区块链跨链事务管理

跨链事务管理

一个完整的跨链交易可以拆分成若干个子交易，每个子交易在各自所属的区块链系统中被处理。

这些子交易作为一个整体需要事务管理，保证事务的一致性、原子性。

举个例子，A有一个比特币，以1︰50的兑换率交换B的50个莱特币。A和B之间互相转账的过程包含以下两笔交易。

（1）在比特币的网络中，A获得B的账户地址，向B的地址转出1个比特币。

（2）在莱特币的网络中，B获得A的账户地址，向A的地址转出50个莱特币。

这两笔转账交易分别发生在不同的区块链系统中，彼此是互相独立的原子操作。同时，它们又是同一个跨链交易的组成部分，构成了一个完整的事务，事务的管理需要保证两笔交易的一致性和原子性。

设计跨链的事务管理机制还需要考虑两个子问题。

（1）交易的最终确定性

一个交易被确认之后依然有可能回滚，如何保证交易的最终确定性？

（2）交易的去中心化原子性

如果一笔交易获得成功而且满足最终确定性，那么如何保证后续的子交易也一定能成功？如果其他子交易执行失败，那么如何撤回已经转出的资金？

交易的最终确定性

在PoW共识算法的区块链系统中，只要有足够大的算力，理论上每一笔交易都可以被撤销，只是被确认的区块越多，被撤销的可能性就越小。

在跨链交易中，必须确定前一个交易已经被最终确认，才能处理后续的子交易，否则会有回滚的可能。常见的方案如下。

（1）等待足够的确认数

最简单的办法就是等待足够多的确认，直到回滚交易的可能性达到预定的阈值之后，再执行其他子交易。显而易见，这种方案的劣势就是事务处理的时间会变长。

（2）区块纠缠

区块纠缠，即令两个链之间的区块有依赖关系。如果一个链上的某个区块被撤销，那么其他链上的相关区块也会被自动撤销。

如上图所示，区块链A的每一个区块引用两个父块，一个在区块链A中，另一个在区块链B中。这样A中的区块对于B中的区块有依赖关系。如果子交易x所在的区块被回滚，那么后面的子交易y也必须被回滚。

（3）使用DPoS/xBFT等共识算法

相比PoW共识算法，DPoS/xBFT等共识算法更容易达成最终确定性。比如EOS可以在三秒内达到100%的最终确定性。使用这类共识算法的区块链系统能更高效地实现侧链及跨链交易。

交易的去中心化原子性：哈希时间锁

传统的事务管理协议，如2PC（二阶段提交协议）、3PC（三阶段提交协议），都依赖一个中心化的事务管理者协调各个子任务的执行状态，以保证原子性，但这需要第三方可信的中心，不符合去中心化的设计理念。

基于哈希时间锁的原子交换协议是一种去中心化的事务管理机制，可以保证多笔交易的原子性。

依然用A的比特币兑换B的莱特币的例子，具体应用流程如下。

（1）A创建了一个随机密码r，并且算出该密码的哈希值Hash(r)。A将这个哈希值Hash(r)发给B。

（2）B锁定莱特币资产，解锁条件：A必须在H小时内出示哈希值为Hash(r)的随机密码，否则超时后返还给B。

（3）A锁定比特币资产，解锁条件：B必须在2H小时内出示哈希值为Hash(r)的随机密码，否则超时后返还给A。

（4）A在H小时内出示有效随机密码r，成功将B的莱特币转移到自己的账户。伴随此交易成功执行，随机密码r被记录在了莱特币区块链上。

（5）B得到随机密码r，至少有H小时的充裕时间可以解锁A的比特币资产。

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编译者/作者：NB区块链

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