一文讀懂跨鏈的相關技術分類和總結_ONE

最近看了看跨鏈相關的項目，總結一下跨鏈的相關技術。所謂“跨鏈”，一條鏈上的“跨鏈”語義能在另外鏈上正確執行。目前跨鏈項目主要實現在一個鏈上的資產映射到另外一條鏈上。從技術角度看，個人認為目前跨鏈技術主要有三種：HTLC，跨鏈橋（基于共識）和跨鏈橋（基于輕客戶端）。相關的技術以及項目總結如下圖：

1.HTLC（Hash Time Lock Contract）

HTLC原理比較簡單：

如果Alice和Tom之間想交換資產，Alice先創建HTLC，Tom接著創建具有同樣Hash的HTLC。簡單的說，Tom和Alice創建了具有同樣秘鑰的“鎖”，鎖住各自資產。當Alice用秘鑰打開Tom的資產時，Tom用同樣的秘鑰可以打開Alice的資產。當然，Tom和Alice都需要確認資產和鎖的時間。

SEC要求凍結Binance.US資產相關聽證會將于6月14日進行:6月8日消息，CoinDesk記者Nikhilesh De在推特上表示，有兩個重要時間節點，幣安和Binance US回應美國證券交易委員會（SEC）申請“凍結資產”的臨時限制令的最后期限為6月12日，限制令的聽證會時間為ET時間6月13日14:00（北京時間6月14日02:00）。[2023/6/8 21:23:37]

通過HTLC實現跨鏈，簡單并且保證了交易雙方的原子操作，但是要求兩條鏈都支持智能合約，限定了兩個交易方并且交換的資產不可分割。事實上，為了保證交易雙方有效交易，交易雙方需要額外的溝通渠道預先達成共識。

2.跨鏈橋 ： 基于共識

基于其他共識的跨鏈橋邏輯上比較好實現，由共識確認一個鏈上的事件，并在另外一條鏈上執行。整個橋的安全性取決于共識的強弱。共識，除了傳統意義的共識機制（BFT，PoS等等）外，還包括多方計算（MPC）和多簽。

韓國法官將涉嫌挪用公款等的Coinone前董事全某的首次開庭日期定在5月4日:4月24日消息，韓國首爾南區法院第7刑事庭的法官金正基將被指控挪用公款和其他罪名的Coinone前董事全某的首次開庭日期定在5月4日，涉嫌向全某提供金錢以換取上市請求的上幣經紀人高某也將在同一天受審。全某在2020年起擔任加密貨幣交易所Coinone的上市主管期間，涉嫌因要求上市加密貨幣而從包括高某在內的兩名經紀人處收取20億韓元的上市費用。他還涉嫌在明知某些幣種具有市場操縱（商業干擾）目的的情況下將其上市。高某面臨挪用公款的指控，他參與了超過29種加密貨幣的上市工作。（News1）

此前報道，4月8日，據韓國媒體MoneyToday報道，韓國首爾南地檢察廳第一金融調查部以涉嫌貪污罪起訴加密交易所前Coinone高管全某，10日上午將對嫌疑人進行拘捕前訊問。

Foresight News 此前報道，4 月 8 日，據韓國媒體 Money Today 報道，韓國首爾南地檢察廳第一金融調查部以涉嫌貪污罪起訴加密交易所前 Coinone 高管全某，10 日上午將對嫌疑人進行拘捕前訊問。[2023/4/24 14:22:47]

3.跨鏈橋 ：基于輕客戶端

Tether在以太坊鏈上增發10億枚USDT:金色財經報道，Whale Alert監測數據顯示，北京時間4月21日5點14分，Tether在太坊鏈上增發10億枚USDT。[2023/4/21 14:17:33]

為了在一條鏈上能驗證另外一條鏈上的信息，在這條鏈上“運行”另外一條鏈的輕客戶端。通常輕客戶端都是基于SPV（Simple Payment Verification）協議。SPV源自BTC，主要用在PoW共識的鏈中。Celo和Harmony也針對自己鏈的共識算法實現了輕客戶端。純粹的PoS共識的鏈比較難實現輕客戶端，因為共識依賴Staking，而Staking由交易組成。為了實現輕客戶端，窮舉Staking交易不現實。

跨鏈橋的兩個鏈互相通過輕客戶端驗證對方鏈的狀態。這種跨鏈橋依賴Relay（中繼），及時同步鏈的區塊頭信息。因為要同步區塊頭，需要如下的一些因素：

報告：全球加密貨幣持有者超過3.2億名，美國、印度排名前二:8月27日消息，Triple A報告顯示，目前全球已擁有3.2億加密貨幣持有者，其中排名前五的國家分別是美國（4602萬，人口占比13.74%）、印度（2741萬，人口占比2.00%）、巴基斯坦（2645萬，人口占比11.50%）、尼日利亞（2233萬，人口占比10.34%）和越南（2021萬，人口占比20.27%）。中國（包含內地和香港地區）排名第六，用戶量略高于2000萬。

此外，加密用戶中72%的人年齡在34歲以下，71%的人擁有學士或更高學歷，平均年收入達到2.5萬美元。[2022/8/27 12:52:12]

1.同步頻次和費用：在另外一條鏈上存儲區塊頭信息需要費用。特別是tps比較高的鏈，區塊比較多。

2.確認主鏈以及區塊確認：根據鏈的共識，通過區塊頭信息確定主鏈。以PoW的鏈為例，區塊確認一般通過后續區塊個數確認。

“SEC訴Ripple”案進展：SEC認為Hinman的言論與訴訟無關:8月17日消息，美國證券交易委員會（SEC）在對Ripple Labs的訴訟中進行反擊，辯稱Ripple律師希望納入證據的William Hinman文件與本案無關。這些文件來自美國SEC的法律專家，被用來提供Hinman演講相關信息，其認為加密貨幣不應被視為證券。

SEC聲稱審議程序特權保護這些文件。文件反映的是員工的個人意見，而不是機構政策。此外，SEC尚未披露William Hinman 2018年演講的草稿。（ FXStreet）[2022/8/17 12:31:22]

優化同步費用有幾種思路：1/ 隨機挑戰（NiPoPOW，FlyClient）2/ zk-SNARK （包括recursive zk-SNARK）。選一些典型介紹：

BTCRelay

采用傳統的SPV輕客戶端的實現方式實現從BTC到ETH的跨鏈。顯然為了同步BTC的區塊頭，在ETH消耗Gas。在以太坊Gas price比較高的情況下，同步費用比較高。

FlyClient

FlyClient采用隨機挑戰和MMR（Merkle Mountain Range)的技術，降低輕客戶端同步區塊的個數。隨機挑戰的目的是在一定范圍的區塊并不需要全部同步到鏈上，隨機抽取一些區塊同步。為了在鏈上能驗證沒有抽取到的區塊，所有的區塊信息通過MMR組織在一起。MMR是一種變種的Merkle樹，適用于追加節點的場景。MMR，相對于普通二叉的Merkle樹，具有更新葉子結點代價小的特點。

zkRelay

zkRelay也嘗試降低鏈上輕客戶端同步區塊的費用。和FlyClient不同，zkRelay采用的是zk-SNARK證明。將一段范圍內的區塊有效性，通過將鏈下證明提交到鏈上，鏈上只需要檢查證明是否有效。

Celo

Celo是個有意思的項目。Celo項目本身和跨鏈沒有什么關系，但是給輕客戶端提供了一些新思路。為了實現更輕客戶端，Celo采用遞歸零知識證明技術，將區塊頭的連接信息進行遞歸證明。一個證明就能證明從創世區塊到當前區塊的合法性。一個輕結點，只需要同步最新的證明就能確定所有區塊的有效性。

Summa (Stateless SPV)

上述的項目，還都是在降低輕客戶端鏈上同步代價方面做優化。Summa提供了一個全新的思路：

摘抄自Summa介紹的PPT。Summa項目觀察到一個有趣的事實：一條鏈的區塊頭在另外一條鏈上同步了，但是很多區塊有可能是浪費的。原因是并沒有需要證明的交易在這些區塊中。Summa假設了一種“Ecnomic“安全的做法：證明一個交易在一個區塊中，并且區塊后有若干區塊確認。Summa認為在偽造的區塊后連續出塊是一個非常不經濟的做法，有這樣的算力應該去計算真正的區塊。使用這種方式，在鏈上不需要存儲輕結點信息，只需要在一個交易需要證明時提供相應區塊以及確認區塊的證明即可。這樣的方式也稱為Stateless SPV（無狀態SPV）。當然這種經濟安全假設需要推敲，特別是在難度較低的情況下，偽造區塊以及確認區塊相對比較容易。

Xclaim

針對傳統的沒有鏈上計算能力的鏈，不可能在鏈上實現其他鏈的輕客戶端。也就是說，如果只是通過鏈上輕客戶端的方式，在這些鏈上只能實現單向的跨鏈。為了在這些鏈上也實現雙向跨鏈，Xclaim在引入抵押角色的情況下實現資產雙向映射。Xclaim在論文中提出了三種操作：issue（發行），swap（交換），redeem（贖回）。以issue和redeem為例，看看抵押角色的作用：

大部分鏈都支持轉賬功能。抵押者作為中間人，在另外一條鏈（支持智能合約）有抵押的情況下，接受其他人的資金的轉賬。轉賬發起者，可以通過輕客戶端驗證的方式在另外鏈上證明交易合法。在另外一條鏈上，驗證合法的跨鏈交易后，進行轉賬。

在一條鏈上提出burn操作后，抵押者觀察到后，主動先發起轉賬。并在轉賬成功后，向另外一條鏈上的智能合約提供交易證明“贖回”資金。簡單的說，在兩條鏈只要有一條支持智能合約的基礎上，通過抵押者角色，可以完成雙向跨鏈的操作。根本原因就是鏈上的轉賬交易能夠被確認驗證。

跨鏈是個復雜的話題。通過其他共識實現跨鏈相對簡單現實。HTLC能實現交易雙方的原子操作，但是限定交易為兩方，而且為了提供交易的效率需要交易雙方預先溝通。通過在鏈上實現輕客戶端驗證其他鏈的狀態是一直探索的方向。對于PoW鏈，鏈上實現輕客戶端需要考慮區塊頭同步成本以及主鏈確認邏輯。

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