跨鏈技術是什么？

跨鏈技術可以被理解為一種協(xié)議，解決兩個或多個不同鏈上的資產(chǎn)以及功能狀態(tài)不能互相傳遞、轉移、交換的問題。也就是說，跨鏈技術能夠增加區(qū)塊鏈的可拓展性，能夠從根本上解決不同公鏈/側鏈之間交易困難產(chǎn)生的”數(shù)據(jù)孤島“問題。

跨鏈技術的難點

跨鏈技術從 Blockstream 提出側鏈概念以來，一直是區(qū)塊鏈技術的重點攻關方向。目前并沒有被普遍認可的跨鏈機制，原因在于各個公鏈之間的底層技術實現(xiàn)差異巨大給跨鏈技術帶來了不小的障礙。

跨鏈需要解決的幾個難點問題：

· 保證跨鏈信息真實可信

原鏈上的交易信息對于另一條鏈來說是一個外部信息，如何保證這個外部信息進入另一條鏈時是正確的，是整個跨鏈機制的重要環(huán)節(jié)。如果要考慮到使用 POW 機制的區(qū)塊鏈上沒有終局狀態(tài)（始終存在分叉的情況，只是隨著確認塊的增加，概率逐漸變?。?，這個問題的復雜度會更高。

· 跨鏈交易要確保原鏈上的 Token 總量不會因為跨鏈而減少或增多

跨鏈技術很重要的一個應用方向就是數(shù)字資產(chǎn)的跨鏈轉移，如何保證不同鏈上的數(shù)字資產(chǎn)能夠安全地從一條鏈轉移到其他鏈，又可以從其他區(qū)塊鏈安全地返回主鏈是亟待解決的問題之一。對于數(shù)字資產(chǎn)的跨鏈轉移來說，原鏈上 Token 總量減少的后果是當 Token 需要跨回原鏈時，原鏈無法產(chǎn)生新的 Token ，也就是只能單向跨鏈。原鏈 Token 增多是名義上的增多，實際上是本來已經(jīng)跨鏈至另一個賬本的 Token 在原鏈上被雙重支付了，這種情況違背了精確記賬的原則，是在任何時候都無法接受的。因此當 Token 跨出原鏈時，原鏈上的 Token 必然需要進入“鎖定”的狀態(tài)，當 Token 跨回原鏈時，這些 Token 需要被解鎖。如何通過去中心化的管理機制完成“鎖定”、“解鎖“的過程就成為了跨鏈的關鍵。

· 保證整個跨鏈交易的原子性

交易的原子性，簡單來說是指交易處理的某個環(huán)節(jié)停止，整個交易能夠撤銷，而不會存在部分成功，部分失敗的情況，無法保證原子性會造成雙重支付。在跨鏈技術中保證原子性的難點在于，跨鏈雙方是兩條獨立的鏈，可能具有不同的共識機制、數(shù)據(jù)結構、交易處理邏輯等等，造成交易最終沒有被執(zhí)行的原因也千差萬別。

現(xiàn)有的跨鏈技術方案

目前主流的區(qū)塊鏈跨鏈技術有公證人機制（Notary schemes）、側鏈/中繼（Sidechains/relays）、哈希鎖定（Hash-locking）。

上表列出了各種跨鏈技術的基本區(qū)別，早期跨鏈技術包括以瑞波和BTC Relay為代表，它們更多關注的是資產(chǎn)轉移；現(xiàn)有跨鏈技術以Polkadot和Cosmos為代表更多關注的是跨鏈基礎設施；新出現(xiàn)的FUSION實現(xiàn)了多幣種智能合約，是一種很有應用價值的公有鏈，在其上可以產(chǎn)生豐富的的跨鏈金融應用。

公證人機制

公證人技術的代表就是瑞波 Interledger 協(xié)議。2012年，瑞波實驗室提出 Interledger 協(xié)議，旨在連接不同賬本并實現(xiàn)它們之間的協(xié)同。Interledger 協(xié)議適用于所有記賬系統(tǒng)、能夠包容所有記賬系統(tǒng)的差異性，該協(xié)議的目標是要打造全球統(tǒng)一支付標準，創(chuàng)建統(tǒng)一的網(wǎng)絡金融傳輸?shù)膮f(xié)議。

Interledger 協(xié)議使兩個不同的記賬系統(tǒng)可以通過第三方“連接器”或“驗證器”互相自由地傳輸通證。記賬系統(tǒng)無需信任“連接器”，因為該協(xié)議采用密碼算法用連接器為這兩個記賬系統(tǒng)創(chuàng)建資金托管，當所有參與方對交易達成共識時，便可相互交易。

側鏈

側鏈是以錨定某種原鏈上的通證為基礎的新型區(qū)塊鏈，正如美金錨定到黃金。側鏈是連接各種鏈，其它區(qū)塊鏈則可以獨立存在。

側鏈技術的代表是 BTC Relay。它被認為是區(qū)塊鏈上的第一個側鏈。BTC Relay 把以太坊網(wǎng)絡與比特幣網(wǎng)絡通過使用以太坊的智能合約連接起來，可以使用戶在以太坊上驗證比特幣交易。它通過以太坊智能合約創(chuàng)建一種小型版本的比特幣區(qū)塊鏈，但智能合約需要獲取比特幣網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，因此實現(xiàn)去中心化比較困難。BTC Relay 進行了跨區(qū)塊鏈通信的有意義的嘗試，打開了不同區(qū)塊鏈交流的通道。

中繼技術

中繼技術的代表是 Polkadot。Polkadot 是由原以太坊主要核心開發(fā)者推出的公有鏈。它主要解決當今兩大難題：即時拓展性和可擴展性。Polkadot 計劃將私有鏈/聯(lián)盟鏈融入到公有鏈的共識網(wǎng)絡中，同時又能保有私有鏈/聯(lián)盟鏈的原有的數(shù)據(jù)隱私和許可使用的特性。它可以將多個區(qū)塊鏈互相連接。

Polkadot的提出者 Gavin Wood 希望用一條中繼鏈（Relay-chain）來實現(xiàn)其他所有鏈的交易的驗證工作， 再通過平行鏈的創(chuàng)建實現(xiàn)與原鏈的交易與通信。

Polkadot目前還是以以太坊為主，實現(xiàn)其與私鏈的互連，并以其他公有鏈網(wǎng)絡為升級目標，最終讓以太坊直接與任何鏈進行通訊。

哈希鎖定技術

哈希鎖定技術的代表是閃電網(wǎng)絡。閃電網(wǎng)絡底層運用了 HTLC 技術和 RSMC 技術，構建了一個個鏈下支付通道。這些通道合在一起成為一個網(wǎng)絡。交易雙方的數(shù)目比較小的微支付可以通過一系列的鏈下協(xié)議完成，從而拓展比特幣的性能。

閃電網(wǎng)絡的關鍵技術是HTLC哈希鎖定技術，基本原理如下：Alice和Bob可以達成這樣一個協(xié)議：協(xié)議將鎖定Alice的0.1 BTC，在時刻T到來之前（T以未來的某個區(qū)塊鏈高度表述），如果Bob能夠向Alice出示一個適當?shù)腞（稱為秘密），使得R的哈希值等于事先約定的值H（R），Bob就能獲得這0.1 BTC；如果直到時刻T過去Bob仍然未能提供一個正確的R，這0.1 BTC將自動解凍并歸還Alice。

閃電網(wǎng)絡并不試圖解決單次支付的問題，其假設是單次支付的金額足夠小，即使一方違約另一方的損失也非常小，風險可以承受。因此使用時必須注意“微支付”這個前提。

分布式私鑰控制技術

私密資產(chǎn)通過分布式私鑰生成與控制技術被映射到基于協(xié)議的內(nèi)置資產(chǎn)模板的區(qū)塊鏈上，根據(jù)跨鏈交易信息部署新的智能合約、創(chuàng)建新的資產(chǎn)。當一種已注冊資產(chǎn)由原有鏈轉移到跨鏈上時，跨鏈節(jié)點會為用戶在已有合約中發(fā)放相應等值代幣。為確保原有鏈資產(chǎn)在跨鏈上仍然可以相互交易流通，實現(xiàn)和解除分布式控制權管理的操作稱為：鎖入（Lock-in）和解鎖（Lock-out）。鎖入是對所有通過密鑰控制的數(shù)字資產(chǎn)實現(xiàn)分布式控制權管理和資產(chǎn)映射的過程。這時需要委托去中心化的網(wǎng)絡掌管用戶的私鑰，用戶自己掌握跨鏈上那部分代理資產(chǎn)的私鑰。當解鎖時再將數(shù)字資產(chǎn)的控制權交還給所有者。

雖然中心化的網(wǎng)絡掌握用戶部分私鑰，但用戶并沒有失去對這筆資產(chǎn)的控制權，擁有私鑰才是擁有對這筆資產(chǎn)的控制權。

FIBOS 的跨鏈思考

哈希鎖定作為 FIBOS 跨鏈技術的選型并不理想。一方面哈希鎖定無法保證數(shù)據(jù)來源的可信度；另一方面，它還需要用戶在一定時間窗口完成操作，用戶本身也成為了跨鏈的一部分，提升了用戶使用門檻。

公證人機制天然比較契合 FIBOS 的生態(tài)，因為 FIBOS 中 BP 節(jié)點（Block Producer）恰好可以作為公證人。但這也帶來了一定的問題，首先，BP 節(jié)點由投票產(chǎn)生，其變動速度較快，公證人列表需要不斷的更新，需要考慮如何去中心化的同步公證人列表、以及公證人列表和 FIBOS BP 不一致所帶來的數(shù)據(jù)同步問題；其次，因為 BP節(jié)點 是由 FIBOS 選出，其他鏈是否完全認同這一結果還未可知；最后，公證人機制本身存在數(shù)據(jù)重復發(fā)送的問題，降低了效率。并且，得到的數(shù)據(jù)依靠“多簽”機制來判斷能否執(zhí)行，不能在數(shù)學層面上驗證，這也會產(chǎn)生風險。

側鏈技術對于 FIBOS 跨鏈技術有一定的可取性。由于其區(qū)塊狀態(tài)在合約內(nèi)同步進行，所以會產(chǎn)生不必要的 CPU，RAM 等資源消耗。同時帶來的問題是，由于 FIBOS 出塊速度較快（0.5s），在 FIBOS 側鏈進行多塊的狀態(tài)同步，容易產(chǎn)生超時問題。使用側鏈來解決數(shù)據(jù)的可信度是一個很好的方案，可是不應該將其放在合約內(nèi)進行。

中繼方案看起來更為可取，因為中繼鏈的存在，不會因同步狀態(tài)消耗額外資源在原鏈上。同時，異構鏈的數(shù)據(jù)結構不同問題，可以在中繼鏈內(nèi)進行數(shù)據(jù)轉換解決。這使得中繼方案不僅比較經(jīng)濟，而且能在異構鏈之間進行轉賬。唯一的問題在于鎖定資產(chǎn)賬戶由誰來控制，以及狀態(tài)和數(shù)據(jù)同步由誰進行，這一點在上述的中繼技術方案里并沒有給出答案。

對于 FIBOS 生態(tài)來說，解決跨鏈問題是一個戰(zhàn)略性地挑戰(zhàn)，尤其在談到和 EOS 之間的跨鏈轉賬問題時，跨鏈技術是必須要攻克的難關之一。對此，融合公證人機制和中繼的方案有著較高的可行性。資產(chǎn)鎖定賬號由公證人共同掌握，公證人同時負責區(qū)塊狀態(tài)的初始化和給出一個同步地址。當出現(xiàn)跨鏈轉賬操作時，首先由見證人執(zhí)行多簽對跨鏈資產(chǎn)進行轉出，然后進入中繼鏈，進行數(shù)據(jù)驗證。驗證成功后，再由多簽操作轉入目標鏈。這使得公證人機制能夠在數(shù)學層面上被驗證，同時使得中繼鏈的數(shù)據(jù)來源較為可信。

區(qū)塊鏈從技術上來說是P2P網(wǎng)絡、加密技術和分布式賬本，從經(jīng)濟上來說，它是價值網(wǎng)絡。而目前，由于不同鏈之間通信壁壘的存在，導致了區(qū)塊鏈的價值網(wǎng)絡呈割裂狀態(tài)。區(qū)塊鏈作為價值網(wǎng)絡的基礎設施部分，不應該局限于一個個“價值孤島”，更不能僅僅將價值圈定于一個個小的生態(tài)中。因此需要跨鏈技術將不同的鏈之間進行鏈接和拓展，構建價值網(wǎng)絡的高速公路。隨著區(qū)塊鏈技術的高效迭代和創(chuàng)新，相信跨鏈技術會越來越成熟，區(qū)塊鏈價值網(wǎng)絡的高速公路也終將會把一個個“孤島”連接起來。