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DeFi之道财富密码:一文读懂4种跨链技术

作者:0x_iris

编辑:DeFi之道

昨天半夜三更看完@0x_Jonas讲Cosmos生态的视频心情澎湃,找出了自己去年花几周时间研究Layer 2跨链桥时写的一些跨链技术,重新改写成这条Thread。我的文笔不成熟,但希望给大家带来更多的思考,享受技术带来的快感。在这里详述四种跨链技术,两种主流+两种古老,欢迎大家多多指正纠错和补充。

跨链技术在过去几年间得到了迅速发展,衍生出哈希时间锁定合约(Hashed TimeLock Contract)、公证人机制(Notary Schemes)、中继者跨链(Relayers)和分布式私钥控制(Distributed Private Key Control)等。跨链技术方案众多,同时业内也在继续探索新的跨链技术。

中继者跨链(Relay-Chain)

2022年初饱受瞩目的Cosmos便采用中继者跨链技术,中继者不为跨链信息做担保,也不需要特定的中继者,仅通过通信协议将所有具有最终性的跨链信息都按固定格式打包成链间通信信息,其他节点在看到这个信息后将其转到它该去的链上,那么认可此通信协议的都是中继者。

比如Cosmos提出的IBC协议便采用这样的方式,把跨链信息按固定格式打包并把Cosmos Hub作为枢纽。但是中继者跨链并不适用于所有公链,因为主流的公链采用的共识机制都不具备最终性,比如PoW(Proof-of-Work)、PoS(Proof-of-Stake)、DPoS(Delegated Proof of Stake)都无法提供完全确认证明。

“完全确认证明”是什么意思呢?比如PoW(Proof-of-Work)工作量证明机制遵循“最长链原则”,各节点始终以数据块最多的一条链作为自己更新区块的选择,因此我们只能普遍认为某笔交易是存在的,但不能百分百保证后续不会出现更长的新链把之前的链上记录推翻,因此缺乏真实的证据进行中继者跨链。

但是如果两条链都采用具有最终性的BFT(Byzantine Fault Torerance)拜占庭容错算法,可以提供跨链消息和交易的真实证明,那么中继者仅需在收到证明后把交易与证明一起转发到另一条链上,不用再担心某个区块所在的链因为不是最长链而被丢弃,减少了等待某区块在几十个区块后被确认的时间。

Cosmos的Tendermint Consensus通过用IBC协议把跨链信息标准化,用BFT拜占庭容错算法提供跨链信息和资产的真实性证明,并保证中继者所收区块的真实有效性,从而完成中继者跨链。因此相比于公证人机制,中继者机制不需要运行两条链的客户端也无需进行担保,跨链过程更为简单快捷。

分布式私钥控制(Distributed Private Key Control)

分布式私钥控制是跨链桥主流方案,在跨链时令某共识节点负责验证跨链消息并发到链上,使该链成为可靠的跨链信息源,而其他链不再需要额外的验证者跨链方案。原有的加密资产被转移到跨链上时,跨链节点会在已有合约中为用户映射等值代币。

由于分布式私钥通过委托去中心化网络掌握用户私钥,同时用户也代理自身资产的部分私钥,所以不存在第三方持有私钥。跨链桥便采用这种方式将资产锁定在原有的公链上,将等值的资产映射到另一系统上,在桥中部署合约并限定资产锁定和解锁的条件。

比如跨链桥资产中的龙头WBTC(Wrapped Bitcoin)就是BTC基于以太坊的锚定币,可与比特币进行1:1兑换,可以被理解为是ERC20版的比特币,能够将比特币作为加密资产的流动性和稳定性带入到以太坊的生态中。

WBTC体系有三个参与者,WBTC DAO、承兑商和托管机构。用户向承兑商发送BTC,请求兑换WBTC;承兑商通过KYC/AML审核用户,再向WBTC智能合约发起铸币请求,然后向托管机构发送用户的BTC;托管机构收到BTC后,向智能合约发出铸币请求;合约通过请求,向承兑商发送WBTC;承兑商向用户发送WBTC。

公证人机制(Notary Schemes)

公证人机制的原理较为简单,A链和B链共同找一个可信的节点作为验证者,令验证者运行两条链的客户端,当A链有跨链信息/交易时,验证者负责对信息/交易进行签名并转发到B链完成此次跨链,A链的信息/资产便被锁定,而转发的消息可以在B链解锁同样数量的镜像资产。

很多跨链方案在此基础上采用“门限签名”的方案,由k个权威机构共同做验证者,使跨链信息至少携带n(n<k)个验证者签名,即避免了单一节点的故障情况,又增加验证的可靠性。对于发生在以太坊与以太坊以外的公链之间的跨链需求,额外运行以太坊客户端简单易行,但是其他链之间的跨链则难被满足。

哈希时间锁定合约(Hashed TimeLock Contract)

哈希时间锁定来源于密码学且比较古老。假设A链的交易者和B链的交易者达成协议,A链交易者希望在某个区块高度到来前用A链上1个A币换取B链的10个B币,那么先选定一个哈希值x算出H(x),随后在A链上发起一笔交易(1个A币)给B链的收款地址。

为了防止B链的交易者反悔,这笔交易的确认有时间限制。假设B链收款时能提供哈希值x并验证成功,就在B链也发一笔交易(10个B币)给A链的收款地址,同样需要哈希值x来完成交易。这样如果A链用户看到并用哈希值x确认了B链的交易,就能获得10个B币,相应的B链用户也能在提供哈希值x后获得1个A币。

哈希锁定的方法绕过了信息跨链这个老大难的问题,A链和B链都不再需要说服对方链上的所有共识节点确认自己的某笔交易。因为交易涉及各自的利益,因此双方都会全力验证,就算验证出了问题,也只是造成自己的财产损失。但是这个方案存在一定的问题和漏洞,由于B链可以选择接受或拒绝这笔交易。

如果在交易过程中币价发生波动,那么A链的用户在交易时会有更大的风险。因为A已经将钱锁定在交易中,假设交易没有正常进行,则在币价下跌时也要等较长时间才能收回A币,而B链用户可以选择在价格对自己有利时再进行交易。因此,实现难度较大的哈希锁定也在更好的跨链方案推出后被替代。

以上便是几种跨链技术浅析,中继者跨链和分布式私钥控制是目前主流,是否也会是未来的一哥一姐?欢迎大家纠错及补充。最后感谢Jonas,没有你的视频我应该不会穿连这些,现在这块知识网变得更完整了,太美妙了。

原文链接:https://twitter.com/0x_iris/status/1493845264654041088

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