区块链的侧链,浅谈永旗链跨链构架

时间:2019-10-29 22:26来源:金沙澳门手机版网址
原标题:浅谈永旗链跨链构架 随着区块链技术加速应用于金融、医疗、能源、产权和物联网等众多领域,越来越多的科技企业投身于区块链技术的研发与产业化浪潮中。如今,打着各种

原标题:浅谈永旗链跨链构架

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随着区块链技术加速应用于金融、医疗、能源、产权和物联网等众多领域,越来越多的科技企业投身于区块链技术的研发与产业化浪潮中。如今,打着各种名义开发出来的区块链也是数不胜数。

侧链,是对于某个主链的一个相对概念。英文为sidechains。侧链协议是一种实现双向锚定(Two-way Peg)的协议,通过侧链协议实现资产在主链 和其它链之间互相转换,或是以独立的、隔离系统的形式,降低核心区块链上发生交易 的次数。侧链是以融合的方式实现加密货币金融生态的目标,而不是像其它加密货币一样排斥现有的系统。利用侧链,我们可以轻松的建立各种智能化的金融合约,股票、期货、衍生品等等。

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由于目前区块链本身技术门槛较高,性能受限,以及链与链之间无法交叉,数据信息不能做到互通互联,存在信息孤岛的问题。不同的区块链网络之间协作的难度大,这极大地限制了区块链应用的发展。于是,关于如何实现跨链技术和多链融合,成为了当前区块链领域研究的热点之一,超级账本项目也就被提了出来。据行业权威机构表示,比特币开启了区块链技术1.0时代,以太坊智能合约技术引导了区块链技术2.0时代,而超级账本技术,将会引领区块链真正走向辉煌。

跨链技术是实现区块链之间互联互通的技术,若对标互联网则可理解为“去中心化网络 的结合”,区块链技术的特性使得跨链技术的落地,以及对于链外信息的获取都非常困 难,早期跨链技术包括以 Interledger Protocal 和 BTC Relay 为代表,更多是关注资产 的转移;现有跨链技术以 Aion、Kyber Network、Bletchley、Polkadot、Cosmos 主要 着重的是跨链基础设施。“如果说共识机制是区块链的灵魂核心,那么对于区块链特别是联盟链及私链来看,跨链技术就是实现价值网络的关键,它是把联盟链从分散单独的 孤岛中拯救出来的良药。

永旗链是2017年由郑国雄主持搭建的一条生态链,涵盖登记确权,资产管理跟交易,去中心化支付等多用途,致力于实现更为丰富的区块链应用,将来预计会为不同的行业开发超过300个区块链,而超级账本项目正是搭建永旗链生态的核心。

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我们用换汇来理解就方便了。人民币是一个独立的货币,美元是另一个独立的货币。人民币无法直接变成美元,美元也无法直接变成人民币。因此,美元无法直接进入人民币账本,人民币也无法直接进入美元账本。需要有人愿意买入人民币/美元,卖出美元/人民币,才能完成货币的兑换,实现价值的跨账本流动。

永旗链生态以超级账本为基础,预计开发超过300条区块链。在没有超级账本技术前提下,这些链将形如比特币,以太坊,eos等,它们每条都是独立、垂直、封闭的体系,相互间无法进行价值和数据的交换,无法进行信息交换。导致了彼此间割裂,形成了一个个“孤岛”,独存独亡。

Alice有100美元,她来到了中国,需要使用人民币进行交易。于是她必须找到愿意和她兑换外币的人,例如Bob,Alice将100美元卖给Bob,Bob收到了Alice给他的100美元,按照当时的汇率,给了Alice 657人民币。

跨链技术。

从账本上看,整个外币兑换的过程是这样子的。

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  • 首先Alice在美元的账本上有100美元,Bob在美元的账本上有0美元;Alice在人民币账本上有0元,Bob在人民币账本上有657元。

  • 然后Alice在美元的账本上转账给Bob 100美元,Bob在人民币的账本上转账给Alice 657元人民币。

  • 于是,Alice原本在美元账本上的账户中的100美元的价值就转移到了Alice在人民币账本上的账户中,体现为657元人民币。

目前主流的跨链技术包括:

在这个过程中,Bob在人民币账本上的的657元人民币的价值就转移到了Bob在美元账本上的账户中,体现为了100美元。

1、公证人机制(Notary schemes)

整个兑换过程中,在两个账本上同时发生了转账交易。

2、侧链/中继(Sidechains/relays)

在整个兑换的过程中,人民币账本上的人民币总数没有变化,仍是657元;美元账本上的美元总数也没有变化,仍是100美元。变化的是两个账本上货币的持有人。

3、哈希锁定(Hash-locking)

转账前:

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

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永旗链超级账本使用的正是基于Polkadot的中继链技术。

转账后:

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Polkadot是由原以太坊主要核心开发者推出的公有链。之所以称之为中继链,是因为它不仅可以为平行链提供安全性,而且可以保证它们之间可以安全地传递消息。

跨链本质上和货币兑换是一样的。跨链并没有改变每个区块链上的价值总额,只是不同的持有人之间进行了一个兑换而已。

Polkadot的核心思想是区分交易方发起和执行交易的方式以及交易方统一记录的方式。中继链解决了当今两大阻止区块链技术传播和接受的难题:即时拓展性和延伸性。

综上,跨链技术的核心要素之一是:帮助一条链上的用户Alice找到另一条链上的愿意进行兑换的用户Bob。从业务角度看,跨链技术就是一个交易所,让用户能够到交易所里进行跨链交易。

很多可验证的、全球动态同步的数据架构都建立在这个基础上,这些数据架构为平行链或者侧链。Polkadot由许多具有潜在不同特征的平行链组成,这使得其更容易实现匿名或者正式的验证。永旗链超级账本将开发的所有链融入共识网络中,通过中继链技术可以将多个区块链互相连接。链上的所有交易,通过Polkado进行暂时锁定,交易结果将由签名人投票决定其是否生效。并引入了钓鱼人角色对交易进行举报监督。通过Polkadot可以将比特币、以太币等都链接到Polkadot上,从而实现跨链通信。

交易所开展的不同类型数字货币之间的兑换,就是一种跨链价值转移的实现。严格来说,币币交易所就是一个跨链技术的实现。

永旗链超级账本在中继链中,引入了四个角色概念。分别为:验证人,提名人,收集人,钓鱼人。

跨链和侧链到底有什么区别?跨链除了增强了可拓展性,还提高了可操作性。比如,我们把比特币从比特币公链利用跨链协议转移到以太坊上后,便可以用以太坊的智能合约来编程了。

验证人:通过将点固定在中继链上来保证安全,验证从收集人出获取的证明,并与其他验证人一起参与共识。

侧链背后的技术

提名人:通过选择好的验证人及固定点来保护中继链。

侧链的诞生,源于应对比特币的低TPS挑战。当年,每秒只能处理7笔交易的比特币可拓展性太差,导致许多高级应用无发建立。于是,大家通过增加侧链,来辅助比特币主链,从而让比特币可以自由、安全、更快地“跑”起来。

收集人:通过从用户处手机交易以及为验证人生成状态转换证明来维护平行链。

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钓鱼人:最后一道安全防线,他们负责监视网络并证明对验证人的不良行为。

那么,侧链与主链如何“沟通”呢?

Polkadot的设计中通过建立明确的角色,完成不同的职能分工,再结合一套巧妙的奖惩机制,协同完成跨链通信。实现了其在保证信任、安全的前提下做到系统的水平扩展。

侧链与主链沟通的过程被称为成为“双向锚定”(也称“双向挂钩”,2WP)。“锚定”一词在经济学中较为常见,指双方交易中一方要以另一方的行动为基准。

如果说共识机制是区块链的灵魂核心,那么对于区块链特别是联盟链及私链来说,跨链就是实现各区块链价值的关键。永旗链超级账本项目立项至今,以其强大的技术优势,不断的革新沉淀,相信在不久的将来,超级账本必将在区块链领域换发出耀眼的光芒。返回搜狐,查看更多

在区块链中,由于比特币实际上不是简单的“转移”,而是暂时将其在比特币区块链上锁定,之后将等量等值的代币在侧链上释放。当等量等值的代币在侧链上被锁定时,比特币区块链上的原始比特币就可以被释放了。因此,“双向锚定”实际上就是一方是否解锁,要以另一方是否已经有投币行为为基准。

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这个主意听起来不错,但是却有不少挑战。比如,谁应该来管理锁定的账户?谁来解锁?锁定的资产如何被安全释放?可以说,侧链的管理和监督一直以来都是难点。

针对双向锚定中的资产管理问题,对于以比特币为主链的侧链,目前有两种管理模式。单一托管人模式与联盟托管模式

单一托管人模式:顾名思义,是一个由可信任的第三方机构来锁定、监管双方资产的模式。托管人可以手动操作,也可以使用软件。最常见的单一托管人就是交易所了。举个例子,小张想把主链上的比特币放到侧链上。那么,只需要把小张的钱包,和侧链拥有代币的钱包共同交给交易所管理就可以了。到时候,交易所可以来验证、监督两条链是否投在钱包里投入的等值的币,锁定币,继续验证,然后再释放。

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联盟托管模式:相对于单一托管人模式的过度中心化问题,联盟托管模式则显得更加公平、公正。这种模式很像“人民代表大会”。每位人大代表都有一次投票权,当代表们接受到解锁请求时,每位代表要独自验证交易并投票。只有当投票数大于一定的数值时,才能将资产解锁。

但是,假如多个代表串通一气怎么办呢?目前来看,还没有好的解决方法。唯一能做的就是尽量在一开始就严格筛查出声誉好的代表。

不同于侧链,跨链中,链与链的关系是对等的。用户可以通过“双向锚定” 来“转移”比特币。同时,跨链还可以实现汇率兑换、智能合约交互等功能状态的转移、交换。

和侧链技术一样,跨链技术也需要解决资产的锁定与管理问题。

除了我们在侧链部分已经提到的的单一托管人模式和联盟托管模式,对于被跨的链中包含以太坊的情况来说,智能合约管理模式可以派得上用场。这个管理模式的关键就在于这个智能合约中需要包含双方区块链的区块头,从而验证双方的线上交易。

举个例子来看。假如我想把我的比特币转到以太坊上,我首先要把比特币在比特币区块链上转移到特定的锁定地址中。并把我在以太坊的地址附加在交易中。在此交易被矿工确定后,他们向以太坊的锚定智能合约(Peg Contract )发送 SPV 验证。验证时,我在以太坊的地址就会被提取出来。最后,交易验证成功且满足最终确定性要求时,锚定智能合约就会自动从锁定地址中转账对等的资产到我的以太坊地址。

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在这里,我们要解释两个名词:**SPV 和“最终确定性” **。

侧链协议中,用SPV (“简单支付验证”,Simplified Payment Verification ),来证明一个交易确实已经在区块链中发生过,称为 SPV 证明(SPV Proof)。一个 SPV 证明包括两部分内容:一组区块头的列表,表示工作量证明;一个特定输出确实存在于某个区块中的密码学证明。

中本聪设计的SPV 能够让用户以较小的代价判断某个支付交易是否已经被验证过,以及得到了多少算力保护。SPV 客户端只需要下载所有区块的区块头,并进行简单的定位和计算工作就可以作出判断。

在交易的最后一步中,“最终确定性” ( Finality )非常关键。原来,当区块链使用POW 的共识算法时,在足够大的算力下交易是可以被撤销的。在跨链交易中,从我们刚刚举的例子来看,每一步,每一个环节,如果不能被确认,那么交易就会停止。因此,我们需要一些方法去确定上一步的交易已经成功或被撤销。

目前,有两种常见方法来解决跨链交易的最终确定性问题。

最简单也最常见的方法就是等待足够多的确认区块数。因为POW共识算法中,当确认的区块足够多时,撤销的可能性就会变得很低。然而很多人并不想将时间白白浪费在等待上。于是,也就有了第二种方法:利用区块纠缠。这首先需要将两个链之间的区块建立一种依赖关系。假如其中一笔交易被撤销,那么交易所在的区块回滚,同时依赖于这一区块的另一条链上的区块也会回滚,其交易也会被撤销。因此,我们只需要看一个区块有没有回滚,就可以知道交易确定了与否。

在以上的部分中,我们介绍了如何通过侧链、跨链技术管理两条链上的资产。

在跨链中,可能会出现多条链共同交易的情况。比如下面这张繁乱如麻的图:

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每2个区块链之间都需要1个跨链协议。那么,如何将这么多的区块链管理得井井有条呢?

解决这个问题的关键是添加一个特殊区块链作为“中枢”。我们可以把这个特殊区块链作为“太阳”,让其居中,联结其他区块链间的交易,其他所有的区块链都要围绕着它“转”。这个“太阳”就被称为中继链。中继是链与链之间的通道,如果通道本身是区块链,那就是中继链。 它具体的应用我们会在下面的项目解析中进一步提到。中继链的引入让跨链网络的复杂性大大降低。

侧链、跨链的管理模式总结起来一共有四种:

  1. 单一托管人模式
  2. 联盟托管模式
  3. 智能合约管理模式
  4. 加入中继链

目前主流的跨链技术包括公证人机制,中继,哈希锁定,和分布式私钥控制四种技术。这四种技术的各自特点与代表项目见下图。我们会在项目介绍中,具体来看其中有代表性的技术。

图片 14本图来源自:吴聊区块链 《深度解析:区块链跨链技术》,版权属于作者下面,我们就着重讲一下BTC Relay和闪电网络这两个侧链项目,以及Polkadot和Cosmos这两个具有代表性的跨链项目。

在之前硅谷密探介绍公链的文章中,我们已经提到了闪电网络这个侧链项目。由于比特币网络可拓展性过低,交易速度慢,交易量又小,导致资源浪费严重。为了解决这一问题,比特币闪电网络在2015年被提出。这个项目最为巧妙之处就是它在比特币之上建立了一个结算层,也就是侧链。由此使得比特币主网压力减轻,资源浪费变少。

图片 15闪电网络底层运用了HTLC 技术和RSMC 技术,构建了一个个链下支付通道。这些通道合在一起成为一个网络。交易双方的数目比较小的微支付可以通过一系列的链下协议完成,从而拓展比特币的性能。

什么是HTLC 哈希时间锁技术?举个例子。A与B达成这样一个协议:协议将锁定A的1个比特币,在T时刻到来之前,如果B能够告诉A一个正确的“暗号”R, 使得R的哈希值等于约定的值,B就能获得者一个比特币。如果B在T时刻到来时不能提供正确的“暗号”R,那么这一个比特币自动解锁,回归A所有。

“不需要记录在区块链上”的闪电网络还应用了RSMC(可撤销的顺序成熟度协约)技术。具体来看,假设A与B之间有一个支付通道。二人共同存入一定资金。必须当二人都签名时才能动用这些资金。每次交易时,都要共同确认资金分配,并达成分配合约。当新的分配合约生效后,旧的分配合约失效。一旦有人,比如A仍然使用旧的合约来动用资金,作为惩罚这笔钱必须退还给B作为补偿。

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