ALabs丨跨鏈技術概述_BTC

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 CEO：購買Helios挖礦設施是該公司的變革性收購:12月30日消息，Galaxy Digital首席執行官Mike Novogratz表示，購買Helios挖礦設施是該公司的變革性收購。Novogratz稱，熊市是用來建設的。我們長期相信BTC，并期望成本最低的礦商能隨著時間推移而獲勝。Helios對我們來說是變革性的收購，它將擴大我們的挖礦能力和服務能力，因為我們將繼續為去中心化的未來做準備。

Mike Novogratz對此交易進一步解釋稱，擁有“低成本電力、高效團隊”和“廉價購買ASIC礦工”可使該公司更接近加密礦業。

此前12月28日消息，Galaxy Digital將以6500萬美元的價格收購Argo Blockchain的Helios挖礦設施，并將向該礦企提供一筆新的3500萬美元貸款。[2022/12/30 22:16:44]

Layer0層為基礎協議層：

包括P2P，UTXO賬本結構，執行模型EVM，WASM等。

Galaxy Digital股票獲得經紀公司BTIG的“買入”評級:金色財經報道，Galaxy Digital股票獲得經紀公司BTIG的“買入”評級，目標價為31加元。截至目前，該股票的交易價格為22加元。據悉，Galaxy Digital是一家商業銀行，為機構投資者提供多種以加密貨幣為重點的服務。該公司最近以高達12億美元的價格收購了加密貨幣托管人BitGo。[2021/6/11 23:29:00]

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

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。

波卡周報：Rococo已接入Plasm、Mandala、Phala和KILT 4 個測試平行鏈:1月31日，波卡中國社區PolkaWorld發布波卡周報。主要內容包括：目前，除了3個測試平行鏈，與Rococo中繼鏈相連的有4個平行鏈，分別是Phala，Mandala，Plasm 和 KILT；波卡理事會已通過motion 56，將 Polkadot runtime 升級到 v27；Rococo -v1 分支已經更新，并且包含了新的Rococo鏈規范；Polkadot聯合創始人Gavin Wood將Polkadot描述為一種Layer0技術，一種元協議，比比特幣和以太坊更加抽象和靈活；Kusama理事會已經通過了motion 264，為增加子賞金（sub-bounties）功能的議案提供了資金。[2021/1/31 18:31:39]

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。

雪崩協議Avalanche正在測試網上橋接BTC錨定資產:11月11日，AVA實驗室聯合創始人兼首席協議架構師Kevin Sekniqi發推表示，雪崩協議Avalanche正在測試網上橋接BTC錨定資產。對此，Avalanche首席執行官Emin Gün Sirer表示，Avalanche協議（主網）也支持橋接BTC錨定資產。[2020/11/11 12:17:38]

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。

Galaxy Digital CEO：比特幣今年需要反彈，因為它的時代已至:Galaxy Digital首席執行官Mike Novogratz在接受CNBC電視采訪時表示，比特幣“今年需要反彈”，因為“這是比特幣的時代”。在采訪中，Novogratz看到比特幣本月早些時候經歷了市場“恐慌”，在比特幣開始復蘇之前的兩天時間里，其價格從大約7100美元跌至不到4000美元。

Novogratz指出，“這是比特幣的時代”，因為我們目前正在應對“法定貨幣的貶值，數萬億美元債務的貨幣化”，在新冠病爆發期間，世界各國政府開始采取前所未有的措施來提振經濟。他進一步表示，許多幣圈人士現在認為，隨著美聯儲承諾實施“無限QE”，BTC將成為此時的替代品。今年比特幣需要反彈。如果今年年底比特幣的價格沒有大幅上漲，我會感到十分不解：‘到底發生了什么事’？”（CryptoGlobe）[2020/3/25]

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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