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区块链跨链方向调研

2019-02-12 11:17 编辑:btc268.com 来源:区块链资讯

  

  一、什么是跨链技术

      跨链技术可以理解为连接各区块链的桥梁,其主要应用是实现各区块链之间的原子交易、资产转换、区块链内部信息互通,或解决Oracle的问题等。

      由于每个链都是独立的、垂直的封闭体系,当前的“互联网”只是由许多彼此割裂开来的区块链“孤岛”构成,或者说,当前的区块链看起来更像是内联网。

  二、目前主流的跨链技术

  1. 公证人机制(Notary Schemes)/去中心化交易所协议。

  2. 侧链(Sidechains)/中继(RELAys)。

  3. 哈希锁定(Hash-locking)。

  4. 分布式私钥控制(Distributed private key cONTrol)。

  

  1. 公证人机制:

  1.1 公证人机制原理:

      中心化或多重签名的见证人模式, 见证人是链A的合法用户, 负责监听链B的事件和状态, 进而操作链A。本质特点是完全不用关注所跨链的结构和共识特性等。 假设A和B是不能进行相互信任的, 那就引入A和B都能共同信任的第三方充当公证人作为中介。这样的话, A和B就间接可以相互信任。

      公证人模式在许可分账领域受到很多关注,因为其既可以提供灵活共识的主要竞争者,也无需进行昂贵的工作证明或关于利益机制的复杂证明。

  1.2 公证人模式代表项目:

     1)瑞波Interledger协议。 

      Interledger方案:它本身不是一个账本, 不寻求任何的共识。相反, 它提供了一个顶层加密托管系统称为“连接者”。在这个中介机构的帮助下, 不同的记账系统可以通过第三方“连接器”或“验证器”互相自由的传输货币。记账系统无需信任“连接器”, 因为该协议采用密码算法用连接器为这两个记账系统创建资金托管,当所有参与方对交易达成共识时,便可相互交易。该协议移除了交易参与者所需的信任, 连接器不会丢失或窃取资金, 意味着, 这种交易无需得到法律合同的保护和过多审核, 大大降低了门栏。同时,只有参与其中的记账系统才可以跟踪交易, 交易详情可以隐藏起来。“验证器”是通过加密算法来运行,因此不会直接看到交易的详情。理论上,该协议可以兼容任何在线记账系统,而银行现有的记账系统只需小小的改变就能使用该协议。从而使银行之间可以无需中央对手方或代理银行就可直接交易。而且这是一个理论上可以兼容任何在线记账系统和银行现有记账系统的协议。 从而是银行之间可以无需中央对手或者代理银行。

      2)Corda

    https://www.corda.net/

      Corda是R3联盟推出的金融联盟“类区块链”技术架构。Corda中同样是用交易组成账本,但并没有区块,这个和传统区块链结构相比有很大不同。交易仅在参与方和公证人间传播。公证人是交易双方共同选择出来的,具有高度可信的特征。公证人负责验证数据的有效性和数据的唯一性。

  由于Corda选择了最高安全性的公证人模式,因此在跨账本消息处理上,变得较为简单:仅需选取不同账本的交叉公证人或者强行指向同一个公证人且让其对账本进行同步即可安全的验证跨账本消息。

    3)去中心化交易所协议OX, loopring, Kyber:

    OX的技术实现中, 引入了Relayer的概念。 Relayer可以理解为是任何实现了OX协议和提供了链下订单薄服务的做市商、交易所、Dapp等。Relayer的订单薄技术实现可以是中心化的也可以是非中心化的。Relayer从成交的交易中收取手续费获利。大致流程如下:
    . Relayer设置自身交易服务费用规则, 并对外提供单簿服务
    . Maker选定一个Relayer进行挂单创建和填充必要的订单, 手续费信息, 并用私钥签名

    . Relayer对订单最必要的检查, 并将其更新到自身的订单簿
    . Takers监看到订单簿的更新,并选中成交订单
    . Takers对选中的订单进行填充, 并广播至区块链完成最后成交。

*Looping是OX的加强版本, 可以自动完成多环路撮合交易。

    4) Kyber网络
        Kyber引入储备贡献者的角色为代币储备库提供代币, 引入了储备库管理者来管理运营储备库。储备管理者负责周期性设置储备库兑换率, 并利用储备库对普通用户提供兑换折价来获取利益。储备库与储备库之间是相互竞争对关系, 以保障给用户提供最优兑换价格。

2. 侧链(Sidechains)/中继(Relays):异步性, 资产转移

2.1 侧链的概念:

      如果一个链B能拥有另外一个链A的所有功能,则称链B为链A的侧链,链A为链B的主链。其中主链A并不知道侧链B的存在,侧链B知道有主链A的存在。

    假设区块链拥有区块Header和Body,Header中拥有Merkle树等证明信息,可以将链A的区块链头,写入链B的块中,链B使用和链A一样的共识验证方法,比如PoW验证难度和长度,PBFT验证投票等。等待链A的区块头序列之后,链B就可以通过Merkle树分支的证明信息来证明链A的数据和操作。链A、B不能直接验证对方块的状态,因为这样会形成循环,但相互只包含轻节点是可行的,这个区块链验证的逻辑可以由链协议本身或应用合约实现。

中继/测链模式的代表项目有:BTC-Relay、RootSTOck、Plokadot、Cosmos等。

 2.2 侧链/中继代表项目:

    1)中继,BTC-Relay:

    http://btcrelay.org/

    被认为是区块链上第一个侧链。其实质是一个以太坊智能合约。允许用户在以太坊区块链上验证比特币交易。

    BTC-Relay使用区块Header创建一种小型版本的比特币区块链, 以太坊Dapp开发者可以从智能合约向BTC-Relay进行API调用来验证比特币网络活动。

    其中, BTC Relay社区成员, 被成为Relayers。所有人都可以加入以太坊网络并成为一名Relayer,并且无需花费硬件或者电力。

      2)RootStock:
    是一个建立在比特币区块链上的智能合约分布式平台。 RootStock采用了“混合”安全模式, 同时包含了PoW机制和私人网络模式, 基于联合的门限签名方案实现的安全联合工作量证明挖矿机制。目标是把复杂的智能合约实施为一个侧链, 为核心比特币网络增加价值和功能。 RootStock实现了根链虚拟机(RVM), 是以太坊虚拟机的一个改进版本, 它将作为比特币的一个测链,使用了一种可转换为比特币的代币(根币, RTC)作为智能合约的“燃料”。RootStock与比特币之间采用的是双向锚定机制。RootStock的交易认证过程如下图:

    3)中继,Cosmos--“让你看到跨链的真正意义”
    Cosmos是Interchain Foundation的跨链开源项目。 Cosmos是专注于解决跨链资产转移的区块链网络, 其核心开发团队也是Cosmos所采用的Tendermint共识引擎发明者。Tendermint是一个类似实用拜占庭容错共识引擎, 具有高性能、一致性等特点。作为最早研发, 目前发展最成熟的跨链项目, Cosmos的核心开发团队早在2014年就提出来“一区块最终确认”(One Block Finality)。前文中我们说到了最终确认性的问题, Cosmos的这一技术研发可谓对跨链的发展帮助极大。

    Cosmos网络主要是两部分组成:Cosmos Hub(枢纽)和若干个Zone(分区)。每个Zone和Hub都是独立的区块链。Zone是解决特定应用需求的区块链, HUB专注于处理Zone间的跨链交易。Zone和Hub都有自己独立的状态共识。

    Hub通过去中心化的验证人组来保证安全性,验证人组有罚金托管机制, 它是多资产的分布式账本, 也就是一种多资产权益证明加密货币网络, 并负责保证各类资产在不同的Zone转移的同时, 资产总量不变。  

    Hub实质是中继链。 Zone之间的跨链通信主要是通过与Hub之间的IBC协议来实现。Zone1向Zone2做跨链消息时, Zone1先生成消息包, 并将其证明发布在Hub上, 接下来Hub会生成Zone1的跨链消息包已在Hub上的存在证明发布于Zone2, 接下来Zone2收好消息包, 并给出证明发布于Hub上, 最后, Hub再给出Zone2的收妥证明发布于Zone2,完成整个跨链消息传递。

        目前, Cosmos最经典的一个案例就是作为以太坊的二级扩容。很多年前, Cosmos就为以太坊做了一个EVM兼容底层已经是用高效的POS协议tendermint的区块链叫做ETHermint。2017年,以太坊创始人Vitalik代表以太坊生态基金会ECF与Cosmos合作, Cosmos将为以太坊的二级扩容开发而做贡献。

  如果以太坊发生因自身扩容不够而导致其上面的应用跑不动那么就可以通过Cosmos这样一个Hub, 把以太币转到Cosmos的Ethermint Zone上, 为以太坊开发出N多个Ethermint Zone。例如2017年“加密猫”突然流行, 导致以太坊拥堵不堪, 就可以将这些猫们转到新的Zone里跑。跑完里想回到以太坊,可以随时回以太坊。Cosmos的扩容功能听起来更像侧链, 但是比侧链更具有灵活性的跨链应用。 

        从Cosmos反观跨链的意义, 我们可以真正看到跨链不仅仅可以扩容, 更可以提高操作性。有了Cosmos,我们如果想对比特币做一个智能合约的编程, 我们就可以借助Cosmos的Hub把比特币转到以太坊进行编程。同时, 如果我们想让比特币私密性更强, 可以把比特币直接借助Cosmos到Hub转到门罗币到网络。

        Cosmos自身架构支持多Hub, 今年有许多区块链项目都选择用Cosmos作为跨链技术之一来搭建自己的项目平台。

    4)Polkadot:“期待中的跨链项目”
    Polkadot是原以太坊主要核心开发者推出的跨链项目。旨在解决可拓展性以及隔离性问题。
    和Cosmos类比, Polkadot也是中继链技术,能够将原有链上代币转入原链地址中,对其进行暂时锁定。Polkadot利用多重签名控制的机制, 在中继链上的交易结果将由这些签名人投票决定其是否生效。通过Polkadot可以将比特币、以太币等都链接到Polkadot上,从而实现跨链通信。

    在Polkadot看来, 其他区块链都是平行链。
    从激励和监督机制角度看, Polkadot的网络中有四种基本角色:验证人、提名人、收集人和钓鱼人。其中, 验证人是参与记账共识,并验证平行链上的数据。提名人:为验证人提供押金而背书。收集人:采集平行链上的数据并且提交给验证人。钓鱼人:作为赏金猎人,监督其他参与者的恶意企图。

    Polkadot的原理如下图所示:

    Polkadot的目标是:升级到让以太坊可以与其他公链也进行通讯, 并最终让以太坊能够直接与任何链进行通讯。

    目前Polkadot以以太坊为主, 主要实现以太坊与私链的互连。Polkadot的目标是升级到让以太坊可以与其他公链也进行通讯, 并最终能让以太坊能够与任何链进行通讯。Polkadot 1.0 有望在2019年第三季度发布。

3. 哈希锁定

    代表项目:闪电网络(Lightning network):

    闪电网络提供链一个可扩展的bitcoin微支付通道网络, 它极大提升了比特币网络链外的交易处理能力。交易双方若在区块链上预先设有支付通道, 就可以多次、高频、双向实现快速确认的微支付, 双方无需直接的点对点支付通道。闪电网络的关键技术是HTLC哈希锁定技术, 基本原理:A和B达成这样一个协议:协议将锁定A的0.1BTC,在时刻T到来之前(T以未来某个区块链高度表述), 如果B能够向A出示一个R(称为秘密), 使得R的哈希值等于事先约定的值H(R),B就能获得这0.1BTC。如果直到时刻T过去,B仍然未能提供正确的R, 这0.1BTC将自动解冻并归还A。

4. 分布式私钥控制技术

    1)WanChain:

    万维链通过分布式方式完成不同区块链账本的连接及价值交换。它采用通用的跨链协议以及记录跨链交易、链内交易的分布式账本,公有链、私有链还是联盟链,均能接入万维链,实现不同区块链账本的连接及资产的跨账本转移。

    但是,实现各种链映射到一条链上只是完成了第一步,如果上面的智能合约还是像现在的仅为交易触发,智能合约没办法实现分布式运算和多触发机制,那多币种智能合约能实现仍然是相当有限的功能。

    万维链也支持主流公有链间的跨链交易, 但首先要完成万维链上的注册。确保万维链能对该链进行唯一识别。对于跨链交易, 万维链利用多方计算和门限秘钥共享方案。 当一种未注册资产由原有链转移到万维链上时,万维链节点会使用一个基于协议的内置资产模板,根据跨链交易信息部署新的智能合约创建新的资产。当一种已注册资产由原有链转移到万维链上时,万维链节点会为用户在已有合约中发放相应等值代币,确保了原有链资产在万维链上仍然可以相互交易流通。

     2)Fusion

    fusion.org

    各种加密资产可以通过分布式私钥生成与控制技术被映射到FUSION公有链上。多种被映射的加密资产可以在其公有链上进行自由交互。实现和解除分布式控制权管理的操作称为:锁入(Lock-in)和解锁(Lock-out)。锁入是对所有通过密钥控制的数字资产实现分布式控制权管理和资产映射的过程。解锁是锁入的逆向操作,将数字资产的控制权交还给所有者。

    由于各种资产映射到FUISON上,其原链上的功能丧失了,其主要属性是金融价值。所以FUSION要做的是价值互联网时代的金融,即加密金融。之所以叫加密金融是因为,各种加密金融的资产都是由私钥控制的。

    FUSION协议支持各种代币之间的价值转移的同时,在并行运算和多触发机制方面进行了极大的革新,从而实现了高效率的、面向多币种和多种触发机制的增强型智能合约。

    FUSION通过多层共识机制和记账节点分组,实现了一定的并行计算。多层机制使合约计算与计算结果的记账分步完成,记账节点分组使不同的智能合约由不同的记账节点分组完成。

    FUSION想要做的加密金融合约还必须有多种触发机制才能完成完整的金融功能。针对这一问题,FUSION引入了“先知”的功能。虽然这一功能已经被多次提出,但一直没有很好的实现手段,这是由于智能合约每次加载相当浪费资源,也不现实。FUSION创造性的使用了“Calling list”机制将各种触发条件与智能合约分开储备,记账节点只要加载触发条件的列表即可,被触发时才加载智能合约,这使各种交易触发、时间触发和事件触发(包括链外数据触发)可以写到触发列表里。

    

 三、未来方向:

     价值互联网如何能够称为“网”,而不是一组平行线,就需要各种跨链技术。但跨链交易只是对跨链最粗浅的要求,多币种合约才是跨链的本质。另外,跨链使各种原链上的代币被转化为金融资产,而产生加密金融应用。但是要实现完整的金融功能,还需要对智能合约进行增强,并使用并行计算提高智能合约的效率,从而使加密金融能够完成完整的金融功能,这是跨链技术的未来方向。



关键词:比特币新闻 币牛牛

转载自比特币新闻网(www.btc268.com),提供比特币行情走势分析与数字货币投资炒币最新消息。

原文标题:区块链跨链方向调研

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本文来源:区块链资讯编辑:btc268.com

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