ALabs丨跨鏈技術概述_區塊鏈:Calamari Network

一.跨鏈概念

背景

當今的區塊鏈技術紛繁蕪雜，各成一派，彼此之間無法進行價值和數據的交換。聲稱去中心化的區塊鏈之間的價值互換卻主要依靠中心化的交易所來完成，鏈上的資產價值不能得到合理的評估。由于區塊鏈之間互不連通、資產價值的大幅波動大大制約了區塊鏈技術的應用和發展。所以鏈與鏈之間的互聯操作越來越被重視，跨鏈的需求就由此而來。

概念

跨鏈技術可以理解為連接各區塊鏈的橋梁，其主要應用是實現各區塊鏈之間的原子交易、資產轉換、區塊鏈內部信息互通等。

難點

跨鏈是一個復雜的過程，既需要對鏈中節點要有單獨的驗證能力，也需要去中心化的輸入，更需要對鏈外世界的信息進行獲取和驗證。

二.跨鏈在Web3技術棧中的位置

在講解跨鏈之前，先來看下人們對未來基于去中心化服務的Web3技術棧示意圖，以便于理解跨鏈技術在整個技術棧中的位置。目前還沒有關于Web3的詳細分析，這里先做簡單介紹。

科幻電影《第九區》導演推出基于Avalanche的Web3游戲Off the Grid:4月5日消息，視頻游戲開發商Gunzilla Games今天宣布，推出基于Avalanche的Web3大逃殺射擊游戲Off the Grid (OTG) ，將于今年某個時間正式上線。科幻電影《第九區》導演尼爾·布洛姆坎普是該公司的管理者之一，其構想了整個OTG世界觀。[2023/4/5 13:46:36]

Layer0層為基礎協議層：

包括P2P，UTXO賬本結構，執行模型EVM，WASM等。

Layer1層為區塊鏈鏈上層：

包括數據存儲相關，如IPFS；去信任交互平臺，如Polkadot；去信任協議，如比特幣，以太坊，匿名交易的Zcash等。

Layer2層包含眾多鏈下協議，目的為擴展現有區塊鏈。

Layer3層包括開發API和語言，如Web3.js，Solidity等

以太坊側鏈Gnosis Chain集成Balancer:3月23日消息，以太坊側鏈Gnosis Chain的生態系統團隊Gnosis Builders宣布集成DeFi協議Balancer。這一集成為Gnosis Chain帶來了深度流動性，并將允許用戶使用Balancer App和DeFi收益率助推器Aura等應用程序部署資金。

GnosisDAO與Karpatkey合作推動了集成，并將成為流動性池的第一個采用者。（PR Web）[2023/3/23 13:20:26]

Layer4層包括協議可擴展的用戶接口，如Metamask,Parity等。

通過以上分析可以看到，跨鏈技術位于Layer1層，是重要的基礎設施，是獨立的區塊鏈之間交流的橋梁。

三.常見跨鏈技術

公證人機制

概念：鏈與鏈之間互操作最簡單的方法是使用公證人模式。中心化或多重簽名的見證人模式，見證人是鏈A的合法用戶，負責監聽鏈B的事件和狀態，進而操作鏈A。本質特點是完全不用關注所跨鏈的結構和共識特性等。假設A和B是不能進行互相信任的，那就引入A和B都能夠共同信任的第三方充當公證人作為中介。這樣的話，A和B就間接可以互相信任。

Galaxy Digital因其股票下跌調整收購Bitgo的條款，總交易價值不變:4月1日消息，Galaxy Digital首席執行官Mike Novogratz在財報電話會議上宣布，收購加密貨幣托管公司Bitgo的條款發生了變化。BitGo股東現在將獲得4480萬股新發行的Galaxy股票，高于之前的3380萬股，從而使BitGo持有人擁有合并后公司12%的股份，而最初的交易為 10%。2.65億美元的現金對價保持不變。總交易價值仍保持在2021年5月宣布的12億美元范圍內，因為Galaxy的股價自那時以來一直在下滑。

此消息傳出之際，Galaxy正在等待美國證券交易委員會批準其重組為特拉華州公司的計劃，然后在納斯達克交易所上市。Galaxy收購BitGo的計劃將其獲批為特拉華州公司的計劃后完成，因此該公司預計此次收購將在今年年底完成。（CoinDesk）[2022/4/1 14:30:38]

代表項目：Ripple；BTS

1.Ripple的InterledgerProtocol

Galaxy Digital創始人：下跌因市場過于興奮，仍看好中期市場:昨日市場驟然下跌，Galaxy Digital創始人Mike Novogratz表示，“事后看來這是不可避免的，市場對Coinbase上市太過于興奮了。”他指出，由于機構投資者仍在進入加密領域，中期市場“將會很好”。據報道，分析師估計，機構投資者可能比散戶投資者更能穩定比特幣市場。散戶投資者中有很多人使用杠桿交易，無法像大型基金和企業那樣承受下跌的損失。（Cryptonews）[2021/4/19 20:36:32]

是最典型的代表，它本身不是一個賬本，不尋求任何的共識，但它提供了一個第三方頂層加密托管系統稱之為“連接器”，能使不同的記賬系統通過“連接器”互相自由地傳輸貨幣。該協議采用密碼算法用連接器為這兩個記賬系統創建資金托管，當所有參與方對交易達成共識時，便可相互交易。該協議移除了交易參與者所需的信任，連接器不會丟失或竊取資金，這意味著，這種交易無需得到法律合同的保護和過多的審核，大大降低了門檻。同時，只有參與其中的記賬系統才可以跟蹤交易，交易的詳情可隱藏起來，“驗證器”是通過加密算法來運行，因此不會直接看到交易的詳情。

Balancer Labs：沒有電報群:DeFi項目方Balancer Labs發推表示，Balancer沒有電報群。看到的電報群要么是非官方的，要么是騙子。[2020/10/1]

2.相對Ripple來說，BTS的分布式程度會更高

采用的是多重簽名的驗證方式，這種方式相對簡單，容易搭建跨鏈的分布式交易所。

側鏈

側鏈是以錨定某種原鏈上的代幣為基礎的新型區塊鏈，如法幣對黃金的錨定一樣。

如果一個鏈B能擁有另外一個鏈A的所有功能，關注所跨鏈的結構和共識特性等，則稱鏈B為鏈A的側鏈，鏈A為鏈B的主鏈。其中主鏈A并不知道側鏈B的存在，側鏈B知道有主鏈A的存在。

典型項目：RSK，Bytom，Lisk，元素鏈，RDN

側鏈技術原理圖

側鏈系統可以讀取主鏈的事件和狀態,即支持SPV(SimplePaymentVerificaiton),能夠驗證塊上Header、merkletree的信息。

中繼

在跨鏈中，可能會出現多條鏈共同交易的情況，解決這個問題的關鍵是添加一個特殊區塊鏈作為中樞，這個中樞就是中繼鏈。雙鏈不知道中繼的存在，而中繼必須要知道兩條鏈。

典型項目：BTCRelay，Polkadot，Cosmos

1.BTCRelay

BTCRelay其主要原理是BTCRelay把以太坊網絡與比特幣網絡以一種安全去中心化的方式連接起來。BTCRelay通過使用以太坊的智能合約功能可以允許用戶在以太坊區塊鏈上驗證比特幣交易。

BTCRelay的功能包括驗證比特幣的交易，傳遞比特幣交易到以太坊智能合約，存儲比特幣區塊頭部，檢查智能合約內部最新的比特幣信息。BTCRelay使用區塊頭創建一種小型版本的比特幣區塊鏈，以太坊DApp開發者可以從智能合約向BTCRelay進行API調用來驗證比特幣網絡活動。

2.Polkadot

Polkadot的設計核心理念為即時拓展性和延伸性，解決了當今兩大阻止區塊鏈技術傳播和接受的難題。Polkadot計劃將私有鏈/聯盟鏈融入到公有鏈的共識網絡中去，同時又能保有私有鏈/聯盟鏈的隱私和許可的保護措施。

Polkadot的核心思想是區分交易方發起和執行交易的方式以及交易方統一記錄的方式。Polkadot提供基礎的中繼鏈，很多可驗證的、全球動態同步的數據架構都建立在這個基礎上，這些數據架構為平行鏈或側鏈。區塊鏈應用可以將以太坊分叉，按照各自需求調整，通過Polkadot與以太坊公有鏈連接，或者給不同的鏈設置不同功能，實現更好的擴展性和效率。

哈希鎖定

哈希鎖定起源于閃電網絡的HTLC，如今也使用較為廣泛，但應該不會成為主流。

HTLC含義，A與B達成這樣一個協議：協議將鎖定A的1個比特幣，在T時刻到來之前，如果B能夠告訴A一個正確的“暗號”R,使得R的哈希值等于約定的值，B就能獲得者一個比特幣。如果B在T時刻到來時不能提供正確的“暗號”R，那么這一個比特幣自動解鎖，回歸A所有。

哈希鎖定使用場景：

例如使用Hash-locking來實現20ETH和1BTC的原子交換過程：

1.A生成隨機數s，并計算h=hash(s)，將h發送給B；

2.A生成HTLC，超過時間設置為：2小時，如果2小時內B猜出隨機數s，則取走1BTC，否則A取回1BTC；

3.B在以太坊里部署智能合約，如果有誰能在1小時內提供一個隨機數s，讓其hash值等于h則可以取走智能合約中20ETH；

4.A調用B部署的智能合約提供正確的s，取走20ETH；

5.B得知s，還有1小時時間，B可以從容兌現A的HTLC的1BTC。

一旦超時，交易失敗，符合原子性。

四.總結

早期跨鏈技術包括以瑞波和BTCRelay為代表，它們更多關注的是資產轉移；現有跨鏈技術以Polkadot和Cosmos為代表更多關注的是跨鏈基礎設施。跨鏈項目目前尚未有很好的落地案例，尚在摸索中。

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