探討：跨鏈技術在金融基礎設施的應用_數字貨幣

撰文：郝凱，就職于HashKeyCapitalResearch

審核：鄒傳偉，萬向區塊鏈、PlatON首席經濟學家

來源：鏈聞

編者注：原文標題為《跨鏈技術在金融基礎設施的應用》

本文對幾種主流的跨鏈技術做了描述和對比，并對跨鏈技術在金融基礎設施中的應用做了分析。公證人機制理論上可以實現不同央行數字貨幣之間的跨鏈轉賬，但存在公證人的選擇問題；哈希時間鎖受到各國央行的重視，可以成功實現央行數字貨幣的跨賬本券款對付、同步跨境轉賬等功能，但哈希時間鎖還存在缺陷，需要進一步改進；側鏈技術方案對于央行數字貨幣不適用；中繼鏈技術方案的實際運行經驗非常少，如果Cosmos和Polkadot未來能成功實現中繼鏈功能，對于央行數字貨幣會是一種可行的選項。

未來央行數字貨幣的格局

區塊鏈技術在貨幣和支付領域的應用，已成為備受關注的前沿問題。近期，人民銀行DC/EP開始在深圳、雄安、成都、蘇州進行試點測試；Facebook發起的全球穩定幣項目Libra做出重大修改，發布2.0版本白皮書，開始加速推進；日本銀行與歐央行合作的Stella項目、新加坡金管局的Ubin項目和加拿大銀行的Jasper項目等都已經對區塊鏈技術在金融領域的應用做了大量的研究工作。

美參議院銀行委員會召開加密貨幣聽證會，探討加密貨幣是否波及金融體系:美國參議院銀行委員周二召開了一場名為“加密貨幣有什么好處？”的聽證會，除幾位議員展現積極態度外，多數議員仍有疑慮。他們主要關心兩個問題：加密貨幣去中心化的本質到底如何，以及加密市場的系統風險會不會波及傳統金融體系。參與聽證會的圣瑪麗大學法學院教授Angela Walch表示：通過現實鏡頭審視加密貨幣，可以看出，它并非一張神奇的脫離金融系統的自由卡。我們要承認其中的權力集中問題，并制定深思熟慮的應對政策和風險決策。Walch認為不能對加密系統集中的“權力口袋”視而不見，包括核心軟件開發人員和礦工可利用他們的權力地位，對系統用戶施加影響。民主黨參議員Elizabeth Warren表示：金融系統受到一些在暗中不露面的超級程序員和礦工的影響。Warren還在周二去信財長耶倫，呼吁聯邦機構統一制定針對加密貨幣的監管框架。她在信中寫道：”隨著對加密貨幣的需求不斷增長，這些資產越來越深地嵌入我們的金融體系，消費者、環境及金融體系正面臨越來越大的威脅。”研究和倡導組織Coin Center的執行董事Jerry Brito表示，雖然加密貨幣發展中的問題可能對傳統金融系統造成風險，但美國不應回避加密貨幣，而應為對沖基金和其他市場參與方設置護欄。他認為加密貨幣終究是一種大宗商品，任何大宗商品都會帶來類似威脅。展現積極態度的參議員包括共和黨參議員Cynthia Lummis，他稱開源金融的透明度和開放性有助于促進金融包容性。民主黨參議員Sherrod Brown則稱區塊鏈技術也有許多有用的非金融應用。（CNBC）[2021/7/28 1:19:40]

雖然Libra項目的愿景是成為「全球支付系統和金融基礎設施」，但考慮到Libra一籃子貨幣穩定幣可能引發的貨幣主權和貨幣替代問題，Libra將以單一貨幣穩定幣為主。未來大概率的場景是，主權國家發行自己的央行數字貨幣，輔以市場機構推出的單一貨幣穩定幣。

現場 | 羅林：四大方面探討重慶區塊鏈產業發展的機遇和挑戰:11月10日下午，2019密碼經濟研討會在重慶市南岸區華商國際會議中心正式開幕。重慶市渝中區大石化新區建設管理委員會黨組副書記、副主任羅林出席會議并發表了《重慶區塊鏈產業發展的機遇和挑戰》為主題的演講，羅林從區塊鏈行業現狀、區塊鏈發展方向、重慶發展區塊鏈的優勢、重慶區塊鏈面臨挑戰與思路這四個方面進行了分享。羅林表示重慶發展區塊鏈具有生態、戰略、互通、創新四大優勢，但也面臨人才引進培養、核心技術攻關、應用場景落地、產業基金引導、行業標準制定五大挑戰。[2019/11/10]

在這種情況下，各國的央行數字貨幣是基于不同的區塊鏈。在跨境轉賬、券款對付等場景中，信息和資產需要在不同的區塊鏈上進行流轉，各國的央行數字貨幣之間必須實現互聯互通。跨鏈技術是實現鏈間交互的解決方案。

主流的跨鏈技術

不同區塊鏈之間的信息隔離會造成區塊鏈的孤島效應，大大限制區塊鏈的價值轉移能力和應用范圍。跨鏈技術可以把不同的區塊鏈連接起來，實現不同鏈之間的互聯互通。目前，主流的跨鏈技術包括公證人機制、哈希時間鎖、側鏈和中繼鏈。

公證人機制

公證人機制是所有跨鏈技術中最簡單的一種，不同區塊鏈之間使用共同信任的第三方充當公證人進行連接。公證人為交易雙方創建資金托管，當所有交易參與方對這筆交易達成共識時，便可自動觸發交易。根據公證人的數量和簽名方式，公證人機制可以進一步細分為單簽名公證人機制、多簽名公證人機制和分布式簽名公證人機制等。

動態 | 第12屆亞洲金融論壇將繼續探討區塊鏈等科技議題:據新浪消息，由香港特別行政區政府及香港貿易發展局（香港貿發局）主辦的第12屆亞洲金融論壇將于2019年1月14及15日召開，論壇的‘創新對話’（InnoTalks） 環節將繼續探討一系列與金融界息息相關的科技議題，包括大灣區發展、金融科技、虛擬銀行、監管科技、保險科技、投資科技、區塊鏈與網絡安全等。[2019/1/7]

因為公證人機制非常簡單，所以這種模式的適用范圍非常廣泛，理論上可以用于任意兩條區塊鏈之間的交互。但也有觀點認為，公證人機制是中心化的產物，與區塊鏈的去中心化理念不相符。

哈希時間鎖（HashTimeLockedContract，HTLC)

哈希時間鎖最早起源于閃電網絡，使多個用戶之間的「條件支付」能以去中心化、無需第三方受信任中介的方式完成，在多跳支付、原子交換和跨鏈交易等中有廣泛應用。

HTLC的核心是時間鎖和哈希鎖。時間鎖指，交易雙方約定在某個時間內提交才有效，超時則承諾方案失效。哈希鎖指，對一個哈希值H，如果提供原像R使得Hash(R)=H，則承諾有效，否則失效。如果交易因為各種原因未能成功，時間鎖能夠讓交易參與各方拿回自己資金，避免因欺詐或交易失敗造成的損失。

李啟威與TokenpayCEO探討銀行解決方案合作的可能:據Financemagnates報道，萊特幣創始人李啟威與TokenPayCEODerekCapo在推特上的一次討論透露，兩家公司正在共同探索在德國的銀行解決方案，并在監管措施、數字借記卡等方面合作。[2018/4/26]

假設Alice想開啟一個與Bob的交易，交易金額為0.5BTC，但Alice需要通過Carol才能與Bob建立通道進行交易，如下圖所示。

圖1：HTLC與支付路徑

第一步：Bob設定原像R，把哈希值H=Hash(R)告訴Alice。

第二步：Alice通過HTLC向Carol進行條件支付：當且僅當Carol在T時刻前提供與哈希值H對應的原像R，Alice才向Carol支付0.5BTC。類似地，Carol通過HTLC向Bob進行條件支付：當且僅當Bob在t時刻前提供與哈希值H對應的原像R，Carol才向Bob支付0.5BTC，其中t

第三步：Bob如果在t時刻前向Carol提供R，獲得0.5BTC，此時Carol知悉R。反之，0.5BTC會返回給Carol，Carol不會遭受任何損失。第四步：Carol如果在T時刻前向Alice提供R，獲得0.5BTC。反之，0.5BTC會返回給Alice，Alice不會遭受任何損失。

SYNC 2018區塊鏈系列活動會議于新加坡召開 MDT與諸多領域大咖進行深入探討:3月9日，由科技媒體Pingwest舉辦的SYNC 2018區塊鏈系列活動會議于新加坡召開。MDT量數代表黃何，火幣全球運營總監Herbert，ODYSSEY/OBike項目負責人Sophie，新加坡星展銀行DBS私人銀行副總監于珊珊一同前來參會。在會議現場MDT量數與銀行、虛擬貨幣交易所，通過不同立場探討了虛擬貨幣作為貨幣形態在科技領域的展望。[2018/3/12]

側鏈（Sidechain)

側鏈是一種錨定主鏈代幣并使該代幣可以在主鏈和側鏈之間進行價值轉移的協議。最初，側鏈是一種解決主鏈可擴展性問題的擴容技術，可以讀取主鏈的事件和狀態。一般來講，主鏈可以不知道側鏈的存在，而側鏈必須要知道主鏈的存在。需要注意的是，側鏈實現的是貨幣價值的轉移，不是貨幣的轉移。

雙向錨定是實現側鏈的基礎，即暫時將主鏈上的代幣鎖定，然后將等價值的代幣在側鏈上釋放；當等價值的代幣在側鏈上被鎖定時，釋放主鏈上被鎖定的原始代幣。針對雙向錨定中的資產管理和監督問題，目前主要有以下三種模式：單一托管人模式、聯盟托管模式和SPV模式。

中繼鏈

中繼鏈本質上是公證人機制和側鏈機制的融合和擴展，可以視為側鏈的升級版本。目前，最知名的兩個跨鏈項目Cosmos和Polkadot采用的都是基于中繼鏈的異構多鏈系統。

Cosmos是在Tendermint共識算法基礎上建立的一個支持跨鏈交互的異構網絡，具有高性能、一致性等特點。Cosmos系統中主要包括樞紐和分區兩種角色。Hubs是指用于處理跨鏈交互的中繼鏈，Zones是指一般的平行鏈。但是，Cosmos目前只支持資產的跨鏈，功能開發進度比較慢并且團隊內部傳出不和聲音。

Polkadot是一個異構多鏈系統，旨在支持并行的多個區塊鏈。Polkadot系統中包括中繼鏈和平行鏈。中繼鏈實現多條平行鏈之間的跨鏈交互，平行鏈可以滿足構建不同應用程序的特定需求。目前，Polkadot主網剛剛上線，還處在項目早期，很多功能還有待在實際運行中檢驗。

技術方案的對比

表1：跨鏈技術方案的對比

跨鏈技術在金融基礎設施的應用

各國央行著重于研究區塊鏈技術在支付系統、證券結算系統、同步跨境轉賬等金融市場基礎設施的應用，這同時也是央行數字貨幣未來主要的應用場景。對于央行數字貨幣而言，上述幾種跨鏈技術的適用性存在明顯的差別。

理論上講，公證人機制非常簡單，可以直接采用開源的Interledger協議。公證人機制適用于任意兩條區塊鏈之間的交互，實現不同央行數字貨幣之間的跨鏈轉賬。同時，如果由商業銀行來充當公證人的角色，可以直接復用部分現有的銀行體系。當兩個不同國家的用戶和商家進行支付和轉賬時，商業銀行作為公證人為交易雙方創建資金托管，當交易參與方達成共識后便可觸發交易。在現行的系統中，跨境轉賬涉及銀行賬戶操作復雜、國際支付標準不一、流程透明度低、監管重復、費用高等缺點。采用公證人機制的央行數字貨幣之間的跨境轉賬則可以避免這些缺點。

圖2：現行跨境支付流程示意圖

但在實際應用中，使用公證人機制還存在一些問題。央行數字貨幣是央行對公眾的負債，最終的結算服務必須通過各國的中央銀行。而不同中央銀行之間進行跨鏈交互時，公證人角色是很難選擇的。商業銀行的信用低于中央銀行，不能為中央銀行擔任公證人；而IMF和BIS這類國際金融機構的信用高于一般商業銀行，但這類機構的信用也很難說高于主要中央銀行。因此，公證人機制在央行數字貨幣中的應用存在公證人的選擇問題。

對于哈希時間鎖來講，Ubin、Stella和Jasper等各國央行主導的區塊鏈研究項目都非常重視對哈希時間鎖的研究和使用。在這些研究項目中，哈希時間鎖可以成功實現跨賬本券款對付、同步跨境轉賬等功能。在參與者理性前提下，哈希時間鎖中所有「條件支付」要么全部完成，要么全不完成但所有參與者都能拿回自己的資金，交易是原子式的。同時，原像和資金相向流動，原像可以被視為收據。

但并不是所有參與者都會做出理性選擇，哈希時間鎖不是一種完美的解決方案。Stella項目測試發現，使用HTLC的跨賬本券款對付可能發生結算失敗，并導致兩種不同結果。第一種結果是資金和證券被退還給各自原始持有人，兩個交易對手方都不會承擔太大風險，但會面臨重置成本風險和流動性風險。第二種結果是資金和證券都會被一個交易方獲得，另一方會承擔較大的本金風險。目前，哈希時間鎖還存在缺陷，需要進一步改進。

對于側鏈技術方案來講，在這種機制中存在主鏈和側鏈，主鏈可以不知道側鏈的存在，而側鏈必須要知道主鏈的存在，通過側鏈技術方案進行交互的區塊鏈之間有明顯的主次之分。而不同的央行數字貨幣之間的關系是對等的，側鏈機制與央行數字貨幣的實際情況不相符。所以，側鏈技術方案是不適用的。

從結構上看，中繼鏈技術方案適用于不同央行數字貨幣之間的交互。各國的央行數字貨幣以平行鏈的形式接入同一個中繼鏈。各國央行可以擔任中繼鏈驗證人，運行中繼鏈節點、保護中繼鏈的安全。但是，中繼鏈技術方案的實現難度比較高，實際運行經驗還非常少。如果Cosmos和Polkadot未來能成功實現中繼鏈功能，做到系統穩定、可擴展性高、易于接入和升級等特點，中繼鏈技術方案會是一種可行的選項。

綜上所述，對于央行數字貨幣而言，幾種主流的跨鏈技術方案具有不同的特點和適用性。公證人機制理論上可以實現不同央行數字貨幣之間的跨鏈轉賬，但存在公證人的選擇問題；哈希時間鎖受到各國央行的重視，可以成功實現央行數字貨幣的跨賬本券款對付、同步跨境轉賬等功能，但哈希時間鎖還存在缺陷，需要進一步改進；側鏈技術方案對于央行數字貨幣不適用；中繼鏈技術方案的實際運行經驗非常少，如果Cosmos和Polkadot未來能成功實現中繼鏈功能，對于央行數字貨幣會是一種可行的選項。

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