【区块链 | 跨链技术】跨链技术概述——区块链公链TPS解决方案（3）

目录

概述

1. 公证技术：瑞波Interledger协议

2. 侧链技术：BTC Relay

3. 中继技术：Polkadot和COSMOS

4. 哈希锁定技术：Lighting network

5. 分布式私钥控制技术

跨链技术的未来

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在区块链发展过程中遇到的各种挑战中

概述

目前主流的跨链技术包括：

1、公证人机制（Notary schemes）

2、侧链/中继（Sidechains/relays）

3、哈希锁定（Hash-locking）

4、分布式私钥控制（Distributed private key control）

列表进行了比较：

上表详细比较了各类跨链技术和其发展特点：早期跨链技术如瑞波与BTC Relay系列主要聚焦于资产转移功能；而当前主流的技术体系则着重构建跨链基础设施；其中FUSION系统作为引领性创新平台，在实现主流区块链间的无缝连接中发挥关键作用；该系统不仅支持多币种智能合约的互操作性运行；还能为开发人员提供丰富的跨链金融应用场景开发工具；通过整合多种区块链网络资源；显著提升了整个生态系统的协作效率与创新活力。

1. 公证技术：瑞波Interledger协议

瑞波实验室于2012年推出Interledger协议的目的在于连接不同的账本并实现它们之间的协同运作。作为通用方案，Interledger协议能够兼容各类记账系统中的独特特征。其主要目的是打造全球统一的支付标准，并构建一个统一的网络金融传输框架。

通过第三方连接器或验证器进行自由交易的Interledger协议实现了两个不同记账系统的无缝对接。每个记账系统无需对连接器产生信任，在该协议下由密码算法将资金托管至连接器创建的账户中，在所有参与方达成共识后即可完成互惠交易。这使得交易本身无需依赖法律合同进行保护，并减少了不必要的审核步骤。实际上，在这种设计下只有参与其中的记账系统才可以追踪交易细节，并且这些细节可被隐藏起来以保护隐私。“验证器”运行于加密算法之上以确保其不直接暴露交易详情。值得注意的是此方案理论上支持所有现有在线记账系统而无需额外开发成本银行现有的记账系统仅需进行少量改动即可集成使用该协议从而实现直接互操作性这使得银行间无需设立中央对手方或代理银行即可开展跨境业务

2. 侧链技术：BTC Relay

侧链是以基于某种原链上代币为基础构建的新型区块链系统，在这种架构下, 例如美元被锚定于黄金的价值体系中。侧链不仅作为连接各种区块链的桥梁, 还能够与其他区块链相互协作, 而其他区块链则可独立运行, 但目前在现有技术下难以构建跨链智能合约, 因此在实现复杂的金融功能方面仍面临诸多挑战, 这正是由于这些限制因素, 在股票、债券及衍生产品等金融领域中, 现有技术尚未取得突破性进展

BTC Relay是源自以太坊基金会的支持而孕育和发展起来的一个重要项目，并被视为区块链领域的第一个侧链技术成果。该系统通过使用以太坊智能合约将该网络与比特币生态系统进行深度集成，在提升交易效率的同时实现了资源的有效配置。然而，在设计之初就面临的重大挑战是如何在不依赖外部数据源的情况下实现去中心化的功能。尽管如此，BTC Relay在跨链通信领域仍然展现了独特的价值，并为后来者提供了重要的参考框架。

3. 中继技术：Polkadot和COSMOS

Polkadot

Polkadot是一个基于关键成员构建的关键公有区块链平台。它旨在克服阻碍了区块链技术传播与扩展的两个主要障碍：即时可扩展性和可扩展性**。该平台设计目标包括将私有区块链或联盟区块链整合到共识架构中，并同时保持原有的数据隐私与许可使用特性**。通过这一架构设计，Polkadot实现了多种区块链系统的互联。

从Polkadot的角度看，其他区块链被视为平行链条。然而，在这种架构下并不完全平行。具体而言，在现有区块链的基础上应用Relay-Chain技术后，在主区块链上可实现代币转移至受多重签名控制的主地址，并对该主地址进行了临时锁定状态。在此过程中，在Relay-Chain上的交易结果需经这些关键人物投票确认才能生效。此外系统内设了举报机制用于监督交易行为。利用Polkadot平台我们可以实现比特币、以太坊等多种加密货币与该平台的无缝连接从而实现了跨链通信的可能性。

目前Polkadot仍主要基于以太坊生态系统运行。通过技术手段实现与其私链网络的互联，并将其作为进一步优化的方向。最终实现了以太坊可以直接与任意区块链网络进行通信。

COSMOS

Cosmos是由tendermint团队推出的异构网络系统。该系统采用Tendermint共识算法作为基础协议机制，在设计上类似于一种实用拜占庭容错共识引擎。该协议凭借其具有高性能、高一致性的特点，在严格分叉责任制框架下能够有效地防止恶意参与者进行不当操作。

从COSMOS平台出发的第一个空间标识为'COSMOS Hub'。COSMOS Hub的核心设计是基于多资产权益证明的区块链网络体系。该系统采用简洁直观的管理架构，支持灵活的升级和维护操作。同时支持与其他COSMOS中心单元的互联互通，从而实现功能模块的模块化扩展。

在Cosmos网络架构中，“核心区域”与其它区域之间的跨链通信主要依靠IBC（跨链通信机制），这种机制类似于传统网络中的UDP或TCP协议，在保障通信效率的同时也具备良好的容错能力。
IBC允许代币在不同区域之间实现便捷高效地转移互操作性操作，在这一过程中不需要涉及跨境流动问题。
另一方面，“区域内部”的所有代币转移都会由Cosmos核心负责协调管理，并实时更新各区域所拥有的资产总量。
这一设计不仅确保了系统的安全性与稳定性，“隔离”功能还能够有效防止不同区域间的资产混杂。
值得注意的是，“隔离”的实现并非简单的物理划分，“系统会根据实际需求自动对各区域进行分割管理”
此外，“由于系统设计上的开放性特点，
"
每个人都可以方便地将自己的新创建区域接入到现有网络中，
因此，
"
整个架构具备良好的扩展性和兼容性，
"这使得它能够轻松接纳未来的新型区块链平台。

这些空间不仅支持Cosmos的无限扩展能力的实现，并且能够为其在全球范围内的交易需求提供充分的支持

4. 哈希锁定技术：Lighting network

闪电网络实现了对比特币微支付通道网络的可扩展性提升，在区块链生态系统中构建了高效的链外交易处理体系。当交易双方预先在区块链上建立支付通道时，则能够实现多次、高频、双向的微支付快速确认；若双方不具备直接的点对点支付通道连接，则通过构建由多个支付通道组成的连通路径，在链上也能实现资金可靠转移。这种网络架构的核心创新在于其采用HTLC哈希锁定技术作为支撑机制：Alice与Bob达成协议，在时刻T（以未来某一区块链高度为依据）之前展示适当的R（称为秘密），若R的哈希值H(R)等于预先约定值，则Bob可获取Alice的0.1 BTC；若在时刻T之前未能提供有效R，则该笔资金将自动解冻并归还Alice。

闪电网络并非旨在解决单次支付问题，在这种情形下交易金额被假定为足够微小以至于违约方的风险被合理控制。在应用过程中需特别留意"微支付"这一前提条件。

5. 分布式私钥控制技术

WanChain

WanChain 也提供了主流公有链条之间的跨链条服务。然而，在开启这一服务之前，请务必完成对目标区块链平台的注册流程，并确保该平台具备识别其对应区块链的能力。针对跨链条交易过程，则采用多方计算与门限密钥共享方案。对于未注册的资产转移至目标区块链的情形，则通过应用协议内置模板并结合跨链条信息构建智能合约以实现新资产的生成。而针对已注册的资产从原有链条转移至目标区块链的情况，则通过向现有合约分配相应等值代币的方式保证其在目标区块链上实现交互流通。

万维网络基于分布式架构实现了不同区块链间的互联互通与资产价值流动。该系统通过通用跨链协议以及整合跨链交易记录功能（包括各类跨链交易及本地交易），支持公有区块链、私有区块链以及联盟 blockchain 的无缝对接，并能够构建统一的数据中继层以促进各区块链间资产互操作性。

但是，在将各种链映射到一条主链的过程中仅完成了第一阶段的任务后发现, 如果当前的智能合约体系仍停留在仅针对单一交易逻辑的设计水平, 那么基于这种设计构建的多币种智能合约的实际应用仍然受到诸多限制

FUSION

借助私钥生成与实现加密技术手段，在FUSION公有链上完成对各种加密 assets 的部署；不同类别的 encrypted assets 能够在该公有 chain 上自由地进行交互和协作；锁定与解封是管理 distributed control systems 的关键操作；锁定是指利用密钥对各类数字资产管理以及 distributed control 管理过程实施锁定；而解封则是相反的操作步骤，在此过程中将对所有者的访问权限重新分配回各方拥有者。

该协议支持多种代币间的资产转移功能的同时

不同类型的资产在FUISON平台内进行映射后，在原有功能被暂时性地进行锁定的情况下，在FUSION平台中借助增强型智能合约技术生成多样化的加密金融服务产品，并最终实现了资产的增值。该平台的主要目标是构建基于价值互联网时代下的创新加密金融服务体系。

跨链技术的未来

价值互联网要想被广泛认可并形成生态系统，“网”的概念就必须得到满足”。这要求我们综合运用多种交叉互操作性技术（CCT），突破区块链升级版局限性。单一链条的跨链交易仅是第一步，在真正实现大规模协作方面还有很长一段路要走——真正的跨链本质在于多层网络协同运作。这种互操作性使得不同链条上产生的代币可以自由流动于整个网络中，并非仅仅局限于各自原有的生态空间。为了构建完整的金融体系，“智能合约”的作用不容忽视——它不仅能够整合各方资源形成统一平台，在此基础上还需要借助并行计算机制优化整体性能才能达到预期目标