BTM白話比原鏈跨鏈技術

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隨著Bystack的主側鏈架構的推出,主側鏈之間的跨鏈問題也成為比原鏈團隊的主要攻克工程難題,當前比原鏈已經推出了兩種跨鏈的機制,各有不同的側重點,可能因為本身的跨鏈技術比較晦澀,本篇想以較為通俗的方式向社區介紹比原鏈最新的跨鏈技術。

BTM白話比原鏈跨鏈技術

一些預備知識

跨鏈簡單的來說就是解決如何讓一條鏈上的token轉移到另一條鏈上,本質是將一條鏈上的價值轉移到另一條鏈,跨鏈需要保證以下幾點:

1. 確保已跨鏈的資產的妥善保管,不能在原鏈上能夠繼續流通,要防止被竊取或者挪用;

2. 確保兩條鏈上轉移的資產是等同的,不能A鏈上減少了100價值的資產,而B鏈上只增加了50價值的資產;

3. 轉移的資產能夠安全的再轉移回原鏈上,不能價值只是單向轉移,或者轉移過去無法轉移回來;

基于這些要求,誕生出很多不同的跨鏈方案,主要是公證人機制,側鏈/中繼和哈希時間鎖等方案,除此之外還有分布式私鑰,和公證人機制+側鏈混合技術。這里不對這些技術進行展開,如果有興趣的朋友,可以推薦閱讀V神給R3寫的關于跨鏈的文章《Chain Interoperability》。

比原鏈的跨鏈選型

比原鏈的跨鏈模型也脫離不了上面敘述的跨鏈模型,當前主要使用的是公證人機制和哈希時間鎖的模式。

因為側鏈Vapor本身是沒有資產的,所以我們使用公證人機制將主鏈的資產轉移到側鏈上(實際上是在主鏈鎖定資產,在Vapor側鏈創造資產),同時因為公證人機制需要一定的時間進行簽名審核,所以我們再使用哈希時間鎖的機制做補充,可以快速的交換主側鏈之間的資產(但哈希時間鎖機制不會創造資產,只是對現有的主側鏈資產進行跨鏈互換)。

公證人(網關)機制

但凡是參與過比原側鏈超級節點投票對于跨鏈轉移BTM一定不會陌生,在Bycoin中通過切換到側鏈錢包,可以實現一鍵跨鏈,如圖所示:

BTM白話比原鏈跨鏈技術

通過一鍵跨鏈就可以將BTM或者其他資產跨到側鏈上,從而在側鏈上進行資產交換。那么公證人機制背后的原理是怎么樣的呢?忽略其中的技術細節,核心就是價值生成和銷毀,資產托管和主側鏈的接口通信,如下圖所示:

BTM白話比原鏈跨鏈技術

每當從主鏈轉移到側鏈,就需要在側鏈上創造相應的資產,而如果要從側鏈上轉回主鏈,則需要銷毀側鏈上相應的資產,這就是價值的生成和銷毀。當主鏈的資產跨鏈到側鏈上,就需要對主鏈的資產進行托管,出于安全的考慮,一般都會采用多簽的方式,還有對大額資產進行冷熱分離。

先介紹幾個概念:

1. 驗證人:側鏈的出塊人,就是當前的正式出塊的超級節點方(前十的超級節點)。

2. 收集人:監控主鏈鎖定在聯邦合約地址的交易,收集主鏈的交易并在側鏈上創建等額的資產,監控側鏈跨鏈請求,銷毀側鏈的資產并釋放等額資產到主鏈上。驗證人和收集人都是系統中的角色,并不是指代實際的人,但其中可能會需要人進行參與。

3. 聯邦地址:由多名聯邦成員公鑰生成的多簽地址。

當用戶點擊一鍵跨鏈之后,發生了什么事情?

  • 如果是從主鏈到側鏈:

1. 收集人監測到主鏈的聯邦地址接受到了一筆轉賬;

2. 收集人等待主鏈打包,當到達一定確認數后這筆交易將不能被逆轉;

3. 收集人在側鏈上創建等額的資產,通過多簽進行審核確認,并打入到用戶的側鏈地址;

4. 用戶的側鏈上獲得可以流通的資產;

  • 如果是從側鏈到主鏈:

1. 收集人監測到一筆側鏈銷毀資產的交易(這里用戶并不需要將自己的側鏈資產打到聯邦地址上,而是自己發起一筆銷毀側鏈資產的交易);

2. 收集人等待側鏈打包,當到達一定確認數后這筆交易將不能被逆轉;

3. 收集人將聯邦地址中等額的資產,通過多簽進行審核確認,并打入到用戶的主鏈地址;

4. 用戶在主鏈上獲得可以流通的資產;

網關(公證人)機制則是一個被實際場景檢驗過的高效可實用機制,網關起到了建立跨鏈信任背書、統一跨鏈通信協議、協調主側鏈交易確認的重要作用。但在實際場景里,跨鏈網關會面臨中心化運營的弊端,導致跨鏈協作無法完全去信任,互操作性不高。后續的開放式聯邦網關管理框架 OFMF就是為了解決中心化的問題,這塊后續會專門寫文探討,這里不做贅述。

同時因為需要人工多簽的原因,跨鏈需要用戶較長的等待時間,所以又推出了基于哈希時間鎖的跨鏈資產原子互換機制,和公證人機制進行一個互補。

哈希時間鎖跨鏈機制

哈希鎖定模式是指用戶在規定的時間段對于哈希值的原值進行猜測來支付的一種機制。簡單講,就是在智能合約的基礎上,雙方先鎖定資產,如果都在有限的時間內輸入正確哈希值的原值,即可完成交易。

通過公證人機制,可以將比原主鏈的資產遷移到側鏈上去,那么通過哈希時間鎖,則可以將比原主鏈和側鏈的資產直接進行交換。

比如你在主鏈上有BTC,我在側鏈上有ETH,如果使用公證人機制,我需要首先將BTC跨到側鏈上去,或者將ETH跨到主鏈上來,這樣才能進行互換;而有了哈希時間鎖的機制,就可以直接把我主鏈上的資產打給你,而你將側鏈上的資產打給我,并能保證整個過程的原子性和資產安全。

哈希時間鎖的大概模式如下圖所示:

BTM白話比原鏈跨鏈技術

這個圖是簡化的流程,為了保證主側鏈資產交易的原子性,其中涉及比較多的流程,大致流程描述如下:

1. 用戶A想用主鏈上的BTC換取用戶B側鏈上的ETH;

2. A開通一個主鏈上的智能合約,并設置一個能夠解開該合約的謎語(哈希鎖H),設置一個可以猜謎的時間(時間鎖T),超過這個猜謎時間A可以拿回他自己的BTC;

3. A將謎面(哈希鎖H)給用戶B,用戶B用同樣的謎語(哈希)在側鏈上開通一個智能合約,也設置一個猜謎時間(時間鎖t);

4. A,B雙方互相檢查各自的合約(檢查是否用統一的哈希鎖,檢查是否接收地址是對方的);

5. 確認智能合約無誤后,A在時間t內使用謎底(哈希原值)去解鎖B的側鏈智能合約,并獲得側鏈的ETH;

6. 一旦A成功解鎖B的智能合約,那么謎底(哈希原值)就會暴露,B獲得了謎底(哈希原值),在時間T內,去解鎖A的主鏈上的智能合約,并獲得主鏈上的BTC;

7. 雙方的資產互換完成;

哈希時間鎖完全使用合約來進行跨鏈資產的交換,所以無需擔心中心化的風險,但哈希時間鎖機制只能互換主側鏈已有的資產,而不能將資產價值轉移到另一條鏈上。當前的比原的哈希時間鎖機制并沒有集成到界面上,所以普通用戶使用還比較困難,需要產品的進一步提升。

跨鏈的展望

比原鏈Bystack的跨鏈技術正在如火如荼的完善中,通過跨鏈技術,我們可以很好的發揮側鏈的高性能優勢,讓各類資產在側鏈上流通起來并形成各種各樣的應用。

除此之外,跨鏈技術的成熟,除了可以利用在我們自己的主側鏈之外,我們還可以將這套技術用在比原鏈跟其他區塊鏈的跨鏈上,將其他區塊鏈資產都跨到比原鏈上來,從而實現比原鏈多樣性資產的目標