科普 | 跨鏈簡史：從資產橋到互操作_BTC:Snake Token

跨鏈技術被認為是區塊鏈領域發展的圣杯，是實現萬鏈互通的關鍵技術。現在的跨鏈技術形態，有些是在實現資產互通，有些是提出了一套通信協議，實現區塊鏈間的通信，還有些是提出了新的系統架構和運行模式，支持更多區塊鏈的接入。

跨鏈一開始的目標在于讓資產能從一條鏈轉移到另一條鏈，又可以安全的返回，后來擴展到解決兩個或多個不同鏈上資產及狀態的互相傳遞、轉移、交換的問題。隨著現在跨鏈基礎設施的日趨成熟，對于跨鏈概念的炒作已經冷卻。在這樣一個時刻，我們來對現有的跨鏈技術形態，做一個冷峻的觀察。

根據跨鏈技術的演進和實現方式，以太坊的創始人 Vitalik 曾經總結了 3 類跨鏈技術，分別是哈希時間鎖（HTLC），公證人，側鏈/中繼。我們將把公證人，和側鏈/中繼進一步分類，各自分成兩個小類，這樣，我們將分別介紹五種跨鏈方案。

哈希時間鎖合約是通過一套密碼學方法，來實現跨鏈的去信任資產交易，比如我的 BTC 和你的 ETH 交易，就可以通過哈希鎖來實現交易的原子性。

其原理大致如下：用戶 A 生成隨機數 s，并計算出該隨機數的哈希值 h=hash(s) 發送給用戶 B，A 和 B 通過智能合約先后鎖定各自的資產。A 公開出示 s 可獲得 B 鎖定的資產，同時 B 也獲得了 s，可獲得 A 的鎖定資產，若超過設定的時間，A 沒有出示 s，智能合約中鎖定的資產會自動回退給雙方。

動態 | 人民日報官方微博科普區塊鏈 強調區塊鏈不等于比特幣:人民日報官方微博今早發表9圖科普區塊鏈。其中涉及區塊鏈的特點有：1、安全；2、不可篡改；3、可訪問；4、無第三方。區塊鏈對未來的影響：1、不需繁瑣個人證明；2、看病避免反復檢查；3、旅行消費更加便捷；4、交易無需第三方。同時強調，區塊鏈不等于比特幣。比特幣只是區塊鏈技術的一種應用，區塊鏈還有醫療衛生、食品安全、版權保護等諸多應用領域。[2019/10/28]

公證人機制是指由公證人建立一個中間賬戶，用戶將資產轉入中間賬戶，由公證人跨鏈發行一種映射原 Token 的影子 Token 給到用戶。當用戶需要贖回的時候，將影子 Token 銷毀，并向公證人提供證明，公證人將中間賬戶中的原始 Token 轉到該用戶的地址。

公證人必須是可信的。公證人可以憑借自身信用，也可以通過智能合約做超額抵押來獲得信任。公證人可以是單個主體，也可以是多個主體通過某種規則組合形成的聯盟。

根據公證人的單主體還是多主體，以及公證人的信譽來源是超額抵押還是自身信用，我們可以把公證人方案劃分為 4 個子類：

動態 | 區塊鏈技術入選科普雜志《科學美國人》2019十大突破性技術榜單:據新浪網今日新聞報道，美國科普雜志《科學美國人》公布 2019 十大突破性技術榜單。區塊鏈技術因在保障食品安全中的作用而上榜。 入選榜單具體原因：區塊鏈技術的發展應用將顯著改善食品污染源數據追蹤的困境。利用區塊鏈云端系統，食品制造商可以依次在計算機儲存各類過程的信息。[2019/9/29]

其中，HBTC，BTTC，imBTC 均屬于 ② 方案，tBTC 屬于 ③ 方案，X-BTC，WBTC 屬于 ④ 方案，采用方案 ① 的項目暫未發現。你可能發現，全是比特幣跨鏈項目，為什么如此，我們后文在對比分析中會有詳述。我們并不需要關注公證人的數量，因此，我們將公證人方案，僅按信任來源，分為兩個子類。

公證人通過超額抵押建立信用，這意味著，公證人抵押的資產 v2，必須大于中間賬戶中的資產價值 v1。當公證人出現作惡行為或者過失行為，導致中間賬戶里的資產遭受損失，那么抵押的資產將可以用來賠付給受損失的用戶。然而，超額抵押會給公證人帶來資金成本，這些成本，會轉化為高額的跨鏈的手續費，而高額的跨鏈手續費會讓用戶望而卻步。

公證人也可以通過自身信用來背書，讓用戶信任。但這種信任是中心化的，和區塊鏈的基本精神是背離的。但由于這種方式手續費低廉，甚至免費，因此還是吸引了大批用戶。這種由中心化機構擔保的跨鏈方式，對于跨鏈資金體量小，安全訴求低的用戶而言，也是很好的選擇。

動態 | 央行官微舊文重發“再科普”：范一飛詳解數字貨幣:據中國經濟網消息，今日，央行官微公眾號頭條重新發布央行副行長范一飛在2018年1月25日題為《關于央行數字貨幣的幾點考慮》的文章，對央行數字貨幣再次進行科普。同時，微信公眾號第二條發布支付司副司長穆長春8月10日在第三屆中國金融四十人伊春論壇上的演講。近年來，各主要國家和地區央行及貨幣當局均在對發行央行數字貨幣開展研究，新加坡央行和瑞典央行等已經開始進行相關試驗，人民銀行也在組織進行積極探索和研究。[2019/8/21]

第三種是側鏈/中繼的方案。側鏈和中繼其實是同一個概念，中繼鏈就相當于多條鏈共同的側鏈，為了簡化表述，我們后文統一稱為橋接鏈方案。

橋接鏈方案我們分兩類來說，分別是通用方案和同構跨鏈專用方案。

橋接鏈通用方案和公證人方案一樣，仍然存在一個中間賬戶，但中間賬戶的安全，不靠公證人來保護，而是靠智能合約來規范，這意味著中間賬戶將是一個合約賬戶，其資產管理規則被智能合約的代碼約束，而不是由公證人約束。如果代碼本身沒有問題，只要部署該合約的鏈是安全的，那么合約中的資產就是安全的。

當然，如果橋接鏈本身有問題，也會影響合約賬戶里的資產安全。因此，驗證人們必須 Stake 一定價值的 Work Token 來保障橋接鏈的安全運行。假設這個價值是 v3，那么這個 v3 是可以遠遠小于合約賬戶里的資產價值 v1 的。

動態 | 浙江衛視節目科普支付寶區塊鏈防偽溯源產品:昨日，在浙江衛視播出的科普綜藝欄目《智造將來》現場，支付寶首次展示了支付寶區塊鏈防偽溯源產品，以接地氣的方式公開向大眾展示區塊鏈在生活中的應用。[2019/3/4]

為什么 v3 可以小于 v1 呢？因為現在較為通行的 BFT-PoS 類共識，幾乎杜絕了能夠篡改賬本的“雙花”攻擊(如果橋接鏈賬本被篡改，則有可能間接威脅到合約賬戶中的資產安全)，實現了更強的共識安全。BFT-PoS 可以做到即時確定性，而非概率確定性，攻擊者即便掌握了半數以上的 Staking Work Token，最多只能做到拒絕簽名區塊，讓封塊速度減慢，讓網絡無法處理交易，已經形成最終確定性的區塊中的交易是無法被逆轉的。我們可以認為，只要 BFT-PoS 鏈沒有代碼故障，無論 Token 市值多小，都是安全的。

雖然惡意的驗證人，無法動搖中間賬戶內的資產安全，但網絡癱瘓，停止驗證新交易，也不是我們希望看到的狀況。因此，v3 最好也不要太小，我們還是希望橋接鏈的 Token 市值越大，Staking 比例越高，去中心化程度越高越好。

v3 可以小于 v1，因此不會有超額抵押帶來的高額跨鏈手續費，使用跨鏈橋將可以做到很廉價。那么有沒有方法進一步降低跨鏈成本呢？可能有的朋友會想到讓多條鏈復用同一座橋，這便是 Poly Network 的思路。

財政部副部長朱光耀：數字經濟還處在發展的過程中，要以科普、推動的態度來推進數字經濟發展:今日，在中國發展高層論壇2018年會上，財政部副部長朱光耀表示：“數字經濟還處在發展的過程中，要以科普、推動的態度來推進數字經濟發展。也要關注數字經濟的其他影響，包括稅收征管、反洗錢監管措施等要跟上。”[2018/3/25]

橋接鏈通用方案，看起來已經很完美了！但我們對于跨鏈，還有更高的追求。其一，多鏈復用的資產橋，可以盡可能多的兼容現有的鏈，但新的鏈不斷涌現，要再去擴充兼容太麻煩了，能否有一個通用的鏈框架，讓新鏈遵循框架，能夠一勞永逸的實現跨鏈呢？其二，我們對于跨鏈的追求，并不只是想實現資產橋，我們還希望鏈間能傳遞更豐富的信息，有強大的互操作性，例如可以跨鏈調用合約，讓多個鏈真正連接起來，形成有機整體。

基于對以上兩者的追求，區塊鏈世界里有了波卡和 Cosmos 這樣的同構跨鏈項目。兩者都采用了“1 母鏈 + N 子鏈”的架構，其中母鏈是所有子鏈的公共橋接鏈，任何開發者都可以按照規定的框架開發子鏈，并申請接入母鏈。

Cosmos 母鏈名為 Hub，子鏈名為 Zone，通過內置的 IBC 協議，Zone 之間可以實現跨鏈通訊，既能傳遞資產，也能傳遞其他格式的信息，實現跨鏈互操作性。波卡母鏈名為中繼鏈，子鏈名為平行鏈，平行鏈之間通過 XCMP 協議來通訊，以實現跨鏈互操作。事實上，波卡的中繼鏈不光起到橋接作用，還可以讓接入的平行鏈共享其共識層的安全性，而對于 Cosmos 的 Zone 而言，鏈的安全是需要自己負責的。

哈希時間鎖雖然能實現跨鏈交易的原子性，但無法實現資產的跨鏈流通。這意味著，通過哈希時間鎖，我的 BTC 和你的 ETH 進行安全的交易，但并不能讓 BTC 流通到 ETH 上，也無法讓 ETH 流通到比特幣鏈上。但哈希時間鎖的通用性最強，對鏈的屬性沒有任何限制。

公證人方案，可以在一條圖靈完備的鏈和一條非圖靈完備的鏈之間實現資產跨鏈。當然，這種資產跨鏈是單向的，只能由非圖靈完備的鏈上跨到圖靈完備的鏈上。例如把 BTC 引入 ETH，反之把 ETH 引入比特幣鏈則不行。這并不是公證人方案的限制。事實上，公證人方案也可以實現兩條圖靈完備的鏈間的資產雙向跨鏈流通，但由于其要么費率較高（超額抵押方案），要么傾向于中心化（自身信譽方案），人們更多的會采用橋接鏈方案。

前文提到一個問題，為什么比特幣的跨鏈更多采用了公證人方案，而非橋接鏈方案呢？這是因為比特幣鏈不是圖靈完備的。在這里解釋一下，為什么橋接鏈只能在雙圖靈完備的鏈間跨鏈呢，是因為橋接鏈不是一個獨立的存在，而需要部署在兩端鏈上的合約配合，就像一座橋不能懸空存在，必須在兩岸有橋墩作為依托。

在雙圖靈完備鏈間跨鏈，橋接鏈方案更有優勢，主要體現在無需超額抵押，且可以多鏈復用，可以更低的成本實現資產跨鏈。像波卡，Cosmos 這樣的跨鏈項目則直接搭建了一個全新的多鏈架構，超越了資產橋，在同構鏈之間實現了豐富的互操作性。

我們闡述了三大類（五小類）的跨鏈方案，我們將各方案的特性對比做成表格。

以上我們對各跨鏈方案的闡述順序，其實有一條清晰的時間脈絡。最早的主流鏈有比特幣和以太坊，人們想要實現 BTC 和 ETH 之間的交易，最先能想到的便是哈希時間鎖這樣的，不需要借助任何外力的純密碼學方法。2013年5月, Nolan 在 BitcoinTalk 論壇提出了原子轉移（atomic transfers）思路。后來，人們開始建設基礎設施，建立資產橋，讓鏈間的資產能夠互通，在這當中，比特幣作為市值最大的加密資產，吸引了很多人想把比特幣資產導入到其他鏈，但由于比特幣不支持智能合約，人們只好使用公證人機制。

由于理念的不同，有的項目采用了去中心化的，成本較大的超額抵押方案，有的項目則采用了簡單直接的中心化托管方案。為了降低跨鏈成本，人們想到了，讓多鏈共用一座鏈橋的方式。為了一勞永逸，實現對新鏈的兼容性，人們制定了新鏈開發的框架和標準，如 Substrate 和 Tendermint，為了實現更多維度的互操作性，人們創造了同構多鏈架構，如 Polkadot，Cosmos。現如今，區塊鏈跨鏈基礎設施日趨成熟，以至于人們已經不再常常討論跨鏈，就像我們看到燈亮起時，不再談論“電”的原理一樣。

區塊鏈的從業者們從未停止思考，從未停止追求更優方案，在他們的推動下，區塊鏈世界像生物一樣向著更復雜，也更簡單的方向不斷演化著。

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