比原鏈的跨鏈技術(shù)介紹

隨著Bystack的主側(cè)鏈架構(gòu)的推出，主側(cè)鏈之間的跨鏈問題也成為比原鏈團(tuán)隊(duì)的主要攻克工程難題，當(dāng)前比原鏈已經(jīng)推出了兩種跨鏈的機(jī)制，各有不同的側(cè)重點(diǎn)，可能因?yàn)楸旧淼目珂溂夹g(shù)比較晦澀。

一些預(yù)備知識(shí)

跨鏈簡單的來說就是解決如何讓一條鏈上的token轉(zhuǎn)移到另一條鏈上，本質(zhì)是將一條鏈上的價(jià)值轉(zhuǎn)移到另一條鏈，跨鏈需要保證以下幾點(diǎn)：

1. 確保已跨鏈的資產(chǎn)的妥善保管，不能在原鏈上能夠繼續(xù)流通，要防止被竊取或者挪用；

2. 確保兩條鏈上轉(zhuǎn)移的資產(chǎn)是等同的，不能A鏈上減少了100價(jià)值的資產(chǎn)，而B鏈上只增加了50價(jià)值的資產(chǎn)；

3. 轉(zhuǎn)移的資產(chǎn)能夠安全的再轉(zhuǎn)移回原鏈上，不能價(jià)值只是單向轉(zhuǎn)移，或者轉(zhuǎn)移過去無法轉(zhuǎn)移回來；

基于這些要求，誕生出很多不同的跨鏈方案，主要是公證人機(jī)制，側(cè)鏈/中繼和哈希時(shí)間鎖等方案，除此之外還有分布式私鑰，和公證人機(jī)制+側(cè)鏈混合技術(shù)。這里不對這些技術(shù)進(jìn)行展開，如果有興趣的朋友，可以推薦閱讀V神給R3寫的關(guān)于跨鏈的文章《Chain Interoperability》。

比原鏈的跨鏈選型

比原鏈的跨鏈模型也脫離不了上面敘述的跨鏈模型，當(dāng)前主要使用的是公證人機(jī)制和哈希時(shí)間鎖的模式。

因?yàn)閭?cè)鏈Vapor本身是沒有資產(chǎn)的，所以我們使用公證人機(jī)制將主鏈的資產(chǎn)轉(zhuǎn)移到側(cè)鏈上（實(shí)際上是在主鏈鎖定資產(chǎn)，在Vapor側(cè)鏈創(chuàng)造資產(chǎn)），同時(shí)因?yàn)楣C人機(jī)制需要一定的時(shí)間進(jìn)行簽名審核，所以我們再使用哈希時(shí)間鎖的機(jī)制做補(bǔ)充，可以快速的交換主側(cè)鏈之間的資產(chǎn)（但哈希時(shí)間鎖機(jī)制不會(huì)創(chuàng)造資產(chǎn)，只是對現(xiàn)有的主側(cè)鏈資產(chǎn)進(jìn)行跨鏈互換）。

公證人（網(wǎng)關(guān)）機(jī)制

但凡是參與過比原側(cè)鏈超級(jí)節(jié)點(diǎn)投票對于跨鏈轉(zhuǎn)移BTM一定不會(huì)陌生，在Bycoin中通過切換到側(cè)鏈錢包，可以實(shí)現(xiàn)一鍵跨鏈，如圖所示：

通過一鍵跨鏈就可以將BTM或者其他資產(chǎn)跨到側(cè)鏈上，從而在側(cè)鏈上進(jìn)行資產(chǎn)交換。那么公證人機(jī)制背后的原理是怎么樣的呢？忽略其中的技術(shù)細(xì)節(jié)，核心就是價(jià)值生成和銷毀，資產(chǎn)托管和主側(cè)鏈的接口通信，如下圖所示：

每當(dāng)從主鏈轉(zhuǎn)移到側(cè)鏈，就需要在側(cè)鏈上創(chuàng)造相應(yīng)的資產(chǎn)，而如果要從側(cè)鏈上轉(zhuǎn)回主鏈，則需要銷毀側(cè)鏈上相應(yīng)的資產(chǎn)，這就是價(jià)值的生成和銷毀。當(dāng)主鏈的資產(chǎn)跨鏈到側(cè)鏈上，就需要對主鏈的資產(chǎn)進(jìn)行托管，出于安全的考慮，一般都會(huì)采用多簽的方式，還有對大額資產(chǎn)進(jìn)行冷熱分離。

先介紹幾個(gè)概念：

1. 驗(yàn)證人：側(cè)鏈的出塊人，就是當(dāng)前的正式出塊的超級(jí)節(jié)點(diǎn)方（前十的超級(jí)節(jié)點(diǎn)）。

2. 收集人：監(jiān)控主鏈鎖定在聯(lián)邦合約地址的交易，收集主鏈的交易并在側(cè)鏈上創(chuàng)建等額的資產(chǎn)，監(jiān)控側(cè)鏈跨鏈請求，銷毀側(cè)鏈的資產(chǎn)并釋放等額資產(chǎn)到主鏈上。驗(yàn)證人和收集人都是系統(tǒng)中的角色，并不是指代實(shí)際的人，但其中可能會(huì)需要人進(jìn)行參與。

3. 聯(lián)邦地址：由多名聯(lián)邦成員公鑰生成的多簽地址。

當(dāng)用戶點(diǎn)擊一鍵跨鏈之后，發(fā)生了什么事情？

如果是從主鏈到側(cè)鏈：

1. 收集人監(jiān)測到主鏈的聯(lián)邦地址接受到了一筆轉(zhuǎn)賬；

2. 收集人等待主鏈打包，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定確認(rèn)數(shù)后這筆交易將不能被逆轉(zhuǎn)；

3. 收集人在側(cè)鏈上創(chuàng)建等額的資產(chǎn)，通過多簽進(jìn)行審核確認(rèn)，并打入到用戶的側(cè)鏈地址；

4. 用戶的側(cè)鏈上獲得可以流通的資產(chǎn)；

如果是從側(cè)鏈到主鏈：

1. 收集人監(jiān)測到一筆側(cè)鏈銷毀資產(chǎn)的交易（這里用戶并不需要將自己的側(cè)鏈資產(chǎn)打到聯(lián)邦地址上，而是自己發(fā)起一筆銷毀側(cè)鏈資產(chǎn)的交易）；

2. 收集人等待側(cè)鏈打包，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定確認(rèn)數(shù)后這筆交易將不能被逆轉(zhuǎn)；

3. 收集人將聯(lián)邦地址中等額的資產(chǎn)，通過多簽進(jìn)行審核確認(rèn)，并打入到用戶的主鏈地址；

4. 用戶在主鏈上獲得可以流通的資產(chǎn)；

網(wǎng)關(guān)（公證人）機(jī)制則是一個(gè)被實(shí)際場景檢驗(yàn)過的高效可實(shí)用機(jī)制，網(wǎng)關(guān)起到了建立跨鏈信任背書、統(tǒng)一跨鏈通信協(xié)議、協(xié)調(diào)主側(cè)鏈交易確認(rèn)的重要作用。但在實(shí)際場景里，跨鏈網(wǎng)關(guān)會(huì)面臨中心化運(yùn)營的弊端，導(dǎo)致跨鏈協(xié)作無法完全去信任，互操作性不高。后續(xù)的開放式聯(lián)邦網(wǎng)關(guān)管理框架 OFMF就是為了解決中心化的問題，這塊后續(xù)會(huì)專門寫文探討，這里不做贅述。

同時(shí)因?yàn)樾枰斯ざ嗪灥脑?，跨鏈需要用戶較長的等待時(shí)間，所以又推出了基于哈希時(shí)間鎖的跨鏈資產(chǎn)原子互換機(jī)制，和公證人機(jī)制進(jìn)行一個(gè)互補(bǔ)。

哈希時(shí)間鎖跨鏈機(jī)制

哈希鎖定模式是指用戶在規(guī)定的時(shí)間段對于哈希值的原值進(jìn)行猜測來支付的一種機(jī)制。簡單講，就是在智能合約的基礎(chǔ)上，雙方先鎖定資產(chǎn)，如果都在有限的時(shí)間內(nèi)輸入正確哈希值的原值，即可完成交易。

通過公證人機(jī)制，可以將比原主鏈的資產(chǎn)遷移到側(cè)鏈上去，那么通過哈希時(shí)間鎖，則可以將比原主鏈和側(cè)鏈的資產(chǎn)直接進(jìn)行交換。

比如你在主鏈上有BTC，我在側(cè)鏈上有ETH，如果使用公證人機(jī)制，我需要首先將BTC跨到側(cè)鏈上去，或者將ETH跨到主鏈上來，這樣才能進(jìn)行互換；而有了哈希時(shí)間鎖的機(jī)制，就可以直接把我主鏈上的資產(chǎn)打給你，而你將側(cè)鏈上的資產(chǎn)打給我，并能保證整個(gè)過程的原子性和資產(chǎn)安全。

這個(gè)圖是簡化的流程，為了保證主側(cè)鏈資產(chǎn)交易的原子性，其中涉及比較多的流程，大致流程描述如下：

1. 用戶A想用主鏈上的BTC換取用戶B側(cè)鏈上的ETH；

2. A開通一個(gè)主鏈上的智能合約，并設(shè)置一個(gè)能夠解開該合約的謎語（哈希鎖H），設(shè)置一個(gè)可以猜謎的時(shí)間（時(shí)間鎖T），超過這個(gè)猜謎時(shí)間A可以拿回他自己的BTC；

3. A將謎面（哈希鎖H）給用戶B，用戶B用同樣的謎語（哈希）在側(cè)鏈上開通一個(gè)智能合約，也設(shè)置一個(gè)猜謎時(shí)間（時(shí)間鎖t）；

4. A，B雙方互相檢查各自的合約（檢查是否用統(tǒng)一的哈希鎖，檢查是否接收地址是對方的）；

5. 確認(rèn)智能合約無誤后，A在時(shí)間t內(nèi)使用謎底（哈希原值）去解鎖B的側(cè)鏈智能合約，并獲得側(cè)鏈的ETH；

6. 一旦A成功解鎖B的智能合約，那么謎底（哈希原值）就會(huì)暴露，B獲得了謎底（哈希原值），在時(shí)間T內(nèi)，去解鎖A的主鏈上的智能合約，并獲得主鏈上的BTC；

7. 雙方的資產(chǎn)互換完成；

哈希時(shí)間鎖完全使用合約來進(jìn)行跨鏈資產(chǎn)的交換，所以無需擔(dān)心中心化的風(fēng)險(xiǎn)，但哈希時(shí)間鎖機(jī)制只能互換主側(cè)鏈已有的資產(chǎn)，而不能將資產(chǎn)價(jià)值轉(zhuǎn)移到另一條鏈上。當(dāng)前的比原的哈希時(shí)間鎖機(jī)制并沒有集成到界面上，所以普通用戶使用還比較困難，需要產(chǎn)品的進(jìn)一步提升。

跨鏈的展望

比原鏈Bystack的跨鏈技術(shù)正在如火如荼的完善中，通過跨鏈技術(shù)，我們可以很好的發(fā)揮側(cè)鏈的高性能優(yōu)勢，讓各類資產(chǎn)在側(cè)鏈上流通起來并形成各種各樣的應(yīng)用。

除此之外，跨鏈技術(shù)的成熟，除了可以利用在我們自己的主側(cè)鏈之外，我們還可以將這套技術(shù)用在比原鏈跟其他區(qū)塊鏈的跨鏈上，將其他區(qū)塊鏈資產(chǎn)都跨到比原鏈上來，從而實(shí)現(xiàn)比原鏈多樣性資產(chǎn)的目標(biāo)。
來源： 比原鏈Bytom?