轉移使各條鏈的資產發(fā)生了變化，因此要保障總和，需要保障跨鏈交易的原子性，要么同時記賬，要么都不去記賬。還要考慮的資產轉移過程中的安全性，如何驗證資產轉移過程是沒有被篡改的，中間流程是不是可以被審計，安全問題是關系到跨鏈網絡的一個非常重要的問題，也就是將跨鏈流程進行可信閉環(huán)。

4)如何實現(xiàn)一個可信的跨鏈信息路由

跨鏈系統(tǒng)交互的過程需要跨鏈發(fā)起方A將其跨鏈交易發(fā)給鏈B，對于A如何找到B這個過程也是業(yè)界正在完善的區(qū)塊鏈路由系統(tǒng)，提供統(tǒng)一標準協(xié)議，支持各個鏈的注冊查詢能力

5)如何實現(xiàn)一個混合跨鏈平臺

目前，業(yè)界已經有一些跨鏈項目在研究中，例如Cosmos、Polkadot 等項目。目前的 跨鏈研究仍處于初期階段，要達到為真正的商業(yè)應用 提供一個基于同構和異構的適用于各種混合場景的互操作平臺也是一個需要解決的問題。

3.2 跨鏈涉及的關鍵技術

區(qū)塊鏈之間的價值分配存在天然的障礙。跨鏈是一個復雜的過程。它不僅要求區(qū)塊鏈中的節(jié)點具有單獨的驗證能力，而且要求去中心化的輸入，以及區(qū)塊鏈外部信息的獲取和驗證。目前，跨鏈技術主要包括：公證方案、側鏈/中繼和哈希鎖定。

?公證人

引入一方或多方可信實體做信用背書的跨鏈機制都稱為公證人機制，公證人機制是技術上可實現(xiàn)的、最簡單的跨鏈機制。在公證模式下，一個受信任的個人或組被用來向區(qū)塊鏈聲明另一個區(qū)塊鏈發(fā)生了一些事情，或確保來源正確。這些組既可以自動偵聽和響應事件，也可以在請求時偵聽和響應事件。假設Alice和Bob不能相互信任，那么Alice和Bob都可以信任的第三方就是公證人的中間人。這樣就建立了Alice和Bob之間的間接信任機制。代表辦法是Interledger，它本身不是區(qū)塊鏈系統(tǒng)，不尋求任何共識。它提供了一個頂級的加密托管系統(tǒng)，稱為“連接器”，借助這個中介，允許資金在不同區(qū)塊鏈系統(tǒng)之間流動。

?側鏈/中繼

BlockStream 在 2014 年發(fā)表了側鏈白皮書，定義了側鏈是一條能夠驗證其他區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的鏈。側鏈不是專門指某一條區(qū)塊鏈，而是指符合側鏈協(xié)議的所有區(qū)塊鏈，是相對于比特幣主鏈的概念。側鏈協(xié)議是允許比特幣安全傳輸?shù)膮f(xié)議。從比特幣主鏈到其他區(qū)塊鏈，并且可以安全地從其他區(qū)塊鏈轉回比特幣主鏈。側鏈協(xié)議的目的是實現(xiàn)雙向掛鉤，以便比特幣可以傳輸。在主鏈和側鏈之間。側鏈協(xié)議意味著比特幣不僅可以在比特幣區(qū)塊鏈上流通，也可以在其他區(qū)塊鏈上流通。側鏈/中繼的本質特征是關注不同區(qū)塊鏈之間達成一致共識。一般而言，單一側鏈模式下，主鏈不知道側鏈的存在，但側鏈必須知道主鏈的存在;中繼模式下，多鏈鏈不知道中繼的存在，但中繼必須知道多鏈的存在。

?哈希鎖定

哈希鎖定是一種依托于哈希函數(shù)的單向性與低碰撞性，同時利用區(qū)塊鏈中交易可以延時執(zhí)行的特點而產生的機制。哈希鎖定是通過對不同區(qū)塊鏈之間互操作設置不同的觸發(fā)器，通常是公開隨機數(shù)的哈希值，它起源于比特幣的閃電網絡，其關鍵技術是RSMC(可撤銷序列到期合同)和HTLC(哈希時間鎖定合同)。有下面這么一個場景，Alice和Bob可以達成一個協(xié)議：該協(xié)議將鎖定Alice BTC。在T時刻之前，如果Bob能夠向Alice顯示一個合適的R，使R的哈希值等于之前約定的值H(R), Bob就可以得到這個BTC;如果在T時刻Bob不能提供正確的R然后這個BTC會自動解凍并返還給Alice。使用哈希鎖定可以實現(xiàn)跨鏈資產的交換，但不能實現(xiàn)跨鏈資產的轉移，也不能實現(xiàn)跨鏈合同，其應用場景比較有限。

4. 跨鏈三種技術模型

?手動資產交換

手動資產交換模型是最簡單的跨鏈技術模式。手動資產交換模型遵循典型的財務交易生命周期：結算、訂單匹配、清理。

第一階段，A使用某種秘密(例如，哈希值的預映像、賬戶的私鑰)鎖定相應的分布式賬簿上的資產，從而結算新的資產交換訂單;

第二階段， A必須找到對應的交易伙伴B，最終就各自訂單的資產匯率達成一致(如32.5 Ether贈送1 Bitcoin)，在人工資產交換模型中，這種訂單匹配是在鏈下進行的，例如：由第三方或通過個人互動。A和B同意交換后，B將資產鎖定在對應的區(qū)塊鏈賬本上。

第三階段，訂單清零，實際資產交換發(fā)生。

因此，用戶A和用戶B分別交換自己的秘密，解鎖被鎖定的資產。手動資產交換模型存在一定缺陷，只能用于資產交換(不同于其他模式)，通常手動資產交換模型不采用自動訂單匹配，不需要制品，因為資產交換可以完全基于當事人的個人協(xié)議。然而，手動資產交換模型容易受到欺詐。如果A先收到B的機密，而沒有機制來反鎖A的機密，那么A可以利用B的機密來解鎖B的資產，而不需要將自己的資產轉移給B,A將不能正確完成交換。為了防止交易所伙伴進行可能導致財務損失的欺詐活動，原子性對資產交換至關重要。

?公證人模式

在公證人模式中，由可信的第三方建立不同區(qū)塊鏈之間的連接。公證人方案提供基礎設施和相關服務以利于資產轉移或類似行為(例如，執(zhí)行智能合同)。在對區(qū)塊鏈執(zhí)行操作之前，公證人必須首先同意某個操作(例如，交易承諾)在另一個已區(qū)塊鏈上執(zhí)行。例如，加密貨幣交換的情況，公證員在向區(qū)塊鏈B開出相應的交易之前，必須首先驗證區(qū)塊鏈A的交易是否成功完成，這樣，區(qū)塊鏈之間的數(shù)據(jù)交換完全由公證員管理。公證方案采用集中式架構實現(xiàn)跨鏈互操作。

公證模式可以對應一個公證員(集中公證計劃或集中交換)，也可以對應一個公證聯(lián)盟(分布式公證節(jié)點)。單個公證員可以設置并操作每個連接的分布式賬本節(jié)點。例如，當公證員決定將資產從比特幣轉移至Ethereum時，公證員會設置比特幣和Ethereum節(jié)點，管理兩個已分發(fā)賬本的交易接收和發(fā)行。公證員單獨確認事件是否發(fā)生(如交易接收)，并觸發(fā)相應的操作，為了使公證員對事件的確認民主化，增加透明度，可信第三方通常共享例如分布式私鑰或使用多簽名錢包。只有當一定數(shù)量的公證員確認該事件(例如，鎖定分布式賬本A上的資產)時，相應的操作才會執(zhí)行(例如，解鎖分布式賬本B上的資產)。

?側鏈中繼模式

側鏈/中繼，一般是連接主鏈的下級分布式賬本，如Bitcoin、Ethereum等。側鏈在技術上獨立于主鏈，因此，可以有自己的共識機制等。最初，開發(fā)側鏈是為了通過資產轉移增強現(xiàn)有分布式賬本的可擴展性。側鏈可以從主鏈讀取和驗證數(shù)據(jù)，例如，將資產從主鏈轉移到側鏈，在這種資產轉移中，若干資產被鎖在主鏈條上;資產鎖定由目標側鏈的驗證機制確認，最終解鎖(或生成)相應數(shù)量的本機token。為了能夠將資產轉移回主鏈或另一側鏈，主鏈還必須能夠驗證中繼上的數(shù)據(jù)。

?混合解決方案

除了單一的跨鏈模式，也存在混合解決方案，它結合了前面解釋的幾種模式的某些方面。例如，通過混合解決方案有助于建立雙向追溯的側鏈，假設其中一種區(qū)塊鏈設計不支持適當?shù)尿炞C機制(例如，簡單支付驗證(SPV))，在這種情況下，集成公證方案取代了特定中繼識別和驗證它的交易的能力，并讓可信的公證人提供此信息。還有一些設計，例如華為跨鏈平臺，是在中繼跨鏈方案中集成了哈希鎖定技術，并融合分布式公證人技術，把幾種主要模式混入在一起，實現(xiàn)一種復雜跨鏈解決方案，構建多異構鏈可以集成交互的場景，并保證全流程交易的原子性和一致性。

5. 跨鏈相關實現(xiàn)

目前，在跨鏈階段的區(qū)塊鏈已經慢慢完成初步探索，開始落地一些標準規(guī)范，有一些比較好的項目已經發(fā)布，這里我們重點偏重描述四個典型跨鏈實現(xiàn)。

?Corda

第一個說的是Corda這個項目，它是一個商業(yè)化的區(qū)塊鏈平臺。它通過直接的業(yè)務交換消除了商業(yè)交易之間的障礙。Corda實現(xiàn)了一個協(xié)作、開放的網絡，使公司能夠更強地相互協(xié)作、相互交流和直接交換價值。Corda使用交易形成其分布式賬本，其分發(fā)的賬本中存儲金融或商業(yè)合同所涉各方的交易信息。這些信息存儲在Corda Vault中。同時，Corda還存儲所有交易歷史，跟蹤記錄事件的歷史并獨立核實。Corda并不是跨鏈項目，而是一個分布式賬本實現(xiàn)，第一個提它主要是它的實現(xiàn)中存在跨鏈關鍵技術所包含的公證人的典型應用。Corda的交易只在參與者和公證人之間進行。公證人由交易各方共同選定，具有高度可信度。公證人負責驗證數(shù)據(jù)的有效性和數(shù)據(jù)的唯一性。使用者可以簡單地為不同的分布式帳本選擇分叉，或強制它們指向相同的驗證器并同步它們的賬本，來安全地驗證分叉交易消息。

?Polkadot

Polkadot是一種支持異構鏈并能進行多鏈鏈接的技術架構。它由許多具有潛在不同特征的副鏈組成，這可以更容易地實現(xiàn)隱私保護或形式化驗證。交易可以分布在各個鏈上，允許在同一時間段內處理更多的交易。Polkadot確保每個區(qū)塊鏈安全，并確保它們之間的任何交易都得到可信執(zhí)行。它內部一種特別的子鏈被稱為橋，通過它可以創(chuàng)建連接打通每個獨立的區(qū)塊鏈。Polkadot具有使每一個獨立的區(qū)塊鏈都可以與其他鏈交換信息的協(xié)議。Polkadot的區(qū)塊鏈協(xié)議不同于互聯(lián)網消息傳遞的協(xié)議(例如TCP/IP)，它需要確保鏈間消息的順序和有效性。這種互操作性能力通過為多個狀態(tài)機創(chuàng)建通用環(huán)境來獲得可伸縮性等。

?Cosmos

Cosmos是一個分布式的獨立并行區(qū)塊鏈網絡，每個區(qū)塊鏈都由經典的BFT共識算法Tendermint進行共識。Cosmos是一個非許可的網絡，這意味著任何人都可以在其上構建區(qū)塊鏈。Cosmos中心通過一個新的區(qū)塊鏈通信協(xié)議連接許多其他區(qū)塊鏈。該中心可以跟蹤許多token類型，并記錄每個連接空間的token總數(shù)。Token可以安全、快速地從一個空間轉移到另一個空間，而無需表現(xiàn)出兩個空間之間的交換流動性，因為所有空間之間的token傳輸都經過Cosmos中心。Cosmos不只是單一的分布式張本系統(tǒng)，Cosmos中心也不是一個封閉的花園或交互中心。而是在為分布式賬本的開放網絡設計一個協(xié)議。該協(xié)議將基于加密、經濟學、共識理論、透明度和問責制等原則，成為未來金融體系的新基礎。

4.4 Huawei跨鏈服務

華為跨鏈服務提供了一個基于跨鏈的混合方案，不僅僅包含一個通用的跨鏈協(xié)議，它的中繼側還有一個分布式賬本，記錄了跨鏈和鏈內交易，在不同區(qū)塊鏈賬本之間以分布式的方式連接和交換價值。它利用最新的密碼學理論，構建了一個非專有的跨鏈協(xié)議和一個記錄跨鏈和鏈內交易的分布式系統(tǒng)。任何區(qū)塊鏈網絡，無論是公共鏈、私有鏈還是財團鏈，都可以與華為跨鏈服務集成，建立不同分不是賬本間的連接，實現(xiàn)低成本的分布式賬本間資產轉移。

表1 跨鏈各個模式對比

6 總結與分析

跨鏈技術在這兩年開始被廣泛的關注，并被寄予厚望，人們期待它可以解決目前區(qū)塊鏈存在的種種問題，并成為萬鏈互聯(lián)的基石。目前我們看到業(yè)界中各個廠商實現(xiàn)的區(qū)塊鏈項目目方面出現(xiàn)很多新的跨鏈技術，從形態(tài)上來看，很多事在已有基礎上進行改進;有些是提出一系列新的跨鏈協(xié)議，實現(xiàn)區(qū)塊鏈之間的互通。但是主流的都是通過中繼鏈實現(xiàn)的，有些特定的跨鏈實現(xiàn)在公鏈及代幣領域應用偏多。雖然目前跨鏈的幾個關鍵技術解決一些問題，但是其方案還遠遠沒有成熟，或多或少都有一些瑕疵：

?公證人機制：公證人實現(xiàn)的跨鏈在一定程度上違反了區(qū)塊鏈去中心化的特性，通過可信的第三方中介完成跨鏈交互，支持中介將交易打包發(fā)到不同鏈上的方案，存在中心化的風險，也就是公證人作惡有修改跨鏈信息的可能。

?哈希鎖定：最早起源于比特幣閃電網絡的 哈希鎖定技術主要利用原子交換實現(xiàn)跨鏈。優(yōu)點 是通過對交換信息進行哈希運算并鎖定，可以保證交 換信息的真實性;缺點在于哈希鎖定只能做到交換， 而不能做到信息或資產的跨鏈轉移，使用場景受到很 大限制。基于哈希鎖定的資產轉移實現(xiàn)有一個窗口 期，窗口期內的匯率波動需要考慮;此外，使用哈希 鎖定需要構建多筆交易，操作復雜。

?側鏈：側鏈是一個和主鏈相對獨立運行的區(qū) 塊鏈，其運行依賴于主鏈。側鏈實現(xiàn)的技術基礎是 雙向錨定(two-way peg)，通過在側鏈和主鏈中鎖 定資產，并提供有效驗證方式，從而在其主鏈或側 鏈上生成或釋放等價值的資產。優(yōu)點是這種跨鏈實 現(xiàn)方式簡單，側鏈相對于哈希鎖定技術能提供更多 的實現(xiàn)場景;缺點是側鏈的實現(xiàn)通常需要利用智能 合約，隨著交易量的增多，智能合約內部的數(shù)據(jù)存 儲存在膨脹問題，可能會造成交易處理速度慢，甚 至出現(xiàn)交易堵塞的情況。

?中繼鏈：我們可以把中繼鏈看成是側聯(lián)和公證人機制的融合以及擴展，它能提供一個跨鏈交互的平臺或者一條中繼鏈，各種不同類型的鏈對接上中繼鏈，基于中繼鏈實現(xiàn)跨鏈交互，提高實用性和擴展性。但是其實現(xiàn)復雜，開發(fā)難度大，需要定制一套跨鏈協(xié)議來保障各個異構鏈可以順利接入，缺乏統(tǒng)一的跨鏈協(xié)議也是目前跨鏈面臨的很重要的問題。

基于上面的介紹，以及在表3中詳細對集中模式進行的分析比較，區(qū)塊鏈跨鏈技術還在發(fā)展時期，需要更加廣泛的推廣和各大廠商及業(yè)界達成共識。華為的區(qū)塊鏈系統(tǒng)采用的混合模式，規(guī)避了上面提到的缺點，集成了一套統(tǒng)一的跨鏈平臺，支持各種異構鏈的對接。希望可以打破私有鏈，公有鏈，聯(lián)盟鏈之間的節(jié)點，拓展區(qū)塊鏈的使用場景和應用便捷，使區(qū)塊鏈未來可以演進為支撐更廣泛應用的網絡基礎設施。

審核編輯：湯梓紅