作為一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目珂溂夹g(shù)項(xiàng)目，我們準(zhǔn)備通過本文闡述我們的觀點(diǎn)，并希望引起整個(gè)區(qū)塊鏈行業(yè)對(duì)這一問題的深入探討和思考。同時(shí)我們也將在本文中公布Wanchain的跨鏈機(jī)制。

    區(qū)塊鏈發(fā)展至今，創(chuàng)造了無數(shù)的token，不同的token本質(zhì)上是一種記賬符號(hào)，某種價(jià)值的符號(hào)表現(xiàn)。這一符號(hào)可以是作為價(jià)值尺度的“貨幣”符號(hào)（如比特幣），或者是某種“內(nèi)在價(jià)值”的虛擬化符號(hào)。暫且拋開貨幣型的token不談，基于區(qū)塊鏈token的“內(nèi)在價(jià)值”類似于傳統(tǒng)金融意義上的資產(chǎn)“內(nèi)在價(jià)值”：現(xiàn)代金融的重要特征是實(shí)際資產(chǎn)的價(jià)值化，實(shí)際資產(chǎn)被以貨幣為度量的金融虛擬資產(chǎn)（如股票、金融衍生品等）所表征，社會(huì)實(shí)際資產(chǎn)的積累也表現(xiàn)為虛擬資產(chǎn)的積累。區(qū)塊鏈為某種“內(nèi)在價(jià)值”提供了更加便捷、透明和公平的記賬方式，區(qū)塊鏈上的token可以讓更大范圍的“內(nèi)在價(jià)值”被體現(xiàn)。

     簡單來看跨鏈就是解決如何讓一條鏈上的token轉(zhuǎn)移到另一條鏈上，從技術(shù)層面來看token是一段數(shù)字信息，很多人會(huì)將token理解為信息的傳遞，如果token的傳遞只是簡單信息傳遞的過程，那在分布式的系統(tǒng)中，中本聰也沒有必要設(shè)計(jì)精巧的POW機(jī)制來解決雙重支付問題。

正如上文中所述，token代表的是某種價(jià)值，價(jià)值就需要有精確的記賬作為保證，否則價(jià)值將煙消云散。在傳統(tǒng)世界中，中心化的記賬體系下，無論是出于責(zé)任、義務(wù)還是商業(yè)利益，央行、商業(yè)銀行、支付機(jī)構(gòu)、證券交易所、證券登記機(jī)構(gòu)、房產(chǎn)登記機(jī)構(gòu)在確保各類價(jià)值記賬的精確性。而在區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缰校涃~的精確性就由一個(gè)個(gè)分布式的區(qū)塊鏈賬本保障，所以說跨鏈的不只是信息流，更是信息流背后的需要被精確記賬的價(jià)值。 

     區(qū)塊鏈記錄的是價(jià)值，跨鏈的也是價(jià)值，如果從記賬的角度，單一區(qū)塊鏈解決的是分布式情況下如何精確記賬的問題，跨鏈解決的是兩個(gè)分布式賬本針對(duì)同一用戶或不同用戶控制的賬戶發(fā)生token轉(zhuǎn)移時(shí)，如何在兩個(gè)賬本中精確記賬的問題。

     很多白皮書或者技術(shù)文章中把跨鏈稱為協(xié)議，但這個(gè)協(xié)議不完全等同于互聯(lián)網(wǎng)的TCP/IP那樣的信息傳輸協(xié)議。因?yàn)樾畔鬏攨f(xié)議只需要確保接收方收到完整信息，發(fā)送方得到相應(yīng)的反饋，在這個(gè)過程中如果出現(xiàn)傳輸障礙是可以多次反復(fù)的發(fā)送，而不用考慮信息重復(fù)發(fā)送的問題。

但是在賬本之間同步數(shù)據(jù)，就需要確保兩個(gè)賬本的變動(dòng)是一致的，否則就會(huì)出現(xiàn)雙重支付或者價(jià)值丟失的問題。在這過程中信息傳遞只是兩個(gè)賬本同步數(shù)據(jù)的過程，而不是最終的目的和結(jié)果?？珂湵举|(zhì)是在價(jià)值守恒定律前提下，價(jià)值在不同區(qū)塊鏈之間流動(dòng)的過程。

    由于區(qū)塊鏈技術(shù)快速發(fā)展，每一條鏈的記賬機(jī)制、共識(shí)機(jī)制都有區(qū)別，建立通用的跨鏈協(xié)議就變的更加復(fù)雜。這完全不同于互聯(lián)網(wǎng)中所說的“協(xié)議”（protocol），而更像是“協(xié)定”（agreement）。

    如果用現(xiàn)實(shí)世界舉例，“協(xié)議”（protocol）類似于傳真機(jī)和集裝箱，這類協(xié)議相對(duì)容易達(dá)成，而且一旦達(dá)成，將被更大范圍內(nèi)使用，規(guī)模效應(yīng)明顯。而跨鏈“協(xié)定”（agreement）更像是雙邊和多邊的貿(mào)易協(xié)定，在達(dá)成和實(shí)現(xiàn)過程中個(gè)性化更加明顯，大范圍的統(tǒng)一更加困難。如果把每一個(gè)區(qū)塊鏈生態(tài)看成一個(gè)經(jīng)濟(jì)體，“協(xié)定”就更加貼切了。

    現(xiàn)實(shí)世界中的“協(xié)定”（agreement）不只是一個(gè)技術(shù)問題，協(xié)定的達(dá)成是需要參與方協(xié)商一致的，但是在區(qū)塊鏈的世界中，“協(xié)定”（agreement）的對(duì)象不是一個(gè)主體，而是一個(gè)分布式的網(wǎng)絡(luò)，希望通過傳統(tǒng)的主體談判模式達(dá)成“協(xié)定”基本不可能——因?yàn)闆]有主體，比特幣生態(tài)內(nèi)部調(diào)整內(nèi)部協(xié)議（如擴(kuò)容）都無法達(dá)成共識(shí)，與其他區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)達(dá)成跨鏈協(xié)定更加不可行。

    區(qū)塊鏈?zhǔn)澜绲目珂?ldquo;協(xié)定”（agreement）變成了一個(gè)技術(shù)問題，需要通過技術(shù)的方法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)賬本的跨賬本精確記賬問題。

分析到此，跨鏈稱為協(xié)定（agreement）和協(xié)議(protocol)都是不準(zhǔn)確的，而是一種機(jī)制（mechanism）。

     跨鏈本質(zhì)上是一套鏈和鏈之間的清算機(jī)制，而清算的本質(zhì)就是精確記賬。中本聰把比特幣描述為一套點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的現(xiàn)金系統(tǒng)，實(shí)際上是一套點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的賬本或者說是一套點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的清算機(jī)制。如果全球只有一套比特幣賬本，中本聰?shù)哪繕?biāo)就實(shí)現(xiàn)了。而區(qū)塊鏈的發(fā)展趨勢看，無論是技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度還是商業(yè)應(yīng)用的角度，一套賬本是不可能實(shí)現(xiàn)的。相反無數(shù)的區(qū)塊鏈出現(xiàn)，區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缯谙蚬嗣枋龅淖杂墒袌龇较虬l(fā)展。清算能力是任何價(jià)值交換市場存在的基礎(chǔ)，沒有便捷的清算，市場就會(huì)缺乏流動(dòng)性，更繁榮的市場就無法出現(xiàn)。

     數(shù)字貨幣發(fā)展至今，交易所功不可沒，交易所除了提供價(jià)格發(fā)現(xiàn)的能力外，更重要的能力在于增強(qiáng)流動(dòng)性。但成也蕭何敗也蕭何，交易所中心化的弊端一直伴隨著數(shù)字貨幣的發(fā)展，黑客攻擊、交易所跑路、后臺(tái)不透明等問題成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的阿克琉斯之踵。跨鏈的意義之一就在于通過分布式的方式提供鏈和鏈之間轉(zhuǎn)賬的清算機(jī)制。

     很多時(shí)候，大家會(huì)把交易所的能力與跨鏈提供的能力混為一談。實(shí)際上是有區(qū)別的，首先交易所本身為token提供價(jià)格撮合機(jī)制，其次交易所是一個(gè)集合了各種token賬本的清算中心，只不過這個(gè)清算中心是中心化的。應(yīng)該說后者是前者的基礎(chǔ)，沒有后者撮合交易是不可行的。而跨鏈機(jī)制是通過分布式的方式提供更基礎(chǔ)的清算能力。分布式跨鏈清算能力的建立也是分布式交易所產(chǎn)生的前提。

     記賬和清算是一切金融活動(dòng)的基礎(chǔ)，現(xiàn)代金融業(yè)的所有金融活動(dòng)都是基于銀行系統(tǒng)提供的基礎(chǔ)清算能力而展開的。無論是簡單的轉(zhuǎn)賬業(yè)務(wù)、存貸，還是跨國支付，第三方支付，基金，保險(xiǎn)、金融衍生品都是基于銀行系統(tǒng)提供的基礎(chǔ)清算能力。類比到區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缡峭瑯拥牡览恚瑪?shù)字世界的泛金融應(yīng)用創(chuàng)新與跨鏈清算能力密切相關(guān)。

     當(dāng)前的區(qū)塊鏈?zhǔn)澜绲那逅泱w系是由一個(gè)個(gè)分布式的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)個(gè)中心化的交易所共同構(gòu)成的。在很多時(shí)候，中心化交易所的作用甚至超過了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)本身，例如很多擁有Token的用戶從始至終都沒有使用過區(qū)塊鏈錢包，而是把交易所的機(jī)制當(dāng)成了區(qū)塊鏈的全部，甚至根本不關(guān)心區(qū)塊鏈的意義所在。中心化交易所在放大區(qū)塊鏈意義的同時(shí)也在扭曲它。

     讓我們回顧區(qū)塊鏈經(jīng)濟(jì)簡短的交易發(fā)展史，在最初只有比特幣的時(shí)代，法幣與比特幣的交易機(jī)制讓比特幣這個(gè)極客圈子的“玩具”有機(jī)會(huì)與現(xiàn)實(shí)世界接軌，讓更多人有機(jī)會(huì)持有比特幣。隨著更多Token的誕生，法幣交易通道的減少，幣幣交易讓區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缈焖侔l(fā)展成為了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)體系，比特幣成為了區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缰械挠餐ㄘ浐蛢r(jià)值度量尺度。

     在整個(gè)過程中，中心化交易所居功至偉，他們不但是現(xiàn)實(shí)世界與區(qū)塊鏈?zhǔn)澜绲某鋈肟冢€是不同區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的連接器。但是問題也隨之而來，交易所成為了流量的入口，掌握了區(qū)塊鏈?zhǔn)澜缱畲蟮脑捳Z權(quán)，任何一個(gè)獨(dú)立的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)無論大小，都要看交易所的眼色行事，否則無法獲得進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈?zhǔn)澜绲娜肟冢豢赡芘c傳統(tǒng)世界連接。簡單來說，交易所決定了一個(gè)新的token是否有資格接入其他token以及法幣共同構(gòu)成的清算網(wǎng)絡(luò)。很多區(qū)塊鏈項(xiàng)目的發(fā)展在被扭曲為滿足交易所需求的方向上越走越遠(yuǎn)。

     區(qū)塊鏈經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)急需分布式的清算機(jī)制加入，他的意義不在于要迅速替代中心化的交易所，而是帶來一種新的選擇與制衡，讓被扭曲的部分有被矯正的可能，讓區(qū)塊鏈的真正價(jià)值被再次發(fā)掘，讓用分布式的方式解決分布式的問題成為可能。

所以我們認(rèn)為跨鏈能力實(shí)現(xiàn)后的最重要的應(yīng)用場景是分布式交易，這里包括分布式交易所、分布式場外交易、中心化競價(jià)撮合與分布式清結(jié)算混合模式的交易所等多種實(shí)現(xiàn)模式。

     在以太坊的白皮書中，Vitalik提到的最重要的應(yīng)用場景之一就是金融衍生品或者類金融合約應(yīng)用，這也是智能合約似乎可以發(fā)揮最大價(jià)值的應(yīng)用場景之一。我們依然相信Vitalik的判斷和理想，只是現(xiàn)實(shí)發(fā)展情況出現(xiàn)了一些變化。

    大量的競爭鏈（無論是公鏈還是聯(lián)盟鏈）的出現(xiàn)，讓無論是數(shù)字資產(chǎn)，傳統(tǒng)上鏈金融資產(chǎn)存在于很多條不同的鏈上，也就是記賬的基礎(chǔ)賬本不同。在此情況下，要實(shí)現(xiàn)數(shù)字金融創(chuàng)新的前提條件除了智能合約之外，還需加上分布式的清算能力（跨鏈能力）。否則基于智能合約的應(yīng)用場景將十分有限。

     舉個(gè)例子，如果一個(gè)傳統(tǒng)的金融資產(chǎn)在某個(gè)銀行聯(lián)盟鏈中，一個(gè)數(shù)字資產(chǎn)在以太坊網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)穩(wěn)定貨幣在Wanchain網(wǎng)絡(luò)，要基于這兩個(gè)基礎(chǔ)資產(chǎn)創(chuàng)設(shè)一個(gè)以穩(wěn)定貨幣作為對(duì)價(jià)的金融合約（以智能合約的方式而非中心化的方式），在沒有跨鏈能力的時(shí)候是完全不可行的。因?yàn)橐獎(jiǎng)?chuàng)建這樣一個(gè)智能合約，需要首先將上述三個(gè)資產(chǎn)轉(zhuǎn)移到一個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，然后在該網(wǎng)絡(luò)中部署智能合約，才能實(shí)現(xiàn)通過合約控制三個(gè)資產(chǎn)的相互關(guān)系。簡單解釋就是先把三個(gè)資產(chǎn)放到一個(gè)賬本中，再通過智能合約統(tǒng)一控制這個(gè)賬本。

具體的應(yīng)用場景會(huì)十分豐富，單純從技術(shù)上來看傳統(tǒng)金融可以實(shí)現(xiàn)的，數(shù)字金融可以實(shí)現(xiàn)的更多。描述類似場景的文章很多，在此不再一一展開。

     Wanchain在白皮書中就提到過，區(qū)塊鏈技術(shù)在傳統(tǒng)資產(chǎn)上鏈和數(shù)字資產(chǎn)兩個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展如同兩個(gè)平行的世界。從長遠(yuǎn)來看，區(qū)塊鏈帶來的社會(huì)經(jīng)濟(jì)變革總會(huì)讓這兩條平行線交匯在一起。

     從技術(shù)上來看，無論是已經(jīng)出現(xiàn)的以傳統(tǒng)資產(chǎn)上鏈為代表的商業(yè)聯(lián)盟鏈，還是以穩(wěn)定幣、虛擬資產(chǎn)上鏈為代表的公鏈項(xiàng)目，甚至是國家數(shù)字貨幣為代表的主權(quán)公鏈，最終要發(fā)揮更大的商業(yè)價(jià)值和產(chǎn)生更多的創(chuàng)新應(yīng)用，都需要跨鏈能力作為支撐。

     跨鏈能力是推動(dòng)基于區(qū)塊鏈的數(shù)字經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展和融合的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力。我們無法預(yù)知未來基于區(qū)塊鏈的金融是怎樣的一番景象，但是回看歷史，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)催生的第三方支付、科技金融創(chuàng)新正在以巨大的力量重新雕刻著傳統(tǒng)金融的輪廓，深刻的影響著人類金融的進(jìn)程。

     跨鏈從Blockstream提出側(cè)鏈概念以來，一直是區(qū)塊鏈技術(shù)的重點(diǎn)攻關(guān)方向。目前并沒有被普遍認(rèn)可的跨鏈機(jī)制，原因除了在此之前需求的強(qiáng)烈程度沒有那么高之外，技術(shù)上的難點(diǎn)也是一大障礙。

    跨鏈需要解決的兩個(gè)難點(diǎn)問題。一個(gè)是如何通過分布式的方式驗(yàn)證原鏈上的交易狀態(tài)。原鏈上的交易信息對(duì)于另一條鏈來說是一個(gè)外部信息（Oracle），如何保證這個(gè)外部信息進(jìn)入另一條鏈時(shí)是正確的就是整個(gè)跨鏈機(jī)制的重要環(huán)節(jié)。如果要考慮到使用POW機(jī)制的區(qū)塊鏈上沒有終局狀態(tài)（始終存在分叉的情況，只是隨著確認(rèn)塊的增加，概率逐漸變?。?，這個(gè)問題的復(fù)雜度會(huì)更高。為了后文描述的便利性，本文把這個(gè)難點(diǎn)定義為難點(diǎn)Alpha。

     可能對(duì)區(qū)塊鏈分布式機(jī)制不熟悉的讀者會(huì)難以理解這個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)樵谥行幕瘷C(jī)制下，這個(gè)難題簡單很多。舉個(gè)例子，如果Alice用A銀行的信用卡在B銀行的POS機(jī)上進(jìn)行消費(fèi)，POS機(jī)上的指令會(huì)通過Visa這樣的組織將刷卡信息傳遞到A銀行確認(rèn)，當(dāng)Visa收到A銀行確認(rèn)信息后，跨行支付就完成了。A銀行確認(rèn)的就是Alice的交易合法，這時(shí)候B銀行或者Visa不用考慮這筆交易是否真的合法，因?yàn)檫@時(shí)候A銀行已經(jīng)承擔(dān)了付款的責(zé)任，無論Alice是否真有足夠的余額還是A銀行的系統(tǒng)錯(cuò)誤，都是A銀行與Alice的事情了。而在區(qū)塊鏈分布式記賬的情況下，沒有一個(gè)中心化A銀行來確認(rèn)并承諾付款。如果將A、B銀行替換為A、B鏈，確認(rèn)A鏈上Alice的與跨鏈有關(guān)的付款交易是否完成就變成了一個(gè)難題。

    如果驗(yàn)證跨鏈交易的是分布式的節(jié)點(diǎn)，這個(gè)難題會(huì)衍生為如何確保處理跨鏈的節(jié)點(diǎn)不作惡。節(jié)點(diǎn)作惡就會(huì)導(dǎo)致鏈之間信息驗(yàn)證的錯(cuò)誤，進(jìn)而產(chǎn)生雙重支付而給跨鏈用戶造成損失，這與在單一賬本中記賬的節(jié)點(diǎn)作惡面臨的情況類似，但是當(dāng)這個(gè)問題放在兩條互不識(shí)別的鏈上時(shí)，問題的復(fù)雜性就變高了。

    另一個(gè)難點(diǎn)是跨鏈交易要確保原鏈上的token總量不會(huì)因?yàn)榭珂湺鴾p少或增多（即價(jià)值守恒定律定義為難點(diǎn)Beta）。原鏈上Token總量減少的后果是當(dāng)token需要跨回原鏈時(shí)，原鏈無法產(chǎn)生新的token，也就是只能單向跨鏈。原鏈token增多是名義上的增多，實(shí)際上是本來已經(jīng)跨到另一個(gè)賬本的token在原鏈上被雙重支付了，這種情況違背了精確記賬的原則，是在任何時(shí)候都無法接受的。因此當(dāng)token跨出原鏈時(shí)，原鏈上的token必然需要進(jìn)入“鎖定”的狀態(tài)，當(dāng)token跨回原鏈時(shí)，這些token需要被解鎖。如何通過去信任的管理機(jī)制完成“鎖定”“解鎖“的過程就成為了跨鏈的關(guān)鍵。

    確保難點(diǎn)Beta實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)關(guān)鍵是保證交易的原子性。交易的原子性，簡單來說是指交易處理的某個(gè)環(huán)節(jié)停止，整個(gè)交易能夠撤銷，而不會(huì)存在部分成功，部分失敗的情況。無法保證原子性會(huì)造成雙重支付。

以上問題將在后文描述Wanchain跨鏈的實(shí)現(xiàn)模式時(shí)進(jìn)一步論述。

    繁雜的跨鏈技術(shù)分析文章都試圖對(duì)跨鏈技術(shù)進(jìn)行分類，經(jīng)常被提到的如中繼模式（Relay），側(cè)鏈模式(Sidechain)等，這些分類文章往往沒有弄清楚不同模式解決的是跨鏈中的什么難題，不同的模式往往只是解決了跨鏈中的某一難題而存在的，放在一起分類不夠嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)。下文中我們將詳細(xì)介紹和分析目前跨鏈中常用的模式，而不是簡單、粗暴的去做分類。

     BTC-Relay是一個(gè)在以太坊上部署的Relay合約，其目標(biāo)是通過第三方提交BTC的區(qū)塊頭，為以太坊上的跨鏈等其他應(yīng)用提供一個(gè)可信的BTC數(shù)據(jù)源。在Relay合約會(huì)校驗(yàn)區(qū)塊頭的合法性，由于BTC強(qiáng)大的算力保證，第三方偽造合法區(qū)塊頭幾乎不可能，因此理論上BTC-Relay能夠提供一個(gè)客觀的比特幣鏈上的數(shù)據(jù)。但是BTC-Relay的問題在于，由于存儲(chǔ)區(qū)塊頭和驗(yàn)證合法性需要大量的Gas，第三方提交區(qū)塊頭將花費(fèi)大量的手續(xù)費(fèi)，而調(diào)用Relay的交易較少無法覆蓋提交區(qū)塊頭花費(fèi)的手續(xù)費(fèi)，如果提交方將調(diào)用手續(xù)費(fèi)提高，則調(diào)用Relay的交易會(huì)變少，最終仍然無法覆蓋手續(xù)費(fèi)，對(duì)于數(shù)據(jù)的提交者是不經(jīng)濟(jì)的。

     BTC-Relay是平均10分鐘提交一次（比特幣出塊速度），如果是提交出塊速度很快的鏈的區(qū)塊頭，提交所有區(qū)塊頭本身將是一筆巨大的開銷。

Relay本身并不是一個(gè)完整的跨鏈方案，而是為解決跨鏈中的原鏈數(shù)據(jù)的客觀性問題（難點(diǎn)Alpha），該機(jī)制不涉及交易的處理。

     跨鏈概念的鼻祖毫無疑問是Sidechain的提出者，Blockstream團(tuán)隊(duì)。其論文中對(duì)于跨鏈涉及到的難題，提出使用雙向錨定（two-way peg）的方法：為了將父鏈幣轉(zhuǎn)移為側(cè)鏈幣，父鏈幣被發(fā)送到父鏈上的一個(gè)特殊輸出中，該輸出只能由側(cè)鏈上擁有的一個(gè)SPV證明來解鎖。SPV是一個(gè)包含了交易所在的區(qū)塊頭和交易本身的密碼信息。

     這種方法存在兩個(gè)問題，一個(gè)是SPV證明的大小和驗(yàn)證過程的復(fù)雜性都要遠(yuǎn)大于普通交易的驗(yàn)證。另一個(gè)是，現(xiàn)有區(qū)塊鏈的協(xié)議中是不包含SPV驗(yàn)證的，兩條鏈都需要更改協(xié)議才能實(shí)現(xiàn)跨鏈，也就是說需要通過協(xié)議的更改讓一條鏈能夠讀懂另一條鏈，甚至進(jìn)行聯(lián)合挖礦。對(duì)于后者，前文中我們已經(jīng)論述過，這幾乎是不可能完成的任務(wù)。

     無論如何Sidechain是第一個(gè)將跨鏈的定義清晰描述的，其提出的方案中包含了如何保證交易的原子性（難點(diǎn)Beta），以及如何通過SPV去驗(yàn)證另一條鏈上的交易狀態(tài)（難點(diǎn)Alpha），整個(gè)方案是完整的而且在理論上也十分合理。

     Sidechain還提到了另一種更為簡易的方案：原子交換（Atomic Swap），利用時(shí)間鎖及一個(gè)密數(shù)，直接在需要跨鏈的兩人之間完成交易。這種模式在閃電網(wǎng)絡(luò)和ripple的機(jī)制中也被應(yīng)用到，原子交換是一種非常巧妙的跨鏈設(shè)計(jì)。當(dāng)然可以說閃電網(wǎng)絡(luò)和ripple本身也是一種跨鏈的機(jī)制。Wanchain在2.0版本實(shí)現(xiàn)跨鏈的過程中也應(yīng)用了該機(jī)制，后文中我們將詳細(xì)描述。

     Polkadot擁有一個(gè)比任何跨鏈方案更加宏偉的設(shè)想，他提出的機(jī)制不只是要解決跨鏈的問題，還是要?jiǎng)?chuàng)造一種異構(gòu)的，具有可擴(kuò)展性（Scalability）的架構(gòu)。相比于Sidechain方案只是解決了比特幣與其側(cè)鏈的跨鏈問題，Polkadot的提出者Gavin Wood希望用一條中繼鏈（Relay-chain）來實(shí)現(xiàn)其他所有鏈的交易的驗(yàn)證工作（難點(diǎn)Alpha）,在通過平行鏈的創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)與原鏈的交易與通信（難點(diǎn)Beta）。

     對(duì)于中繼鏈，通過多種角色的劃分與分組來實(shí)現(xiàn)去信任的驗(yàn)證機(jī)制。而其驗(yàn)證過程本身并沒有超出Sidechain提出的基本的驗(yàn)證理論。Polkadot白皮書展示了一個(gè)宏偉的框架，但其也承認(rèn)只是一個(gè)框架性的描述，對(duì)于細(xì)節(jié)性的實(shí)現(xiàn)邏輯還未展開和進(jìn)行可行性的驗(yàn)證。

     Cosmos在某些理念上與Polkadot相似，也是希望創(chuàng)造一個(gè)異構(gòu)的系統(tǒng)解決跨鏈問題。其引入了Hub與Zone的概念，但同樣的問題是跨鏈要面臨的兩個(gè)難題并不會(huì)因?yàn)槭且粋€(gè)異構(gòu)設(shè)計(jì)而變得容易解決。根據(jù)Cosmos目前最新的進(jìn)展，我們并未看到解決如上問題的細(xì)節(jié)方案。

由于篇幅原因，更多的跨鏈項(xiàng)目在此不詳細(xì)展開。無論是架構(gòu)上的新思路還是引入很多新的概念，跨鏈都無法繞開我們提到的兩個(gè)難點(diǎn)。讀者在剖析跨鏈時(shí)，可以更好的從如上兩個(gè)點(diǎn)去分析，更容易理解到本質(zhì)并且不被一些新的名詞或概念所迷惑。

     Wanchain在進(jìn)行跨鏈設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)的過程中，無疑借鑒和參考了眾多前人的經(jīng)驗(yàn)并在此基礎(chǔ)上以可用性為目標(biāo)，進(jìn)行了理論和工程上的創(chuàng)新。如果說每一篇關(guān)于跨鏈的論文都在為跨鏈理論做出貢獻(xiàn)，Wanchain希望基于理論創(chuàng)新在工程上為區(qū)塊鏈的跨鏈做出貢獻(xiàn)，并推動(dòng)跨鏈技術(shù)的落地。

    基于密碼學(xué)原理的安全保障

    前文提到跨鏈的本質(zhì)是價(jià)值的轉(zhuǎn)移，因此安全性是考慮的重中之重。Wanchain的跨鏈機(jī)制通過巧妙設(shè)計(jì)和使用密碼學(xué)機(jī)制解決難點(diǎn)Alpha和Beta，整個(gè)跨鏈流程的安全性基于密碼學(xué)原理，這樣從根本上給予了萬維鏈跨鏈機(jī)制安全支撐。

   異構(gòu)性與延展性

   從架構(gòu)上來看，Wanchain是一個(gè)異構(gòu)跨鏈框架，也就是說Wanchain跨鏈的機(jī)制不只針對(duì)某一條具體的鏈，而是希望搭建一個(gè)可以不斷延伸拓展的通用機(jī)制。這個(gè)通用機(jī)制確保未來通過社區(qū)的開發(fā)力量，可以不斷與更多的鏈和鏈上的多種Token實(shí)現(xiàn)跨鏈交易。

   可用性

   Wanchain的跨鏈機(jī)制不單純的追求純粹的理論創(chuàng)新和概念設(shè)計(jì)，而是讓理論設(shè)計(jì)能夠與工程實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，在開發(fā)過程的每個(gè)階段體現(xiàn)出工程上的開發(fā)成果以及對(duì)于最終用戶或者開發(fā)人員的可用性。 

   迭代開發(fā)

   考慮到跨鏈機(jī)制的復(fù)雜性，在跨鏈實(shí)現(xiàn)上Wanchain進(jìn)行迭代開發(fā)，一方面在確保最小可用功能的情況下完成每一個(gè)版本的升級(jí)直到最終實(shí)現(xiàn)較為完美的解決方案，另一方面確保代碼的可拓展性，保證每一次迭代的平滑進(jìn)行。

下文中我們將通過描述Wanchain是如何解決跨鏈的兩個(gè)難點(diǎn)來說明我們的跨鏈實(shí)現(xiàn)方案。

     如何去信任的驗(yàn)證另一條鏈上的交易，Wanchain在白皮書中提出了一個(gè)角色Voucher，Voucher不是單一的個(gè)體，而是一個(gè)共識(shí)組，通過共識(shí)去驗(yàn)證另一條鏈的交易合法性和終局性。

     Voucher共識(shí)的模式目前正在理論驗(yàn)證和工程驗(yàn)證的階段，Voucher面臨的主要障礙在于工程上和經(jīng)濟(jì)上。工程上Voucher信息的提交和驗(yàn)證如果上鏈，需要耗費(fèi)較高的鏈上資源，會(huì)嚴(yán)重限制交易的吞吐量；經(jīng)濟(jì)上，如何通過更合理的激勵(lì)機(jī)制讓Voucher成員積極參與并消極作惡。

在Voucher機(jī)制沒有完美實(shí)現(xiàn)之前，基于可用性與迭代開發(fā)原則，我們?cè)诩磳⑸暇€的2.0方案中引入了原子互換完成跨鏈的過程。

     原子互換的基本原則是不需要第三方公證人，而是讓交易的參與雙方自行判定對(duì)方的交易是否完成，通過哈希時(shí)間鎖（hash time lock）和密數(shù)（Secret）控制，實(shí)現(xiàn)交易雙方“一手交錢一手交貨”，也就是兩種不同token的互換。這種方式能夠有效的規(guī)避第三方公證人不完美的問題。

    在Wanchain的跨鏈過程中，兩種互換的token分別是指原鏈token與Wanchain上的映射token. 當(dāng)原鏈上的某個(gè)用戶需要發(fā)送一筆跨鏈交易使原鏈token能夠轉(zhuǎn)移到Wanchain上時(shí)，用戶的錢包會(huì)構(gòu)造一筆原鏈交易，這筆原鏈交易被哈希時(shí)間鎖鎖定，Wanchain上負(fù)責(zé)處理跨鏈交易的Storeman在檢測到這筆跨鏈交易后，會(huì)在Wanchain上發(fā)起一筆跨鏈的合約交易，該筆交易負(fù)責(zé)產(chǎn)生映射token并轉(zhuǎn)移到用戶指定的跨鏈接收賬戶，此時(shí)該筆交易被跨鏈合約鎖定。

    當(dāng)用戶的錢包檢測到被跨鏈合約鎖定的交易后，主動(dòng)釋放密數(shù)到跨鏈合約中，Storeman通過該密數(shù)獲得鎖定賬戶中對(duì)應(yīng)的原鏈token的控制權(quán)，用戶獲得Wanchain上映射token的控制權(quán)。如果這個(gè)過程中，用戶在哈希時(shí)間鎖的時(shí)間范圍內(nèi)沒有釋放密數(shù)，則哈希時(shí)間鎖到期后，用戶重新獲得原鏈token的控制權(quán)，跨鏈合約中的交易自動(dòng)失效。

    以上跨鏈過程看似復(fù)雜，但多數(shù)功能都由錢包和合約完成，用戶只需要在發(fā)起交易、釋放密數(shù)、撤銷交易的環(huán)節(jié)進(jìn)行操作。對(duì)于參與跨鏈的Storeman，Wanchain會(huì)提供專門的客戶端，客戶端根據(jù)協(xié)議進(jìn)行無需值守的自動(dòng)化運(yùn)行。

     對(duì)于原鏈鎖定賬號(hào)的去信任管理機(jī)制，Wanchain采用了首創(chuàng)的安全多方計(jì)算+門限秘鑰的方式，鎖定賬號(hào)的管理者命名為Storeman。相關(guān)內(nèi)容詳見Wanchain白皮書及黃皮書。簡單描述，對(duì)于鎖定賬號(hào)的生成到轉(zhuǎn)賬操作，我們通過密碼學(xué)安全多方計(jì)算和門限的方法實(shí)現(xiàn)了一種小型的共識(shí)，參與方必須共同參與計(jì)算才能生成鎖定賬號(hào)的公私鑰，而鎖定賬戶的私鑰嚴(yán)格來說只是理論存在，從沒有實(shí)際出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中，而是以碎片的方式分散在各Storeman手中，通過多方計(jì)算的方式參與賬戶控制，當(dāng)需要進(jìn)行交易時(shí)，參與方要再次合力才能共同構(gòu)造簽名，為了保證可用性，構(gòu)造簽名的參與方并不需要完全參與，而只需要達(dá)到一個(gè)門限值即可（N個(gè)參與者中的M個(gè)，M<=N）。

     理論上N與M的數(shù)量越大，安全性越高，計(jì)算代價(jià)越大。經(jīng)過我們理論和工程上的驗(yàn)證，我們?cè)?.0版本中暫時(shí)選取N=21，M=16的參數(shù)運(yùn)行（與EOS的21個(gè)超級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)量相同完全是巧合）。經(jīng)過測試，以如上參數(shù)進(jìn)行交易簽名的吞吐量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需要連接的主流的區(qū)塊鏈，也就是說安全多方計(jì)算和門限秘鑰方法不會(huì)是跨鏈的吞吐量瓶頸。

     根據(jù)如上機(jī)制，16個(gè)以上的Storeman成員合謀會(huì)造成原鏈Token丟失。為了避免這一問題，類似POW或者POS的設(shè)計(jì)，任何參與者都需要付出參與的代價(jià)并獲得參與的回報(bào)，如果發(fā)生合謀行為，不但整個(gè)網(wǎng)絡(luò)受害，其自身的投資和未來的收益都將損失。在POW中這個(gè)代價(jià)是購買礦機(jī)，在POS中這個(gè)代價(jià)是鎖定一定數(shù)量的Token。我們?cè)赟toreman機(jī)制中引入了類似機(jī)制，任何Storeman的參與者（Storeman menbers）都必須繳納一定數(shù)量的WAN到管理Storeman的智能合約中鎖定，Storeman能夠處理的跨鏈token數(shù)量與繳納的鎖定金相關(guān)。同時(shí)Storeman作為保證跨鏈機(jī)制運(yùn)行的參與者，會(huì)同時(shí)獲得系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)和跨鏈?zhǔn)掷m(xù)費(fèi)。

    必須指出的是，當(dāng)Storeman繳納的鎖定金WAN相對(duì)原鏈token的市場價(jià)值出現(xiàn)長期的巨大的貶值時(shí)，Storeman依然有合謀的動(dòng)機(jī)。最大限度的避免這一情況，我們引入了兩個(gè)機(jī)制，一個(gè)機(jī)制是Storeman從申請(qǐng)退出到完全退出，有一個(gè)較長的時(shí)間周期。在這個(gè)周期內(nèi)，Storeman無法準(zhǔn)確預(yù)測市場的波動(dòng)，也就無法準(zhǔn)確判斷是作惡還是按規(guī)則游戲獲得的收益（或者遭受的損失）更大，短時(shí)的市場波動(dòng)就不會(huì)造成影響。另一個(gè)機(jī)制是，通過Oracle輸入調(diào)整鎖定金的比例。這個(gè)Oracle輸入在2.0版本中會(huì)通過基金會(huì)完成，之后的版本會(huì)通過節(jié)點(diǎn)投票的形式完成。

    對(duì)于保證交易的原子性，我們通過智能合約控制Storeman的交易行為，Storeman在Wanchain上有一個(gè)跨鏈的額度（Credit），當(dāng)從原鏈跨出時(shí)，相應(yīng)額度被凍結(jié)，交易完成時(shí)，額度轉(zhuǎn)換為等量的Wanchain上的映射token（以太坊的映射token用WETH表示），如果交易撤銷，額度解鎖。當(dāng)映射token返回原鏈時(shí)，映射token銷毀后解鎖Storeman額度。在這個(gè)過程中，嚴(yán)格遵循原鏈token與Storeman額度保持同方向記賬，Storeman額度與映射token保持反方向記賬的邏輯，以確保整個(gè)交易過程中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的原子性。

    2.0是Wanchain跨鏈功能的第一個(gè)版本，這個(gè)版本的意義在于從工程上驗(yàn)證我們理論設(shè)計(jì)的可行性以及瓶頸障礙，便于后期的迭代。2.0跨鏈功能并非一個(gè)相對(duì)完美的跨鏈版本，但肯定是一個(gè)可用的跨鏈版本。為了保證安全性，我們會(huì)謹(jǐn)慎的推進(jìn)，包括在初期限制Storeman的數(shù)量，限制跨鏈的金額等。

2.0實(shí)現(xiàn)與Ethereum的跨鏈，基于此我們會(huì)推出：
1、Storeman客戶端（Command Line模式）
2、同時(shí)支持Ethereum和Wanchain的雙幣種錢包，能夠進(jìn)行兩條鏈的鏈內(nèi)轉(zhuǎn)賬和跨鏈轉(zhuǎn)賬
Storeman調(diào)用的RPC接口
3、與Ethereum網(wǎng)絡(luò)和Wanchain網(wǎng)絡(luò)交互的節(jié)點(diǎn)API接口（供輕錢包等發(fā)送和查詢交易）
4、能夠查詢Ethereum與Wanchain跨鏈交易的官方瀏覽器
5、針對(duì)開發(fā)者的開發(fā)文檔及針對(duì)普通用戶的操作文檔

2.0實(shí)現(xiàn)后可以使用的應(yīng)用場景：
部署WAN，ETH與Wanchain上其他token的分布式交易合約
部署能夠同時(shí)支持WAN與ETH 的投資
部署WAN，ETH與Wanchain上其他token的借貸合約

      2018年

      Wanchain將在即將發(fā)布的2.0版本中支持Ethereum到Wanchain的跨鏈。在之后的2.x版本中，隨著跨鏈功能的穩(wěn)定，我們將逐步開放Storeman的注冊(cè)機(jī)制。最終形成分布式的、大規(guī)模的Storeman參與跨鏈生態(tài)。

      在Storeman注冊(cè)機(jī)制開放之后，我們將預(yù)留給節(jié)點(diǎn)獎(jiǎng)勵(lì)的WAN中預(yù)置10%作為Storeman的系統(tǒng)獎(jiǎng)勵(lì)。獎(jiǎng)勵(lì)每10,000個(gè)區(qū)塊結(jié)算一次。經(jīng)過更嚴(yán)格的測算和測試后，我們將公布獎(jiǎng)勵(lì)的具體規(guī)則。

      Wanchain將在今年年底前支持BTC的跨鏈，并爭取完成一到兩種以太坊ERC20token的跨鏈。

Wanchain將在今年繼續(xù)完善Storeman的共識(shí)機(jī)制，包括完善對(duì)于Storeman的作惡，不作為等惡意行為的懲罰機(jī)制。

     2019年

      在2.0版本穩(wěn)定之后，我們將鼓勵(lì)更多的開發(fā)者，利用Wanchain的跨鏈機(jī)制，開發(fā)更多的其他鏈上的Token的跨鏈，并對(duì)于開發(fā)者給予獎(jiǎng)勵(lì)，以加快Wanchain與更多的公鏈實(shí)現(xiàn)跨鏈的進(jìn)展。

      明年的重點(diǎn)研發(fā)方向?qū)⒃赪anchain的POS機(jī)制及普通交易性能及跨鏈交易性能的提升上。

參考文獻(xiàn)
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[7] Jack Lu,Wanchain yellowpaper: https://wanchain.org/files/Wanchain-Yellowpaper-EN-version.pdf， 2017年8月10日

作者：呂旭軍  楊濤  張英  Demmon, Shi

來源：區(qū)塊鏈新金融實(shí)驗(yàn)室

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