ALabs丨跨鏈技術概述_ALA:phala幣前景

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。

Galaxy Digital以4400萬美元完成收購自托管平臺GK8:金色財經報道，Galaxy Digital 已完成對 Celsius 旗下機構自托管平臺 GK8 的收購，GK8 解決方案服務將繼續向市場提供，同時 Galaxy 將把該技術集成到其即將推出的加密經紀平臺 GalaxyOne 中。

據悉，Celsius 去年 7 月在加密冬天到來后申請破產保護，并出售了數項資產，其中包括 GK8，Celsius 于 2021 年 11 月以 1.15 億美元收購了 GK8。據悉，Galaxy Digital 以約 4400 萬美元的價格收購了 GK8，此次交易的估值折扣超過 60%。[2023/2/23 12:25:29]

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。

Coinbase即將上線Project Galaxy代幣GAL:5月5日消息，Coinbase將于5月6日00:00左右上線Web3憑證數據網絡Project Galaxy代幣GAL，目前已開放GAL充提服務。此前，幣安、FTX均已上線GAL。[2022/5/6 2:53:17]

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

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。

AvalancheBridge將支持BTC網絡，并將推出錢包Core:3月23日消息， Avalanche宣布AvalancheBridge將支持BTC網絡，從而將BTC資產橋接至AvalancheDeFi生態。同時Avalanche將發布針對Web3用戶的錢包Core。該錢包將內嵌AvalancheBridge，同時錢包用戶能夠直接與Avalanche網絡上的dApp交互。Core將分為兩階段發布：3月下旬將推出Core瀏覽器插件版，第二季度初推出Core移動端應用程序。[2022/3/23 14:12:18]

代表項目：Ripple；BTS

1.Ripple的InterledgerProtocol

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。

Avalanche基金會宣布推出1.8億美元DeFi獎勵計劃:Avalanche基金會宣布將推出1.8億美元的流動性挖礦獎勵計劃Avalanche Rush，鼓勵更多應用和資產加入蓬勃發展的Avalanche DeFi生態。根據Avalanche Rush計劃，Avalanche將集成Aave和Curve這兩項總鎖定價值最高的DeFi協議。Avalanche Rush一期計劃將于近日啟動，為Aave和Curve的用戶提供長達3個月的AVAX（Avalanche原生代幣）流動性挖礦獎勵。Avalanche基金會為Aave用戶準備了相當于2,000萬美元的AVAX激勵，為Curve用戶準備了相當于700萬美元的AVAX激勵。隨著未來數月二期項目的推出，基金會將撥付更多AVAX獎勵。[2021/8/18 22:22:30]

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。

Avalanche主網和交易所上線預計在9月中旬左右:去中心化服務平臺Avalanche宣布主網和交易所上線預計在九月中旬左右。而且Avalanche最近發布了Everest測試網，是完整的主網測試版本，在沒有任何激勵的情況下，目前有超過650個全節點出塊驗證者參與了平臺的運行。另外，除了主網和交易的流動性之外，Avalanche還在同步安排其他主要基礎設施集成，例如托管、錢包（包括Ledger硬件）和Staking服務提供者。之前，Avalanche曾于7月底表示，主網預計在8月底之前上線。[2020/8/30]

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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