资产跨链的技术概览

所谓资产跨链，并不是“真的”跨链。以BTC跨链到以太坊为例，所有技术方案要实现的目标不是通过在比特币和以太坊之间建立直观的连接，将真正的BTC路由到以太坊上，这无法实现。因为，所谓的Coin或Token本质上都是一种加密数学表示，并且只能依附于当前（同构类相对容易）宿主链上。比特币和以太坊是两套异构的链，他们的数据结构和网络上下文均不一样，无法直接无损转换。资产跨链的过程，其实是可以拆分为映射资产的发行和销毁。要进行跨链的资产在源链上进行安全锁定，再在目标链上发行等额的映射资产，这是资产跨链出去，也是映射资产的发行过程。在目标链上销毁映射资产，再在源链上进行资产解锁，这是资产跨链回来。在这两个过程中，技术方案的目标是使得锁定-发行、销毁-解锁的安全原子性。简而言之，资产跨链的本质是严格100%的安全透明映射。资产跨链的技术方案可以简单分为两类，中心化方案和去中心化方案。

中心化方案商业机构或中心化组织以信誉或资产担保，承担跨链中介，通过中心化记账系统完成资产跨链过程的资产锁定发行和销毁解锁过程。典型如交易所的币币兑换，用户从BTC钱包充值BTC到交易所，在交易所将BTC兑换成ETH，再将交易所的ETH提现到用户ETH钱包，这也是完整资产跨链过程。中心化方案依赖人的信任。资产跨链过程对于用户而言是黑盒，不透明不受控。只要资产存留在中心化系统中，就会有假资产、资产挪用、资产占用、无法足额映射等风险。控制权不属于用户。去中心化方案相对于中心化方案对人的信任。去中心化方案要求去除人的中介，力求以去中心化技术来承担中介，强调对密码学安全的信任，做到严格的100%安全透明映射。在具体技术实现方案上，链和链之间互相独立，无法建立直接连接，链之间无法直接感知对方状态变更。因此需要搭建通信桥梁。在通信桥梁选择上，也有去中心化程度不同的选择。通常来说分为三大类：哈希锁定哈希锁定是一种原子互换技术。它通过哈希时间锁的方式对交易参与双方实现资产锁定与托管。它的实现模式上需要交易双方严格的参与流程，苛刻的时间锁定要求，和端对端的通信要求，但交易双方完成交易流程，跨链资产立即原子互换。它完全去中心化、安全、透明、无第三方参与。见证人见证人是一种多中心或弱中心的模式。相对于中心化方案对单方的信任，见证人模式选择相信多方信任。它选择一个多方委员会，对于跨链过来的消息，只要多数验证人同意即可执行。即是信任多数验证人的安全。跨链过程资产交由多个见证人共同托管。见证人模式的资产跨链安全和透明相对中心化方案有了较大提升。并且对交易双方较为友好，具体实现上也较为简单。因此该模式得到了广泛应用。但其本质上还是依赖对人的信任。另外也有方案是在该模式下进一步将见证人规模分布式化，秘密化，以进一步提高去中心化程度，但也带来了更好的复杂度。轻节点式侧链中继所谓轻节点，是指通过输入较少量数据和较小计算资源即可获得安全和正确反馈的一种验证方式。在资产跨链领域运用主要在对跨链区块头和交易证明的验证上。在该方案中，主要由资产跨链双方互埋对方轻节点实现，再加上中继作为通信桥梁，进行双向通知。正是由于双向轻节点的去信任验证功能，可以做到对中继的去信任化。轻节点的实现中采用和原链一致的共识验证算法，对原链所有区块头进行验证，并通过交易根和交易签名来验证数据安全性，在资产跨链过程用户资产也是托管于轻节点，没有第三方的参与，无需对第三方信任，做到原链最高级别安全。锁定-发行、销毁-解锁过程完全采用跨链证明来自动执行，完全去信任化。总的来说，在资产跨链的技术方案选择上，双向的轻节点式侧链中继是最优方案，其次是见证人方案。

其他自由组合如果将资产跨链拆解为两部分：资产托管、交易证明。可以不限于上文所述两大分类，针对资产托管和交易证明根据不同安全要求、实现难度、业务场景需要，选择不同的技术组合。资产托管轻节点合约、多签合约、多签地址、分布式密钥地址、单私钥等。交易证明共享安全、侧链中继、多见证人、单私钥等。资产跨链不可能三角尽管资产跨链技术方案有众多选择，同时业内也在继续探索新的技术。但依然有诸多瓶颈和限制，一般而言在具体实施会遇到去中心化、安全性、易用性三难问题，需要多方权衡。去中心化完全的去中心化是技术极限，也是技术的制高点。一般来说，去中心化程度越高，去信任化程度也会越高，也会相应更安全。因此在选择区块链方案时，会尽可能选择去中心化程度高的方案。但需要注意的是，去中心化程度并不完全等同于安全性。选择高度去中心化的方案也具备高度复杂性。以去中心化程度最高的双向轻节点侧链中继为例，复杂性一方面体现在轻节点带来的稳定性隐患，稳定性隐患会消耗安全性，因为毕竟是两条链之间的双向契定，其中一端的变更必须同步变更另一端，否则会极大影响另一端。另一方面体现在用户体验上，用户需要在所有跨链端均有账户及相关跨链操作技能才能正确携带跨链信息，这对普通用户有极高的门槛，在易用性上大打折扣。另外中心化越高反而机制会更简单，这降低了操作失败的机会以及总安全成本。高度去中心化的方案在实施时也会遇到很大的挑战。因为需要跨链两端均具备同样跨链条件。以去中心化程度最高的轻节点双向轻节点侧链中继为例，该方案需要很强的智能合约表达能力，所以它在现有大多数公链上无法实施。譬如BTC无智能合约功能，以太坊虽有智能合约但表达功能太弱无法在链上实现轻节点。因此在与此类链进行资产跨链时只能退而求其次选择单向轻节点或见证人模式，安全性资产安全对用户而言非常重要，对于资产托管安全，尽可能选择高安全的轻节点合约、多签合约的方式，退而求其次可以选择多签地址的方式。单方托管是安全性极低的方式。但安全性越高，用户易用性就越低。在小额或实时要求高的场景里，用户反而会喜欢选择最低安全的单方托管但体验最好的跨链方式。易用性大多数普通用户无法理解公私钥、更无法理解资产跨链。原生态的跨链体验往往具有复杂的账户体系和跨链操作。一般而言，大部分用户只需要简单流畅的用户体验，而安全性交给对商业机构的信用背书。以现有的技术方案来说，极简的用户体验往往伴随着安全性的下降。因此，是用户体验至上、还是安全第一、还是去中心化最重要？三者暂不可兼得，需要结合具体需求认真考量。

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编译者/作者：ZZEX

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