DAG区块链的通信机制

自2009年比特币诞生以来,区块链技术迅猛发展。据统计,截至2018年7月,全球加密数字货币种类已经超过1500种。然而,区块链本质上不具备与链本身以外的数据进行交互的能力,由此导致各个链形成分散"孤岛"局面。目前,链间价值传递主要依赖于中心化交易所完成,全球每天在中心化交易完成的数字货币交易价值总额接近100亿美元,这有悖于区块链去第三方信任的核心价值理念。此外,区块链项目存在的孤立性问题也导致不同区块链项目之间的协同操作难度大,极大地限制了区块链项目的发挥空间,因而不能很好的服务于各类应用。

无需信任的跨链资产互换既是市场的需求,也是区块链未来发展的必然方向。InterValue作为一项以实现价值互联为目的的区块链项目,在价值互联上包含两层意思,除了要实现InterValue平台用户之间的价值互联,还要实现不同区块链项目之间的价值互联,最终改变区块链项目之间孤立存在的状况,实现泛在的价值互联。目前,跨链资产交易主要手段有三种,不管是中心化交易所、去中心化交易所还是专门以跨链为目的众多区块链项目,均距落地实用有一定差距。InterValue跨链方案采用基于Hashnet共识的新型中继链模式快速形成跨链服务能力。

1 跨连通性特性需求

依托InterValue跨链通信和多链融合技术,最终改变区块链项目之间孤立存在的状况,实现不同区块链项目之间的泛在价值互联。InterValue跨链服务中继链从应用和技术体制上不断革新,形成以下几个特点:。

(1)接入门槛低:InterValue中继跨链服务对所接入的区块链本身几乎是零门槛,只要区块链上的交易信息能够通过公开渠道查询、交易信息不可抵赖就能快速接入。

(2)安全性能高:跨链交易过程中,如果中继节点作恶或由于非人为因素造成用户损失,任何人都能够立即发现恶意/失败行为并提交证据。中继链能够通过共识惩罚/赔偿机制挽回损失,避免了传统第三方机构带来的中心化风险。

(3)交易速度快:将跨链通信做成一种中继节点的服务,支持多个中继节点并行处理跨链交易,效率大大提升。正常情况下,交易效率仅受制于两条相关链中确认速度较慢者。

(4)用户体验好:对于InterValue用户而言,跨链资产兑换或转移可以在InterValue多币种钱包中通过简单界面交互实现,无需繁琐的交易所注册、挂单、匹配等操作,可最大程度提升用户使用体验。且跨链交易过程中所有交易行为和状态均可实时查看,交易过程对用户透明。

2 跨链通信设计

InterValue不仅仅是一个可以独立运行的区块链网络,同时也可以实现跨链资产交换、跨链资源转移等跨链通信功能。任何开发者,均可以根据应用场景需求,在InterValue上开发出满足需求的金融应用。InterValue跨链技术的基本思想是采用目前主流的中继链技术将跨链通信模块作为单独一层Overlay来实现。这样做的好处在于既能够保持跨链操作的独立性,又能够复用InterValue基础链上的多种功能。

图2-26InterValue跨链通信及多链融合架构设计

InterValue跨链技术的基本思想是采用中继链技术将跨链通信作为单独一层Overlay来实现。InterValue的跨链通信主要包括三个模块:验证模块、感知模块和融合模块(如图2-26所示)。验证模块的主要作用是验证来自原链数据的合法性;感知模块负责在原链中收集有效的跨链通信请求,感知模块收集到跨链交易请求后,将这些请求发送给InterValue中的验证模块;融合模块实现原链和InterValue之间的网关功能,每个融合模块中实现两个队列,分别处理跨链进入的交易和出去的交易。

InterValue多链融合适配器是InterValue跨链中继节点中的一个模块,InterValue通过多链融合适配器技术连接不同的区块链基础设施,通过多链融合适配器模块触发其他区块链上的转账操作。多链融合适配器作为跨链通信模块部署在中继节点上,由融合模块触发目的区块链上的转账操作,实现转账代理的作用。在InterValue开发前期,将支持比特币、以太坊跨链资产交换和转移。InterValue跨链融合功能均以InterValue的钱包端(INVE钱包)作为统一入口,INVE用户仅需将其在其他区块链设施上的账户关联即可进行跨链管理和操作。

将跨链通信做成一种中继节点的服务,支持多个中继节点并行处理跨链交易,对于每一次跨链交易,都由单个中继节点负责,无需单独针对跨链的共识过程。在正常情况下(没有中继节点作恶且不存在中继节点宕机的情况),效率取决于两条相关链和中继节点的处理速度。如果中继节点作恶,任何人都能够立即发现恶意行为,且可以提交证据;如果中继节点宕机,则可以根据服务时限约定由中继链对此次跨链交易进行托管(在规定的时间内某中继节点未将资金转出,则中继链会达成共识进而动用该失效中继节点的羁押资金对用户进行赔付)。中继链对作恶节点所受的惩罚达成共识和跨链交易托管达成共识。避免了传统第三方机构带来的中心化风险。正常的跨链交易无需达成共识,交易历史可存于中继节点日志以用于后续数据分析。

从InterValue用户的角度看,跨链交易无需涉及复杂的交互操作,下面分别举例说明跨链资产交换和跨链资产兑换过程。

图2-27InterValue跨链资产兑换和资产转移示意图

(1)跨链资产交换示例;

如图 2-27所示,用户a和b想要进行BTC和ETH的交换,则可按照如下步骤进行:

1)用户a和b选择信任的中继节点F,用户a在BTC链上中发起一笔交易将一定数量的BTC发送给F的BTC钱包;同时,用户b将一定数量的ETH发送给F的ETH钱包;

2)中继节点F对监听到的B链上的交易与A链上的交易进行匹配验证,若包含这两笔交易的区块均被各自所在的A链和B链所确认,则匹配成功。此时,F分别将收到的ETH和BTC转入到a和b分别在ETH、BTC的账户中,此时,跨链资产交换完成;若交易失败(比如b迟迟不将ETH发送给F),则F分收到的BTC返回给a。

(2)跨链资产兑换示例;

如图 2-27所示,用户c想要用EOS换取INVE,则详细步骤如下:

1)用户c选择提供EOS换取INVE服务的中继节点F,并在EOS链上将一定数量的EOS发送给F在EOS上的钱包;

2)中继节点F收到EOS之后,将按照约定好的汇率将一定数量的INVE发送c。

曹源

博士。资深区块链技术专家和网络安全专家,从事区块链技术研究与应用近10年,对DAG技术有深入研究,基于DAG技术的明星区块链项目InterValue的创始人兼CEO。

西安电子科技大学区块链应用与评测实验室副主任、浙江大学计算机学院区块链研究中心特聘研究员、湘江区块链研究院副院长、矩阵数字经济智库专家成员。

此外,他还是北京理工大学机电学院特聘研究员、湘潭大学硕士生导师、湖南宸瀚信息科技有限公司董事长、哈希奈特(北京)科技股份有限公司董事长、四川宸瀚信息科技有限公司董事长、浙江物信科技有限公司董事长。

矩阵数字经济智库由矩阵财经依托“MATRIX贝叶斯研究基金”(MATRIX与清华大学教育基金会联合成立)和MATRIX与“一带一路研究中心”的战略合作协议发起。智库将联合区块链、人工智能、金融、数字资产管理与投资领域的专家,聚焦传统产业转型和技术/商业创新,以新技术赋能实体经济,推动技术进步,引领数字经济的变革。

矩阵财经出品

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