作者 | BTKING
來源 | 深入淺出區塊鏈
當前的區塊鏈底層技術平臺百花齊放，不同的業務、不同的技術底層的區塊鏈之間缺乏統一的互聯互通的機制，這極大限制了區塊鏈技術和應用生態的健康發展。跨鏈的需求由此而來，本文通過分析幾種主流的跨鏈方案探討跨鏈技術的本質及相應的解決思路。
跨鏈的類型
跨鏈交互根據所跨越的區塊鏈底層技術平臺的不同可以分為同構鏈跨鏈和異構鏈跨鏈：同構鏈之間安全機制、共識算法、網絡拓撲、區塊生成驗證邏輯都一致，它們之間的跨鏈交互相對簡單。而異構鏈的跨鏈交互相對復雜，比如比特幣采用PoW算法而聯盟鏈Fabric采用傳統確定性共識算法，其區塊的組成形式和確定性保證機制均有很大不同，直接跨鏈交互機制不易設計。異構鏈之間的跨鏈交互一般需要第三方輔助服務輔助跨鏈交互。
主流跨鏈機制概述
截至目前，主流的區塊鏈跨鏈技術方案按照其具體的實現方式主要分為三大類，分別是公證人機制、側鏈/中繼和哈希鎖定：
公證人機制（Notary schemes）: 公證人也稱見證人機制，公證人機制本質上是一種中介的方式。具體而言，假設區塊鏈A和B本身是不能直接進行互操作的，那么他們可以引入一個共同信任的第三方作為中介，由這個共同信任的中介進行跨鏈消息的驗證和轉發。公證人機制的優點在于能夠靈活地支持各種不同結構的區塊鏈（前提是公證人能夠訪問相關方的鏈上信息），缺點在于存在中心化風險。
哈希鎖定（Hash-locking）: 哈希鎖定技術主要是支持跨鏈中的原子資產交換，最早起源自比特幣的閃電網絡。其典型實現是哈希時間鎖定合約HTLC(Hashed TimeLock Contract)。哈希鎖定的原理是通過時間差和影藏哈希值來達到資產的原子交換。哈希鎖定只能做到交換而不能做到資產或者信息的轉移，因此其使用場景有限。
側鏈/中繼鏈（Sidechains / Relays）: 側鏈是指完全擁有某鏈的功能的另一條區塊鏈，側鏈可以讀取和驗證主鏈上的信息。主鏈不知道側鏈的存在，由側鏈主動感知主鏈信息并進行相應的動作。而中繼鏈則是側鏈和公證人機制的結合體，中繼鏈具有訪問需要和驗證進行互操作的鏈的關鍵信息并對兩條鏈的跨鏈消息進行轉移。從這個角度看中繼鏈也是一種去中心的公證人機制。
下面就這幾種跨鏈方式的典型實現方式進行詳細分析：
典型跨鏈機制實現分析
公證人機制
最傳統的公證人機制是基于中心化交易所得跨鏈資產交換，這種跨鏈的方式比較單一，只支持資產的交換，如下圖演示了Alice通過交易所，用比特幣和Bob交換ETH的過程。 
Alice 通過交易所錢包將自己的比特幣打入交易所地址;
Alice 在交易所上掛上賣單1個BTC賣出20ETH價格；
Bob需要將自己的ETH打入交易所的以太坊地址；
Bob通過交易所掛出購買比特幣的單子 20ETH買一個比特幣；
交易所將Alice的賣單和Bob的賣單進行撮合；
交易所將Alice在交易所存儲的1BTC 轉移給Bob的比特幣地址；
交易所將Bob在交易所存儲的20ETH 轉移給Alice的以太坊地址；
至此完成了Alice和Bob的BTC和ETH的交換（案例中省去了交易所的服務費）。通過該例子可以看出交易所的方式目前僅能夠支持資產的交換，且資產交換的原子性、安全性完全由中心化的交易所保障存在較大的中心化風險。 
除此之外還有一種著名的分布式賬本技術Ripple，也是采用類似公證人的機制來解決全球金融機構之間的資產交換。Ripple的系統架構如上圖所示，Ripple系統中交易通過網絡中的驗證者進行交易的驗證，驗證者驗證的交易通過加密算法保護交易內容不能被驗證著窺探從而保證交易的隱私性。
公證人機制的跨鏈技術實現簡單，且能夠比較靈活地支持不同類型的底層區塊鏈體系。公證人機制的主要問題在于公證人機制的安全性保障完全由公證人系統保障。參與跨鏈的相關方需要對中間人給予較大的信任。
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