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解析三大主流跨链技术策略

来源: www.llwp.com.cn时间:2022-06-22 12:03

伴随区块链技术的蓬勃进步,数目庞多的区块链项目随之涌现,并形成了具备不同特征、 针对不同应用场景的区块链互联网。愈加丰富的技术栈组合支撑起了区块链的蓬勃生态,但也导致了不同项目之间的异构性,使其承载的买卖数据和经济价值非常难在生态内自由地流转,跨链渐渐成为行业的刚需。

所谓跨链,指的是通过特定的技术策略在不同(同构或者异构)区块链之间达成安全的信息互通与价值转移,赋予其互操作能力。

一次成功的跨链拆分为以下三个步骤:

用户的源链地址发送一笔转账到该链上的某接收地址

该转账的有效性通过验证,并触发目的链上的买卖

目的链上的某地址向用户指定的收款地址发送一笔转账

为了完成上述跨链步骤,本文将介绍三种技术策略,剖析它们的特征,并讨论潜在的风险。它们分别是公证人模式、哈希时间锁和中继模式。

公证人

在行业初期,区块链技术的难题主要在于提高单链的性能,但伴随PoS与拜占庭容错算法的应用,不少区块链的峰值TPS已经可以非常不错地支撑起用户的需要,基础设施日趋完整。于是,更多的用户开始注意到区块链所带来的金融市场的范式转移,并参与区块链生态的建设。

由此,催生了一个受信的第三方来协调跨链操作,这种遭到信赖的第三方公证人,在跨链步骤中负责跨链消息的验证和转发。依据签名方法的不同,可区别为单签和多签。单签名公证人又称作中心化公证人,通过指定单一的节点/机构为公证人角色,在转账过程中采集源链的买卖数据、验证买卖有效性、并通过数字签名来启动目的链的买卖实行。单签模式容易,且兼具较高的处置速度。但其缺点也显而易见,即单一节点的问题或者作恶,会致使该跨链买卖系统的崩溃,使跨链服务不再可用。

详解三大主流跨链技术方案

哈希时间锁

区块链2.0的出现,首次为智能合约提供了靠谱的去中心化的实行环境,并在无信赖的条件下,达成了资产的智能化管理。容易来讲,智能合约是由代码控制、提供读写接口达成信息交互,并依据交互信息触发特定操作的智能化协议。区块链2.0最了不起的革新之处在于,它达成了一个不需要任何信赖条件的实行环境,使得任何智能合约的部署、交互与实行都不再依赖权威授信的第三方。

于是,通过智能合约部署的哈希时间锁达成了另外一种跨链技术。详细步骤如下:

跨链买卖的发起者选择一个保密的随机S,然后计算得到该随机数的哈希值h=Hash(S),并将h给跨链买卖的响应者

发起者和响应者在各自的区块链上将待买卖的资产锁在智能合约中,上锁信息为h,解锁密钥为随机数S,锁按期限分别为T1和T2,其中T1需要晚于T2,,解锁人分别设置为他们的账号

发起者在时刻T2范围内,通过公布S来获得响应者锁定在合约中的资产 ,若超时未取则合约将自动退还资产给响应者

响应者在发起者公布S之后,依旧存在不少于T1-T2的时间窗口,去解锁是他的资产,若超时未取则资产自动退还给发起者

详解三大主流跨链技术方案

哈希时间锁的出现,非常不错地解决了跨链买卖中的信赖问题。只须发起者保护好私密的随机数是,与时间窗口T1-T2足够使得响应者解锁资产,双方不需要任何信赖便能达成一次成功的跨链买卖,可以说是达成了真的的去中心化跨链买卖。

应用哈希时间锁的首要条件是,达成互操作性所涉及的两条区块链需要支持同一种哈希函数,与该哈希函数足够安全。前者是工程选择问题,新兴项目开始倾向于选择主流的哈希函数;后者是密码学问题,现在在区块链行业得到应用的哈希函数,比如SHA256 和Keccak-256,都还没被发现安全隐患。

鉴于人类在数论和量子计算的持续研究,可能在不远的将来,黑客可以借助新创造的数学工具或者计算技术来完成对目前哈希函数的攻击。到那时,密码学家们就该设计出更安全的哈希函数了。密码学大厦就是在这种矛盾攻守之中,一点点地被构建得愈加安全牢靠的。

中继模式

中继是对跨链操作的一种抽象,跨链步骤中的信息验证问题被抽象成中继层的共识问题,在此抽象层上可以开发出一条独立的区块链,具备了更好的可扩展性。作为跨链买卖的账本,在跨链操作中出现了第三条区块链,即中继链。

在此模式中,存在一系列的中继节点被部署在各个区块链互联网中,负责监控和同步该区块链的买卖数据到中继链。中继链的共识节点验证跨链买卖的有效性,并触发对应买卖的实行。通过在每条链上部署智能合约,作为跨链操作的接口,中继模式还能将跨链作为一项基础设施,服务更多有跨链需要的项目。

详解三大主流跨链技术方案

一次典型的中继跨链操作,如上图所示:

用户在源链发起跨链买卖请求

中继节点监测并搬运该买卖信息至中继链

中继链共识节点验证买卖的有效性

验证通过将来,共识节点架构对应买卖

多数共识节点对买卖进行签名,组成签名集合

中继节点监测共识节点产生的买卖及签名

中继节点搬运该买卖至目的链,等待实行

中继链的共识算法决定着跨链服务的性能和安全性,经典的拜占庭容错算法,比如PBFT,可以在大部分节点正常工作的条件下,达成较高的处置速度。改进版的拜占庭容错算法,比如HotStuff,进一步降低了通信复杂度,支持更大规模的节点参与共识。

中继链作为工程复杂度较高的技术策略,达成困难程度大,但其优势也非常明显。中继链搭配智能合约,能组成跨链服务互联网,用一条中继链可以交流多条区块链之间的信息,达成更大范围的价值转移。

作为刚需,跨链解决方法势必随着着区块链行业的进步持续改进,而跨链技术为资产所赋予的流动性也势必为更多出色的项目注入增长动力,彼此互惠。对跨链技术演进的持续关注,可以帮助大家更好地理解整个行业的变化

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