區塊鏈底層技術隨著時間的推移，已經相對成熟，可以滿足常見的業務場景的技術層面需求。但實際中，還是存在一些複雜的應用場景，往往單一的鏈不能很好的滿足業務需求，比如一些相對高頻的交易，以及業務之間跨度很大的對接，這時側鏈、跨鏈技術就能很好的滿足這些場景。
目前我們象鏈科技研究團隊正在研究並開始實施相關的技術驗證，例如應用成熟的智慧合約體系來支撐跨鏈技術的實現等。
跨鏈的型別
跨鏈互動根據所跨越的區塊鏈底層技術平臺的不同可以分為同構鏈跨鏈和異構鏈跨鏈：同構鏈之間安全機制、共識演算法、網路拓撲、區塊生成驗證邏輯都一致，它們之間的跨鏈互動相對簡單。而異構鏈的跨鏈互動相對複雜，比如比特幣採用PoW演算法而聯盟鏈Fabric採用傳統確定性共識演算法，其區塊的組成形式和確定性保證機制均有很大不同，直接跨鏈互動機制不易設計。異構鏈之間的跨鏈互動一般需要第三方輔助服務輔助跨鏈互動。
主流跨鏈機制概述
截至目前，主流的區塊鏈跨鏈技術方案按照其具體的實現方式主要分為三大類，分別是公證人機制、側鏈/中繼和雜湊鎖定：
1. 公證人機制（Notary schemes）: 公證人也稱見證人機制，公證人機制本質上是一種中介的方式。具體而言，假設區塊鏈A和B本身是不能直接進行互操作的，那麼他們可以引入一個共同信任的第三方作為中介，由這個共同信任的中介進行跨鏈訊息的驗證和轉發。公證人機制的優點在於能夠靈活地支援各種不同結構的區塊鏈（前提是公證人能夠訪問相關方的鏈上資訊），缺點在於存在中心化風險。
2. 雜湊鎖定（Hash-locking）: 雜湊鎖定技術主要是支援跨鏈中的原子資產交換，最早起源自比特幣的閃電網路。其典型實現是雜湊時間鎖定合約HTLC(Hashed TimeLock Contract)。雜湊鎖定的原理是透過時間差和隱藏雜湊值來達到資產的原子交換。雜湊鎖定只能做到交換而不能做到資產或者資訊的轉移，因此其使用場景有限。
3. 側鏈/中繼鏈（Sidechains / Relays）: 側鏈是指完全擁有某鏈的功能的另一條區塊鏈，側鏈可以讀取和驗證主鏈上的資訊。主鏈不知道側鏈的存在，由側鏈主動感知主鏈資訊並進行相應的動作。而中繼鏈則是側鏈和公證人機制的結合體，中繼鏈具有訪問需要和驗證進行互操作的鏈的關鍵資訊並對兩條鏈的跨鏈訊息進行轉移。從這個角度看中繼鏈也是一種去中心的公證人機制。
典型跨鏈機制實現分析
1.公證人機制
最傳統的公證人機制是基於中心化交易所的跨鏈資產交換，這種跨鏈的方式比較單一，只支援加密通證的交換，著名的分散式賬本技術Ripple，就是採用類似公證人的機制來解決全球金融機構之間的資產交換。
Ripple的系統架構如上圖所示，Ripple系統中交易透過網路中的驗證者進行交易的驗證，驗證者驗證的交易透過加密演算法保護交易內容不能被驗證者窺探從而保證交易的隱私性。
公證人機制的跨鏈技術實現簡單，且能夠比較靈活地支援不同型別的底層區塊鏈體系。公證人機制的主要問題在於公證人機制的安全性保障完全由公證人系統保障。參與跨鏈的相關方需要對中間人給予較大的信任。
2.雜湊鎖定
雜湊時間鎖定（HTLC）最早出現在比特幣的閃電網路，跨鏈資產交換支援一定數量的A鏈資產和一定數量的B鏈資產進行原子交換。雜湊時間鎖定巧妙地採用了雜湊鎖和時間鎖，迫使資產的接收方在deadline內確定收款併產生一種收款證明給打款人，否則資產會歸還給打款人。收款證明能夠被付款人用來獲取接收人區塊鏈上的等量價值的數量資產或觸發其他事件。
雜湊鎖定的思想運用在支付領域較多，例如閃電網路、雷電網路以及跨鏈資產轉移協議Interledger等。但是雜湊鎖定目前看只適合偏資產通證或者關鍵資料的交換，甚至不支援轉移，因此其適用場景受限。
3.側鏈/中繼鏈
側鏈
側鏈是相對於主鏈而言的，最初的側鏈提出是針對比特幣做新特性的測試和研發。側鏈相對主鏈而言能夠驗證和解析主鏈中的區塊資料和賬本資料。側鏈實現的基礎技術是雙向錨定（Two-way Peg），透過雙向錨定技術可以將數字資產在主鏈上進行鎖定，同時將等價的資產在側鏈中釋放。相反當側鏈中相關資產進行鎖定時，主鏈上錨定的等價資產也可以被釋放。
中繼鏈
中繼鏈本質上算是公證人機制和側鏈機制的融合和擴充套件，目前社羣內最活躍的兩個跨鏈機制Cosmos 和 Polkadot 採用的都是基於中繼鏈的多鏈多層架構，其中Cosmos目前支援的是跨鏈資產互動而Polkadot則宣稱提供任意型別的跨鏈互動，具體實現還有待觀察。
Polkadot也是一種整合平行鏈和中繼鏈的多層多鏈架構，Polkadot區塊鏈的整體架構圖如下圖所示，主要包含三種角色鏈和四種參與方：
後記
綜合以上的一些主流跨鏈場景和方案的分析，從跨鏈的概念以及需求上看跨鏈的本質其實就是 如何將A鏈上的訊息M安全可信地轉移到B鏈並在B鏈上產生預期效果。那麼一個成功的跨鏈互動到底需要解決哪些問題呢？筆者認為主要有以下四個問題：
1. 訊息M的真實性證明，也就是說M是否確實是存在A鏈上的，也確實是A鏈發給B鏈的；
2. 訊息M的路由，如何讓跨鏈訊息安全跨系統路由；
3. 訊息M的有效性證明，這裡的有效性是指來自A鏈的訊息M如何讓B鏈認可其抵達B鏈時狀態仍然有效，比如轉移的資產是否是凍結的，沒有雙花的，如果是狀態那麼是否在此期間未發生改變等；
4. 訊息M的執行結果證明，這個是指A鏈需要確認跨鏈操作是否成功，以及成功操作的相應回執。
跨鏈系統的設計還需要考慮系統穩定性、可擴充套件性以及易升級性、容錯等等，總而言之，真正的可信網際網路建設艱辛路長，象鏈科技願與業界同行共勉！
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關於象鏈科技
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