什么是区块链跨链技术?为什么需要跨链? 跨链技术有哪些?

时间:2024-10-08  分类:电子


什么是区块链跨链技术?跨链的意思是什么?


跨链(Cross-Chain)即是容许加密货币资产,跨越不同的区块链使用和保存。目前通用的区块链不止一条,除了最有名的区块链比特币和以太坊之外,各种大大小小的公链陆续冒出,当中不乏有潜力、越来越多人使用的公链,例如Solana、Avalanche、Terra、BinanceSmartChain等等。


但这些区块链是独立和互不相通的,例如在以太坊上的资产,若不使用跨链技术,就无法转移到其他区块链,如BinanceSmartChain上使用。因此,跨链技术就是为了方便不同公链资产及资讯能够互相传输。


就像是回到一百年前,我们不能透过A银行的凭证,去行使B银行上的存款或信用额,但自从有了VISA、银联、SWIFT等各种跨银行及国家的金融系统后,不同银行之间的资金多少能够有效互通。「跨链」正正是想办法对接不同公链的新技术。


什么是跨链桥?


跨链桥是连接各个区块链、进行资料和资产传输必备的「桥」,使得不同加密生态系统之间能够进行互动,令不同的区块链网络可以相互兼容。


这条「桥」不是物理意义上连接不同位置的伺服器,而是一些协议和技术,令到使用不同共识机制的区块链间,能够互相转移资料和资产,例如将位于以太坊区块链的ETH,转移到Avalanche区块链上成为wETH。


为什么需要跨链?


当投资者在不同区块链上进行投资、质押、GameFi等等活动时,会受限于不同区块链使用各自的共识机制,无法整合资产。


若投资者需要进行资产整合或转移,就需要跨链。随着加密资产的兴起,新兴区块链生态系统的数量和规模都急剧增加,投资者未必单一使用一条区块链,跨链的需求便大大增加。


如何理解跨链技术?5种功能分类


跨链技术不一定由官方发起,可以存在公链官方推出的跨链技术,也可能有第三方提供的跨链技术。以跨链技术的功能来看的话,大致分为以下五种跨链技术功能:


跨链功能种类一、链对链桥:链对链转移资产


链对链跨链桥(Chain-to-ChainBridge)主要作用是支援两个主要区块链之间的资产转移。


例如Polygon官方推出的桥PoSBridge,主要支持以太坊和Polygon之间的跨链;Avalanche官方推出的AvalancheBridge,主要支援Avalanche和以太坊链ERC-20标准的跨链资产转移。


跨链功能种类二、多链桥:任意链间转移资产


多链桥(Multi-ChainBridge)能够跨多个区块链转移资产,可以被应用到任何Layer1或Layer2区块链上。


例如:cBridge,能够连接Ethereum、Polygonnetwork、xDaichain、BinanceSmartChain、OkexChain、Arbitrum、Avalanche、Fantom、Heco,等等超过9条大型区块链。


跨链功能种类三、专用桥:特定生态系统间转移资产


专用桥(SpecialisedBridge)专注在特定的生态系统,专门支援资产在特定区域之间的转移。


由于这些桥的专用性,专用桥通常可以提供更快、更便宜的跨链服务。例如HopProtocol的跨链桥方案是Rollup-to-Rollup的通用资产桥,专门实现Layer2网络之间和以太坊主网之间的资产转移。


跨链功能种类四、打包资产桥:打包转移资产


打包资产桥(WrappedAssetBridge)专门用来将非原生资产转移到不同的区块链上,方法是在目标链上创建出打包资产(wrappedassets)。


例如用以太坊上的WrappedBitcoin(WBTC)为例,就是由托管方持有BTC,再根据持有的BTC量,在以太坊上用ERC-20标准,铸造WBTC。


跨链功能种类五、数据专用桥:跨多链任意传输数据


数据专用桥(DataSpecificBridge)是专门为跨多个区块链传输任意数据而设计的互操作性协议,这些协议通常会成为dApps的基础层,令dApps能够实现跨链组合。例如Celer的Inter-chainMessageFramework和IBC。


跨链技术有哪些?


以跨链核心技术来分类的话,目前最主要使用的跨链技术可以分为四种:



目前的跨链项目,大多使用上述这四种技术做为合约底层的基础技术,以下将简单介绍这四种技术以及各自的跨链方式。


跨链技术一、公证人机制:第三方确认资产转移


公证人机制(Notaryschemes)是通过寻找一个公正独立的第三方来作为两条链之间的中介,由公证人来协助验证交易。


公证人会负责确认资产在两条链上的状况,并且传递资讯。例如当需要将100USDT从以太坊转到BSC时,公证人会确认这100USDT的价值,并且把这项资讯转传到BSC上,确认BSC上收到100USDT。


第三方公证人,可以是中心化的存在,或者去中心化的节点,种类略分为以下三种:


中心化公证人

选择单一节点或是中心化组织作为公证人,不过公证人一旦受到攻击或遭逢意外,就很容易停摆。

多重签名公证人

需要多位公证人,在所有公证人都完成签名、达成共识之后,才能够完成跨链,更加去中心化和安全。

分布式签名公证人

需要多位公证人的参与。机制会随机抽取部分公证人,并在公证人完成签名后加密完成私钥。这种机制涉及密码学的公私钥,所以比起多重签名公证人机制,更加复杂和安全。


跨链技术二、侧链/中继链接驳主链间转移资产


侧链(Sidechains):是依附在公链旁、一条规模较小的区块链,可以将其视为公链的一个外置硬件。


侧链能够接收并读取主链交易的资料与数据,并将透过「锚定」的方式锁定要验证的内容,并将侧链&主链上的资产双向锚定。当交易资料通过验证,主链资产将被锁定,然后在侧链上释放等额资产,原理颇像跨国的货币兑换。相反,当侧链上的资产被锁定时,主链上也会释放相对应价值的资产。资产实际上并没有被转移,而是被锁定和重新释出。


中继链(relays):中继链与侧链最大的差别,在于侧链是依附在主链底下,与主链关系紧密;而中继链则是与其他公链对等、平行,并不属于任何公链。中继链则类似公证人机制与侧链结合,中继链即可连接不同公链的资料调度中心,以第三方公证人的身份,验证不同公链间的交易资料。在读取和验证公链上的资料后,中继链锁定原链上的资产,然后在目标链上释出等值资产,达成资产锚定的功能,确保两边的交易资料对得上。


跨链技术三、哈希锁定私钥函数转移资产


哈希锁定(Hash-locking)听起来很难懂,但实际只是在跨链的模式上,多加了一重密码学设计,以经过杂凑函数加密处理的验证机制,去处理跨链资讯对接。运作流程如下:


1.智能合约锁定使用者在A链上的资产


2.智能合约用随机产生的数字和杂凑函数产生一组私钥


3.使用者于规定时间内,在B链上提供正确的私钥


4.智能合约在B链上释放出相对应价值的资产,完成跨链。


如果交易失败,或是未能在时间内提供正确的数字,A链上锁定的资产会自动解锁,返还给使用者。


跨链技术四、分布式私钥控制多方分散保管私钥


分布式私钥(Distributedprivatekeycontrol)运用用智能合约,投射原链上的资产到其他不同的链上,同时产生一组控制这些资产的私钥。


这份私钥会分散由不同的机构或节点保管,达成去中心化,保障资产安全。当使用者需要转移资产到另一条公链时,就可以通过这组私钥,在不同链上锁定与解锁和解锁资产。


以资产转移方式分类跨链技术


至于跨链的本质技术又如何,粗略可分为以下三类转移资产的方式:


一、锁定+重新铸造


这个方式是锁定原链上的资产,并且在目标链上重新铸造资产,例如Polygon的PoSBridge、Avalanche 的AvalancheBridge(AB)和WrappedBTC(WBTC)等。


情况就像把你将货币A放在国家A的一个银行金库里,而获得存放认证后,就能在国家B换领同价值的货币B;当你再次需要动用货币A时,你只需要把国家B当中尚有的资金归还,就可以重新使用国家A当中对等价值的货币。


二、销毁+重新铸造


这个方式是销毁原链上的资产,并且在目标链上重新铸造资产,例如HopProtocol 和AcrossProtocol。


再以上述例子而言,就等于你先注销国家A的货币,然后在国家B再申请同等价值的货币,然后回到A国家时则相反操作。


三、原子互换


至于所「原子互换」,则是更进一步,不需要像上述两种方式般销毁或是锁定,直接透过已认证的智能合约机制,转换两种资产,也就是直接以A货币,换领B货币。


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