銜梯網路（Ladder Network）跨鏈價值網路

從網際網路發展歷程來看，網際網路技術經歷了 Web1.0、Web2.0，現在正在快速邁進以區塊鏈、雲端計算、人工智慧、大資料為核心的Web3.0 時代，驅動新時期的商業社會形態、組織形態和治理關係變革。隨著 5G 技術和萬物萬聯時代的提前來臨，金融、供應鏈、遊戲、儲存、溯源、內容等各行各業加速行業“鏈改”，新一輪科技革命和產業變革席捲全球。但是，Web3.0 演進程序和區塊網進化中，也存在諸多問題亟待解決：• 存在著中心化、共享不充分、交易擁堵、交易費用昂貴等問題。• 鏈與鏈之間缺乏互操作性，存在互通不暢問題。專案與專案之間無法進行價值溝通，孤島問題仍然存在。• 已有跨鏈技術關注資產轉移而缺乏完善跨鏈基礎設施，不利於異構架構整合。• 鏈改開發難度高，部署極其複雜，現有區塊鏈架構無法滿足未來 5G 環境下多樣複雜的應用場景需求。

為解決這些問題，銜梯網路 Ladder Network 應運而生。銜梯網路 Ladder Network 是致力於成為“Web3.0 時代”的跨鏈領域基石網路，旨在建成區塊鏈世界萬鏈互通的領航者。銜梯網路 Ladder Network 透過引入門限簽名的見證人機制確保交易驗證的有效性，首創跨鏈投資模式，促進了跨鏈資產的暢通流動，引入預言機打通了鏈與現實世界的壁壘。銜梯網路 Ladder Network 構建了分散式、去中心化、最安全及最大規模 POS 跨鏈網路，驗證節點可達上千個，候選驗證節點可達萬級。利用跨鏈優勢和萬級以上的節點優勢，銜梯網路 Ladder Network重點部署的領域有：資料共享、安全及隱私保護、去中心化交易所和Web3.0 電商等。透過與 ABMatrix 的戰略合作，預計未來三年直接帶來千萬級的物聯網使用者流量。銜梯網路 Ladder Network 可作為區塊鏈第一層協議，可對接成千上萬的第二層區塊鏈協議，透過跨鏈技術構建覆蓋更多範圍內的企業多方協作的價值網路。銜梯網路 Ladder Network 瞄準千億級規模的“萬企上鍊”和“萬鏈互通”市場，BAAS 區塊鏈服務平臺建成後，將全面支援金融、供應鏈、遊戲、去中心儲存等領域的敏捷發幣，實現企業鏈改，滿足 5G 時代高吞吐、低延遲、高併發、低功耗複雜應用場景需求，重塑行業的信用基石和商業形態。專案願景銜梯網路 Ladder Network 致力於打造全球最分散式、最安全和最大規模 POS 跨鏈網路，構建區塊鏈平行世界的可信跨鏈平臺，搭建鏈與鏈之間的信任橋樑，打破一鏈一孤島的局面，實現鏈與鏈之間的自由流通、資產互操作、價值互通。銜梯網路 Ladder Network 透過可操作性、可配置化的模組設計，提供敏捷發幣功能，助力企業完成業務鏈改，實現業務價值增值，最終為“萬企上鍊”和“萬鏈互通”提供最安全、最可靠、可插拔的區塊鏈基礎服務，為全球區塊鏈世界革命貢獻力量。

設計目標為了實現上述願景，銜梯網路 Ladder Network 技術需求主要來自於跨鏈技術和區塊鏈支撐服務兩個方面。其設計目標：· 實現互操作性(Realize interopera）互操作性是跨鏈的最基礎需求。造成互操作性不好的原因，主要是各個專案的底層協議不統一，異構性導致鏈與鏈之間成為孤島。銜梯網路 Ladder Network 將提供標準的通訊機制、網路協議、資產通訊、服務語義，促成不同平行鏈互操作性的達成。· 遮蔽異構性（Hiding heterogeneity of system）參照 TCP/IP 協議分層思想，在銜梯網路 Ladder Network 架構設計上建立邏輯分層，將處理功能相同的模組建立層級，層與層之間透過服務語言通訊，跨層級不能直接通訊，從而遮蔽異構性，遮蔽共識演算法、治理架構、區塊結構等差異。

·可信隔離（Trusted isolation）清晰制定鏈內最小安全設施可信計算模組，建立安全邊界（security perimeter），劃分可信與不可信的邊界。明確統一安全介面，使用引用監控器（reference monitor），保證安全最大化，訪問路徑可確認、可驗證，達到安全、可信。·共性凝練和複用（Common Condensation and Reuse）相同領域的區塊鏈服務之間許多基礎功能和結構是有相似性的，每次開發系統都從零開始絕對不是一種好的方法，也是對質量和效率的很大的傷害。因此，銜梯網路 Ladder Network 應按照不同的應用場景領域劃分不同的模組處理，建成複用性高的區塊鏈服務平臺,達到區塊鏈服務面向使用者，服務引數化管理，功能支援可配置的目標。生態協同銜梯網路 Ladder Network 是基於 Substrate 開發框架協議開發。目前 Polkadot 專案也使用 Substrate 框架。Substrate 是類似於Express 或其他 Web 應用程式的框架，主要用於構建分散式或去中心化系統的框架，例如加密貨幣專案或訊息匯流排系統。銜梯網路 LadderNetwork 使用 Substrate 的目的，一是能使專案繼承 Substrate 的功能、安全性和可擴充套件性優勢。二是能將團隊的主要精力集中在跨鏈平臺和區塊鏈商業服務的研發上。正如大多數 WEB 應用程式不需要重新實現自己的 HTTP 協議一樣，使用了 Substrate 後，每一個團隊建立新鏈時，不需要從頭開始一步步實現網路和共識等程式碼。

銜梯網路 Ladder Network 使用 Substrate，結合了三種技術:La_WebAssembly、La_Libp2p 和 La_GRANDPA 共識協議，透過快速構建新的區塊鏈的庫，應用區塊鏈客戶端的關鍵框架，能夠同步到任何基於 Substrate 技術開發的鏈。透過使用 Substrate，銜梯網路Ladder Network 將直接繼承以下優勢：· 實現區塊鏈共識演算法、最終確定性和區塊投票邏輯。· 具有能夠進行節點發現、資料同步和複製等功能的 P2P 網路庫。· 透過高效、確定、沙箱化的 WebAssembly 執行機制，可以用來執行智慧契約，甚至執行其他基於 Substrate 開發的專案。· 能夠在瀏覽器中無縫執行一個節點，該節點可以與任何桌面或雲節點通訊。· 跨平臺的資料庫/檔案儲存抽象。

· 無縫的客戶端更新。快速安全的部署本地版本的程式碼，無需擔心出現硬分叉和其他共識問題。技術架構

銜梯網路 Ladder Network 提供了異構鏈間資產轉移通道的基礎設施，是一個透過跨鏈協議實現與不同區塊鏈網路互聯互通、完整記錄跨鏈交易、維護鏈內交易明細的分散式系統。

邊緣鏈是指搭載了銜梯網路協議的鏈，例如以太坊、比特幣、EOS、溯源鏈等等。主鏈是銜梯網路 Ladder Network 核心鏈，它可以獨立執行，也可以充當橋鏈。

銜梯網路 Ladder Network 主鏈提供註冊模組。名稱在主鏈註冊模組上進行登記，經規則 Rule-Audit 即可正式加入銜梯網路 Ladder Network 成為合法的邊緣鏈，共享銜梯網路 Ladder Network 的跨鏈服務。

每個邊緣鏈都對應一個 64 位的地址空間，為了避免開發者、使用者使用人員識別繁雜難記的地址，銜梯網路 Ladder Network 提供鏈名服務 CNS(Chain Name Serives)。CNS 負責將地址空間與專案名進行雙向對映，比如 BTC 邊緣鏈在網路中的名稱為 Ladder_BTC。

區塊鏈系統之間相對獨立，資訊在單個區塊鏈系統內流轉是可信的，而在鏈之間流動需要透過橋接中斷方式加以證明，所以邊緣鏈中的訊息透過主鏈儲存和校驗後，再由主鏈轉發到目標邊緣鏈上，從而確保鏈與鏈之間資訊的可信流通。

跨鏈執行簡單的流程：使用者在邊緣鏈 A 發起的到 B 鏈的轉賬操作，使用者 A 首先透過 CNS 獲得 B 鏈的專案名，再透過 Request－Resposey方式查詢是否有衝突，如沒有衝突，即由證明使用者從邊緣鏈獲取轉賬證明，並提交轉賬資訊到主鏈上，主鏈對資訊校驗後傳送到邊緣鏈 B上，至此完成一個資訊跨鏈操作。

未來，銜梯網路 Ladder Network 還將提供 BAAS 模組，為企業、創業者上鍊提供一鍵發幣功能，BAAS 模組提供了引數化、配置化的區塊鏈服務，根據業務領域開發金融 SDK、供應鏈 SDK、遊戲 SDK、儲存 SDK 等構件介面，企業將能以零程式設計方式接入 BAAS，共享主鏈服務，為企業鏈改幣改提供商業生態。

1.共識

銜梯網路 Ladder Network 使用 POS 為基礎的 BABE + Grandpa 共識演算法，在出塊人選擇上，BABE + Grandpa 則是基於 VRF 演算法隨機選擇出塊人，這保證了公平性。

在銜梯網路 Ladder Network 上有三類節點：權威節點，預言機證明節點，普通驗證節點。權威節點是抵押大量保證金的節點，保證金越多，出塊的權益越大，如果不出塊，或者作假，其保證金將被扣除。預言機證明節點是抵押了一定保證金的節點，透過隨機演算法選出一組節點，它們從邊緣鏈上獲取資料並簽名後傳送到主鏈，獲取匯率。如果傳送了虛假交易或者不傳送交易，銜梯網路 Ladder Network 會扣除保證金，並剝奪其跨鏈交易證明節點的名額。只有掌控了足夠權益才能成為普通驗證節點，它對前兩類節點行為進行驗證，傳送作假行為。

2. 跨鏈原子交易

為保證交易的原子性，我們設計如下協議：

使用者在邊緣鏈 A 上發起一筆跨鏈交易，主鏈自動監聽 A 鏈的交易事件並記錄（因為採用多籤見證人方式，交易記錄存在冗餘，後續會介紹如何處理改進問題）。主鏈對 A 鏈上的事件進行校驗，並轉發到邊緣鏈 B 上，因為在 B 鏈上釋放需要足夠的資金，這時就存在有兩種情況，資金充足能達到釋放標準，那麼這筆交易成功，並記錄到主鏈上；資金不夠無法釋放，這筆交易失敗，主鏈將把使用者在 A 鏈上發起的交易資產返回給使用者，即發起一筆回退交易。

在整個交易流程中，使用者資產會在邊緣鏈上鎖定一段時間。如果交易失敗，會在邊緣鏈上返還資產；交易成功，則把這部分資產放入資金池，用於釋放從其他鏈發起的交易。

每秒交易量（TPS）

TPS = Sb / St / tb
Sb 是塊的大小，主鏈塊大小為 4M。
St 表示交易的大小，通常交易為 250 位元組。
tb 表示出塊時間，預設 3 秒。

交易延時

為保證交易的安全性，所有交易需要在銜梯網路 Ladder Network上記錄，其時間為 Ta（可視為出塊時間），邊緣鏈的出塊時間分別為 T1 和 T2，防止雙花的塊確認數 D。

一次成功的跨鏈交易，至少需要有四筆交易，兩條邊緣鏈上各一筆交易，主鏈上兩筆交易，分別為請求和確認交易，那麼我們可以給出如下公式：L = Ta * 2 + T1 * D + T2 * D

失敗處理

跨鏈抵押在銜梯網路 Ladder Network 上驗證失敗或在 B 鏈上釋放失敗的時候，都會對 A 鏈的資產進行回溯，實現原子操作，避免 A 鏈資產的丟失。

首先是在銜梯網路 Ladder Network 上的多籤驗證階段失敗，銜梯網路 Ladder Network 會直接返回驗證失敗，如果驗證節點在一段時間內收不到資產抵押驗證成功的回覆資訊，就會將該筆交易記錄為刪除，同時把資產返回給 A 鏈。

多籤驗證的儲存結構:

交易 <=> [簽名，是否傳送]
交易 <=> 是否驗證透過

銜梯網路 Ladder Network 上接受驗證節點監聽獲取的跨鏈抵押交易，當簽名數量達到一定的數量的時候就會確認該筆抵押請求並儲存該交易。失敗就會直接刪除該交易儲存，同時透過引數進行配置修改，防止因網路延遲導致的重複交易干擾。

原子操作對都驗證失敗的時候資產返回流程

3. 銀行模組

通常跨鏈是透過資產對映方式，例如中心化交易所，使用者需要三步操作才能轉換資產。我們的目的是簡化資產轉移所需步驟，僅透過一次包含目標鏈以਀賬戶地址的操作，就能實現資產轉移。考慮到資產總量對轉換實時性的影響，我們引入銀行模組來解決流動性問題，在邊緣鏈上該模組透過合約管理使用者的投資資產，並且在一定時間後能在主鏈上獲取收益。在鏈上使用者可以隨時取出資產，我們不會做任何鎖定。投資人可在邊緣鏈上操作，將資產的投資給跨鏈提供流動性，作為回報獲得主鏈上的投資收益，因此該投資操作近似銀行存款。同時該操作設計多個不同的鏈和不同分工的節點，以以太坊為例，其主要流程和分佈圖如下：

銜梯網路 Ladder Network 抵押操作節點分工以及流程

銀行模組系統流程可以分解成 5 個部分，以下流程以太坊為例，以太坊上操作產生一個抵押的交易 T，Ladder Network 上的相關驗證節點監聽到這個資訊後，完成簽名並轉發上鍊進行驗證。

過程 1 欲抵押者傳送一筆交易，每個驗證節點監聽包含鏈上賬戶，抵押金額的交易
Txn n=1,2,3,4,5,……

過程 2 驗證節點捕獲並對每個交易進行簽名
Tsn = sign(Txn) n=1,2,3,4,5,……

過程 3 封裝同時將資料上傳至銜梯網路 Ladder Network 上
∑Tx(Tsn，data) n=1,2,3,4,5,……

過程 4 銜梯網路 Ladder Network 的各個節點參與驗證簽名有效性，以及資料有效性（透過多籤判斷資料是否是被不合謀的驗證節點分別上傳的）該驗證過程是由簽名的模組提供保證。
Check（∑Txn） n=1,2,3,4,5,……

過程 5 驗證透過就將資料儲存至鏈上，完成抵押過程
Prase_update(T,data)

4. 匯率模組

為了實現不同資產快速兌換，這就涉਀資產定價。但區塊鏈是一個確定性的、封閉的系統環境，目前只能獲得鏈內的資產資料，區塊鏈與現實世界是割裂的，不能獲取到鏈外真實世界的資料。

為解決這個問題，我們在鏈上部署預言機合約。主鏈的匯率模組以輪換方式週期性的將各資產價格推送至預言機合約，預言機合約透過鏈下的 API 介面獲得外部資料。技術實現的流程是，外部資料傳送資料給鏈上預言機合約，預言機合約把資料傳送給匯率模組。

匯率模組

匯率模組的驗證節點透過多籤的方式實時獲取外部加密資產的實時匯率，且該資訊經加密簽名處理，不可篡改。透過實時匯率，A 鏈和 B 鏈完成跨鏈資產轉換,這類似於中心化的交易所。其過程如下：

步驟 1 判斷當前賬戶是否是預言機節點的關聯賬戶 id
Is_validator(id)

步驟 2 如果是的話，就呼叫外部 API 獲取實時交易所各種加密貨幣匯率
Tx = http_get(url)

步驟 3 將匯率簽名後傳送至多籤驗證模組
Txsn = ∑Sign(Txn) n = 1,2,3,4,5,……

步驟 4 多籤驗證透過，則記錄該匯率
Check_save(Txsn) n = 1,2,3,4,5,……

5. 風險控制模組

在上述跨鏈協議中，有一個問題需要重點考慮，即是流動性不足引發的交易回退問題。如果該系統流動性較好，有足夠的投資人和使用者，理論上不會發生交易回退。但我們的系統將考慮一切可能發生的情況，包括初始、極端等邊界情況，如在系統早期資金支援極少，使用者體驗不佳；另一方面，在邊緣鏈上的投資人對資產存入與贖回操作都會影響流動性，因此引入風險控制模組來處理此問題。

AI 風險控制模組的作用：

· 透過利率保證邊緣鏈上資金充足。
· 確保跨鏈交易的成功，減少無用操作。
· 保證系統的流動性。

AI 風險控制模組的影響：

· 控制銀行模組利率變化
· 控制跨鏈交易的浮動費用。
· 控制邊緣鏈資產價格穩定。

透過監控主鏈上的交易以及邊緣鏈上的資金餘額，我們可以推算出某筆交易未來能否成功，從而減少交易回退現象，進而減輕系統壓力。

允許最大跨鏈交易金額 Vmax 計算公式如下：入資金均值：
Vi = ∑(Vt / St) / n / L， n = 1,2,3,4,5,…… n < 100

出資金均值：
Vo = ∑(Vt / St) / n / L， n = 1,2,3,4,5,…… n < 100
Vmax = R - Vi + Vo

T ：單筆交易
L ：交易延遲時間，單位秒
Vt ：T 交易傳送的值
St ：T 交易從傳送到當前時刻的間隔，單位秒
R ：當前邊緣鏈上的餘額

6. Plasma arbitration 協議

Plasma 最初設計目的是，為以太坊擴容問題，以鏈鏈結合的方式減輕主鏈的負擔。 Plasma 的特色是提供了一個資產退回基本保證，即你始終都可以將你的資產和資金退回到主鏈上。

對於如何保證資產退回的問題，Plasma 包含了欺䇾證明機制，即使用者提交資產凍結證據到主鏈，任何人都可以提交一份“欺䇾證明”，質疑資產退回。但是，資產退回本來就有風險，其中一個問題就是子鏈的使用者同時向主鏈提交資產退回請求，會導致主鏈沒有足夠的容量來處理質疑期內的交易，還是有可能丟失資金。

我們把使用者博弈部分放在效能高的銜梯網路上，再引入委會機制保證仲裁的公證性，這樣避免主鏈因效能問題導致資金丟失。如下結構：

銜梯網路 Ladder Network Plasma 結構

使用流程如下：第一步：供應商在銜梯網路上註冊並開通對映通道。第二步：使用者在主鏈上對映資產，銜梯網路記錄操作。第三步：銜梯網路在子鏈上釋放資產。第四步：使用者在子鏈上發起資金退回申請，銜梯網路仲裁。

第五步：銜梯網路在主鏈上釋放資產。關於更多銜梯網路資訊：http://laddernetwork.io/

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