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让价值流动——区块链跨链技术

区块链共识机制形成了价值,价值互联网里价值流动的该如何实现?

跨链技术的产生

加密数字货币的区块链公网野蛮生长的同时,处于交易性能、容量规模、隐私保护、合规监管的考虑,联盟链和私链技术被商业机构特别是金融机构广泛采用。联盟链和私链的方式从一定程度违背了区块链去中心价值和信任体系,也让区块链里面的数字资产不能再不同的区块链间直接转移,主动或被动地导致了价值孤岛,联盟链和私链的局限性令各种连接不同区块链的跨链技术开始应运而生。

目前区块链应用越来越丰富,上面的资产越来越多,如何把每种数字代币比喻成一个价值孤岛,如何把价值孤岛链接起来,不同区块链网络的价值通道的建立和链接,这是价值网络价值流动重要问题。

跨链技术简单模型

区块链是分布式总账的一种,一条区块链就是一个独立的账本,两条不同的链,就是两个不同的账本。本质上价值没有办法在账本兼转移,但是对于具体的某个用户,用户在一条区块链上储存的价值,能够变成另一条链上的价值,这就是价值流动。不论跨链实现方式如何复杂,都会涉及到跨链的协议。

基础的跨链实现满足一下五个步骤:

1.用户使用A链币向跨链协议发起兑换B链币的请求; 2.跨链协议锁定用户A链币; 3.跨链协议锁定等额数量的B链币; 4.将B链币发到用户B链钱包地址,同时拿走用户锁定的A链币; 5.用户A链钱包币转走,对应获得B链钱包等额币。

跨链技术的核心要素之一是:帮助一条链上的用户找到另一条链上愿意进行兑换的用户。从业务角度,跨链技术就是一个交易所,让用户能够找到交易所进行跨立案交易。这是最基础的跨链模式。

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)

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公证人机制(Notary schemes):

假设A和B是不能进行互相信任的,那就引入A和B都能够共同信任的第三方充当公证人作为中介。这样的话,A和B就间接可以互相信任。具有代表性的方案是Interledger,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之为“连接者”,在这个中介机构的帮助下,让资金在各账本间流动。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。

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。公证人模式的代表项目有Corda。

Interledger Protocol,简称ILP,是2012年Ripple实验室主导发起的互联账目协议,它将实现不同账本之间的连接并实现他们之间的协同。Interledger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的支付标准,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。

比如说:在不同的账本之间进行价值转移和互换,总会碰到各种问题。比如A希望通过比特币作为媒介向海外同事B进行汇款,A目前只有人民币,B只接受美元。这笔交易是首先把人民币换成比特币再把比特币换成美元再给B。这里面有个问题就是比价不稳定,导致价值损耗。

目前Ripple、Stellar、Circle正是解决这些难题的利器。解决思路是:账本提供的第三方,就会向发送者保证他们的资金,只有当账本收到证明,且收件人已经收到支付时,才会将资金转移给连接者。第三方也会保证连接者,一旦他们完成了协议的最后部分,他们就会收到发件人的资金。

侧链技术:

侧链是以锚定原生数字资产为基础和其他账本资产在多个区块链间的转移的新型区块链技术,如法币对黄金的锚定一样。该技术一般是为了解决主链扩展性问题而想出来的扩容技术,侧链技术进一步扩展了区块链技术的应用范围和创新空间,是传统区块链可以支持多种资产类型,以及小微支付、智能合约、安全处理机制、真实世界财产注册等,并可以增加区块链的隐私保护。

比较著名的比特币侧链是Consensys的BTC-Relay、Rootstock和BlockStream的元素链,非比特币的侧链如Lisk和国内的Asch。

BTC Relay是一种基于以太坊区块链的智能合约,把以太网络与比特币网络以一种安全去中心化的方式连接起来。BTC Relay通过以太坊的智能合约允许用户在以太坊区块链上验证比特币的交易。

其使用场景如下: 1.Alice和Bob同意使用BTCSwap合约来进行交易,Alice要买Bob的eth,Bob把他的 eth发送到BTCSwap合约 2.Alice向Bob发送bitcoin,她希望BTCSwap这个合约能知道这件事以便BTCSwap合约可以释放Bob之前的eth 3.Alice通过bitcoin的交易信息以及BTCSwap合约地址来调用btcrelay.relayTx(),btcrelay验证这笔交易通过后就触发BTCSwap合约里面的processTransaction方法 4.BTCSwap合约在被触发后确认这个btcrelay地址是一个合法地址,然后释放之前Bob的eth,交易完成。

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RootStock(RSK)是一个建立在比特币区块链上的智能合约分布式平台。它的目标是,将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。它的目标是将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是以太坊虚拟机的一个改进版本,它将作为比特币的一个侧链,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。

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元素链是Blockstream的开源侧链项目,使用了比特币双向挂钩技术,侧链协议的目的是实现双向锚定,使得比特币可以在主链和侧链中转。除了智能合约外,他还有私密交易,证据分离,相对锁定时间,新操作码,签名覆盖金额等新特性。

Lisk的侧链模式在处理高交易量下如何解决网络拥堵的问题提供了一个方法,用户只有用到相关的应用时才需要下载对应的侧链,大大减少了无效的同步数据,保持了整个网络高效运行。Lisk网络的速度随着时间的推移会继续加快。

中继

Polkadot技术是由以太坊核心开发Ethcore(Parity公司)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。

采用多链融合的设计模式parachains+relay-chain,兼具拜占庭和POS的共识协议来建立自己的技术路线。它将所有其它区块链都视为平行链,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。

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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。

哈希锁定(Hash-locking)—— Lighting network

哈希锁定起源于闪电网络的HTLC(Hashed TimeLock Contract),如今也使用较为广泛,但应该不会成为主流。它实现的过程如下:

例如使用Hash-locking来实现20ETH和1BTC的原子交换过程:

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1,A生成随机数s,并计算h = hash(s),将h发送给B; 2,A生成HTLC,超过时间设置为:2小时,如果2小时内B猜出随机数s,则取走1BTC,否则A取回1BTC; 3,B在以太坊里部署智能合约,如果有谁能在1小时内提供一个随机数s,让其hash值等于h则可以取走智能合约中20ETH; 4,A调用B部署的智能合约提供正确的s,取走20ETH; 5,B得知s,还有1小时时间,B可以从容兑现A的HTLC的1BTC。 一旦超时,交易失败,符合原子性。

其他 — Wanchain,Fusion,Bletchley,以太坊联盟区块链网络,Mutichain,龙链,太一区块链
最后:

区块链从技术上来看是去中心化的数据库和分布式账本技术,从商业层面是可以看做价值互联网,在这个价值网络中,链接的有效节点越多和分布越广,对不同区块链进行链接和扩展,可能产生的价值叠加会更大。

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