区块链跨链技术分析

在区块链所面临的诸多问题中，无论是区块链1.0的比特币，还是区块链2.0的以太坊，区块链之间互通性极大程度的限制了区块链的应用空间。不论对于公有链还是私有链来看，跨链技术就是实现价值互联网的关键，它是把区块链从分散的孤岛中拯救出来的良药，是区块链向外拓展和连接的桥梁。

目前主流的跨链技术包括：

1、公证人机制（Notary schemes）

2、侧链/中继（Sidechains/relays）

3、哈希锁定（Hash-locking）

4、分布式私钥控制（Distributed private key control）

列表进行了比较：

上表列出了各种跨链技术的基本区别，早期跨链技术包括以瑞波和BTC Relay为代表，它们更多关注的是资产转移；现有跨链技术以Polkadot和Cosmos为代表更多关注的是跨链基础设施；FUSION实现主流区块链的跨链技术，支持跨链多币种智能合约，其上可以产生丰富的的跨链金融应用。

公证技术：瑞波Interledger协议

早在2012年，瑞波实验室提出 Interledger协议旨在连接不同账本并实现它们之间的协同。Interledger协议适用于所有记账系统、能够包容所有记账系统的差异性，该协议的目标是要打造全球统一支付标准，创建统一的网络金融传输的协议。

**Interledger协议使两个不同的记账系统可以通过第三方“连接器”或“验证器”互相自由地传输货币。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，这意味着，这种交易无需得到法律合同的保护和过多的审核，大大降低了门槛。同时，只有参与其中的记账系统才可以跟踪交易，交易的详情可隐藏起来，“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。

2. 侧链技术：BTC Relay

**侧链是以锚定某种原链上的代币为基础的新型区块链，正如美金锚定到黄金。**侧链是连接各种链，其它区块链则可以独立存在。但是，现在侧链很难做到在其上建立跨链智能合约，所以很难实现各种金融功能，这正是现有区块链在股票、债券、衍生品等领域尚未取得进展的原因。

**BTC Relay是在以太坊基金会支持之下诞生并成长起来的，它被认为是区块链上的第一个侧链。**BTC Relay把以太坊网络与比特币网络通过使用以太坊的智能合约连接起来，可以使用户在以太坊上验证比特币交易。**它通过以太坊智能合约创建一种小型版本的比特币区块链，但智能合约需要获取比特币网络数据，这还比较难实现去中心化。**BTC Relay进行了跨区块链通信的有意义的尝试，打开了不同区块链交流的通道。

3. 中继技术：Polkadot和COSMOS

Polkadot

**Polkadot是由原以太坊主要核心开发者推出的公有链。它旨在解决当今两大阻止区块链技术传播和接受的难题：即时拓展性和延伸性。Polkadot计划将私有链/联盟链融入到公有链的共识网络中，同时又能保有私有链/联盟链的原有的数据隐私和许可使用的特性。**它可以将多个区块链互相连接。

在Polkadot看来，其它区块链都是平行链，Polkadot为通过中继链（relay-chain）技术能够将原有链上的代币转入类似多重签名控制的原链地址中，对其进行暂时锁定，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。它还引入了钓鱼人角色对交易进行举报监督。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。

Polkadot目前还是以以太坊为主，实现其与私链的互连，并以其他公有链网络为升级目标，最终让以太坊直接与任何链进行通讯。

COSMOS

Cosmos是tendermint团队推出的一个支持跨链交互的异构网络。Cosmos采用的Tendermint共识算法，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，而且在其严格的分叉责任制保证下，能够防止怀有恶意的参与者做出不当操作。

Cosmos上的第一个空间叫做”Cosmos Hub”。Cosmos Hub中心是一种多资产权益证明加密货币网络，它通过简单的管理机制来实现网络的改动与更新，还可以通过连接其他空间来实现扩展。

Cosmos 网络的中心及各个空间可以通过区块链间通信（IBC）协议进行沟通，这种协议是针对区块链网络的，类似UDP或TCP网络协议。 代币可以安全快速地从一个空间传递到另一个空间，两者之间无需体现汇兑流动性。相反，空间内部所有代币的转移都会通过Cosmos 中心，它会记录每个空间所持有的代币总量。这个中心会将每个空间与其他故障空间隔离开。因为每个人都可以将新空间连接到Cosmos中心，所以Cosmos也可以兼容未来新的区块链。

这一架构解决了当今区块链领域面临的许多问题，包括应用程序互操作性、可扩展性、以及无缝更新性。比如，从 Bitcoind、Go-Ethereum、ZCash或其他区块链系统中衍生出来的空间，都可以接入Cosmos中心。这些空间允许Cosmos实现无限扩展，从而满足全球交易的需求。

4. 哈希锁定技术：Lighting network

Lightning network闪电网络提供了一个可扩展的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、双向地实现快速确认的微支付；双方若无直接的点对点支付通道，只要网络中存在一条连通双方的、由多个支付通道构成的支付路径，闪电网络也可以利用这条支付路径实现资金在双方之间的可靠转移。 **闪电网络的关键技术是HTLC哈希锁定技术，**基本原理如下：Alice和Bob可以达成这样一个协议：协议将锁定Alice的0.1 BTC，在时刻T到来之前（T以未来的某个区块链高度表述），如果Bob能够向Alice出示一个适当的R（称为秘密），使得R的哈希值等于事先约定的值H(R)，Bob就能获得这0.1 BTC；如果直到时刻T过去Bob仍然未能提供一个正确的R，这0.1 BTC将自动解冻并归还Alice。

闪电网络并不试图解决单次支付的问题，其假设是单次支付的金额足够小，即使一方违约另一方的损失也非常小，风险可以承受。因此使用时必须注意“微支付”这个前提。

5. 分布式私钥控制技术

WanChain

WanChain万维链也支持主流公有链间的跨链交易，但首先需要完成在万维链上的注册，确保万维链能够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密钥共享方案。**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。

万维链通过分布式的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。

FUSION

**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。

FUSION协议支持各种代币之间的价值转移的同时，设计了“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。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在并行计算、链外数据和多触发机制方面进行创新，实现高效率的、面向多币种和多种触发机制的增强型智能合约。

各种资产映射到FUISON后，其原链上的功能被暂时锁定，在FUSION通过增强型智能合约形成丰富的加密金融应用实现其金融价值倍增。FUSION做的是价值互联网时代的加密金融。

跨链技术的未来

价值互联网如何能够称为“网”，就需要各种跨链技术，突破区块链2.0局域网的限制。**针对一种链的跨链交易只是第一步，多链网络才是跨链的本质。**跨链使各种原链上的代币可以自由流通，但是要实现完整的金融功能，还需要智能合约支持跨链，并使用并行计算提高效率，从而能够实现丰富的金融应用，这是跨链技术的未来方向。