作為一個嚴謹?shù)目珂溂夹g(shù)項目，我們準備通過本文闡述我們的觀點，并希望引起整個區(qū)塊鏈行業(yè)對這一問題的深入探討和思考。同時我們也將在本文中公布Wanchain的跨鏈機制。

    區(qū)塊鏈發(fā)展至今，創(chuàng)造了無數(shù)的token，不同的token本質(zhì)上是一種記賬符號，某種價值的符號表現(xiàn)。這一符號可以是作為價值尺度的“貨幣”符號（如比特幣），或者是某種“內(nèi)在價值”的虛擬化符號。暫且拋開貨幣型的token不談，基于區(qū)塊鏈token的“內(nèi)在價值”類似于傳統(tǒng)金融意義上的資產(chǎn)“內(nèi)在價值”：現(xiàn)代金融的重要特征是實際資產(chǎn)的價值化，實際資產(chǎn)被以貨幣為度量的金融虛擬資產(chǎn)（如股票、金融衍生品等）所表征，社會實際資產(chǎn)的積累也表現(xiàn)為虛擬資產(chǎn)的積累。區(qū)塊鏈為某種“內(nèi)在價值”提供了更加便捷、透明和公平的記賬方式，區(qū)塊鏈上的token可以讓更大范圍的“內(nèi)在價值”被體現(xiàn)。

     簡單來看跨鏈就是解決如何讓一條鏈上的token轉(zhuǎn)移到另一條鏈上，從技術(shù)層面來看token是一段數(shù)字信息，很多人會將token理解為信息的傳遞，如果token的傳遞只是簡單信息傳遞的過程，那在分布式的系統(tǒng)中，中本聰也沒有必要設(shè)計精巧的POW機制來解決雙重支付問題。

正如上文中所述，token代表的是某種價值，價值就需要有精確的記賬作為保證，否則價值將煙消云散。在傳統(tǒng)世界中，中心化的記賬體系下，無論是出于責任、義務(wù)還是商業(yè)利益，央行、商業(yè)銀行、支付機構(gòu)、證券交易所、證券登記機構(gòu)、房產(chǎn)登記機構(gòu)在確保各類價值記賬的精確性。而在區(qū)塊鏈世界中，記賬的精確性就由一個個分布式的區(qū)塊鏈賬本保障，所以說跨鏈的不只是信息流，更是信息流背后的需要被精確記賬的價值。 

     區(qū)塊鏈記錄的是價值，跨鏈的也是價值，如果從記賬的角度，單一區(qū)塊鏈解決的是分布式情況下如何精確記賬的問題，跨鏈解決的是兩個分布式賬本針對同一用戶或不同用戶控制的賬戶發(fā)生token轉(zhuǎn)移時，如何在兩個賬本中精確記賬的問題。

     很多白皮書或者技術(shù)文章中把跨鏈稱為協(xié)議，但這個協(xié)議不完全等同于互聯(lián)網(wǎng)的TCP/IP那樣的信息傳輸協(xié)議。因為信息傳輸協(xié)議只需要確保接收方收到完整信息，發(fā)送方得到相應(yīng)的反饋，在這個過程中如果出現(xiàn)傳輸障礙是可以多次反復的發(fā)送，而不用考慮信息重復發(fā)送的問題。

但是在賬本之間同步數(shù)據(jù)，就需要確保兩個賬本的變動是一致的，否則就會出現(xiàn)雙重支付或者價值丟失的問題。在這過程中信息傳遞只是兩個賬本同步數(shù)據(jù)的過程，而不是最終的目的和結(jié)果。跨鏈本質(zhì)是在價值守恒定律前提下，價值在不同區(qū)塊鏈之間流動的過程。

    由于區(qū)塊鏈技術(shù)快速發(fā)展，每一條鏈的記賬機制、共識機制都有區(qū)別，建立通用的跨鏈協(xié)議就變的更加復雜。這完全不同于互聯(lián)網(wǎng)中所說的“協(xié)議”（protocol），而更像是“協(xié)定”（agreement）。

    如果用現(xiàn)實世界舉例，“協(xié)議”（protocol）類似于傳真機和集裝箱，這類協(xié)議相對容易達成，而且一旦達成，將被更大范圍內(nèi)使用，規(guī)模效應(yīng)明顯。而跨鏈“協(xié)定”（agreement）更像是雙邊和多邊的貿(mào)易協(xié)定，在達成和實現(xiàn)過程中個性化更加明顯，大范圍的統(tǒng)一更加困難。如果把每一個區(qū)塊鏈生態(tài)看成一個經(jīng)濟體，“協(xié)定”就更加貼切了。

    現(xiàn)實世界中的“協(xié)定”（agreement）不只是一個技術(shù)問題，協(xié)定的達成是需要參與方協(xié)商一致的，但是在區(qū)塊鏈的世界中，“協(xié)定”（agreement）的對象不是一個主體，而是一個分布式的網(wǎng)絡(luò)，希望通過傳統(tǒng)的主體談判模式達成“協(xié)定”基本不可能——因為沒有主體，比特幣生態(tài)內(nèi)部調(diào)整內(nèi)部協(xié)議（如擴容）都無法達成共識，與其他區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)達成跨鏈協(xié)定更加不可行。

    區(qū)塊鏈世界的跨鏈“協(xié)定”（agreement）變成了一個技術(shù)問題，需要通過技術(shù)的方法實現(xiàn)兩個賬本的跨賬本精確記賬問題。

分析到此，跨鏈稱為協(xié)定（agreement）和協(xié)議(protocol)都是不準確的，而是一種機制（mechanism）。

     跨鏈本質(zhì)上是一套鏈和鏈之間的清算機制，而清算的本質(zhì)就是精確記賬。中本聰把比特幣描述為一套點對點的現(xiàn)金系統(tǒng)，實際上是一套點對點的賬本或者說是一套點對點的清算機制。如果全球只有一套比特幣賬本，中本聰?shù)哪繕司蛯崿F(xiàn)了。而區(qū)塊鏈的發(fā)展趨勢看，無論是技術(shù)實現(xiàn)的角度還是商業(yè)應(yīng)用的角度，一套賬本是不可能實現(xiàn)的。相反無數(shù)的區(qū)塊鏈出現(xiàn)，區(qū)塊鏈世界正在向哈耶克描述的自由市場方向發(fā)展。清算能力是任何價值交換市場存在的基礎(chǔ)，沒有便捷的清算，市場就會缺乏流動性，更繁榮的市場就無法出現(xiàn)。

     數(shù)字貨幣發(fā)展至今，交易所功不可沒，交易所除了提供價格發(fā)現(xiàn)的能力外，更重要的能力在于增強流動性。但成也蕭何敗也蕭何，交易所中心化的弊端一直伴隨著數(shù)字貨幣的發(fā)展，黑客攻擊、交易所跑路、后臺不透明等問題成為數(shù)字經(jīng)濟的阿克琉斯之踵。跨鏈的意義之一就在于通過分布式的方式提供鏈和鏈之間轉(zhuǎn)賬的清算機制。

     很多時候，大家會把交易所的能力與跨鏈提供的能力混為一談。實際上是有區(qū)別的，首先交易所本身為token提供價格撮合機制，其次交易所是一個集合了各種token賬本的清算中心，只不過這個清算中心是中心化的。應(yīng)該說后者是前者的基礎(chǔ)，沒有后者撮合交易是不可行的。而跨鏈機制是通過分布式的方式提供更基礎(chǔ)的清算能力。分布式跨鏈清算能力的建立也是分布式交易所產(chǎn)生的前提。

     記賬和清算是一切金融活動的基礎(chǔ)，現(xiàn)代金融業(yè)的所有金融活動都是基于銀行系統(tǒng)提供的基礎(chǔ)清算能力而展開的。無論是簡單的轉(zhuǎn)賬業(yè)務(wù)、存貸，還是跨國支付，第三方支付，基金，保險、金融衍生品都是基于銀行系統(tǒng)提供的基礎(chǔ)清算能力。類比到區(qū)塊鏈世界是同樣的道理，數(shù)字世界的泛金融應(yīng)用創(chuàng)新與跨鏈清算能力密切相關(guān)。

     當前的區(qū)塊鏈世界的清算體系是由一個個分布式的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)與一個個中心化的交易所共同構(gòu)成的。在很多時候，中心化交易所的作用甚至超過了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)本身，例如很多擁有Token的用戶從始至終都沒有使用過區(qū)塊鏈錢包，而是把交易所的機制當成了區(qū)塊鏈的全部，甚至根本不關(guān)心區(qū)塊鏈的意義所在。中心化交易所在放大區(qū)塊鏈意義的同時也在扭曲它。

     讓我們回顧區(qū)塊鏈經(jīng)濟簡短的交易發(fā)展史，在最初只有比特幣的時代，法幣與比特幣的交易機制讓比特幣這個極客圈子的“玩具”有機會與現(xiàn)實世界接軌，讓更多人有機會持有比特幣。隨著更多Token的誕生，法幣交易通道的減少，幣幣交易讓區(qū)塊鏈世界快速發(fā)展成為了一個相對獨立的經(jīng)濟體系，比特幣成為了區(qū)塊鏈世界中的硬通貨和價值度量尺度。

     在整個過程中，中心化交易所居功至偉，他們不但是現(xiàn)實世界與區(qū)塊鏈世界的出入口，還是不同區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的連接器。但是問題也隨之而來，交易所成為了流量的入口，掌握了區(qū)塊鏈世界最大的話語權(quán)，任何一個獨立的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)無論大小，都要看交易所的眼色行事，否則無法獲得進入?yún)^(qū)塊鏈世界的入口，更不可能與傳統(tǒng)世界連接。簡單來說，交易所決定了一個新的token是否有資格接入其他token以及法幣共同構(gòu)成的清算網(wǎng)絡(luò)。很多區(qū)塊鏈項目的發(fā)展在被扭曲為滿足交易所需求的方向上越走越遠。

     區(qū)塊鏈經(jīng)濟網(wǎng)絡(luò)急需分布式的清算機制加入，他的意義不在于要迅速替代中心化的交易所，而是帶來一種新的選擇與制衡，讓被扭曲的部分有被矯正的可能，讓區(qū)塊鏈的真正價值被再次發(fā)掘，讓用分布式的方式解決分布式的問題成為可能。

所以我們認為跨鏈能力實現(xiàn)后的最重要的應(yīng)用場景是分布式交易，這里包括分布式交易所、分布式場外交易、中心化競價撮合與分布式清結(jié)算混合模式的交易所等多種實現(xiàn)模式。

     在以太坊的白皮書中，Vitalik提到的最重要的應(yīng)用場景之一就是金融衍生品或者類金融合約應(yīng)用，這也是智能合約似乎可以發(fā)揮最大價值的應(yīng)用場景之一。我們依然相信Vitalik的判斷和理想，只是現(xiàn)實發(fā)展情況出現(xiàn)了一些變化。

    大量的競爭鏈（無論是公鏈還是聯(lián)盟鏈）的出現(xiàn)，讓無論是數(shù)字資產(chǎn)，傳統(tǒng)上鏈金融資產(chǎn)存在于很多條不同的鏈上，也就是記賬的基礎(chǔ)賬本不同。在此情況下，要實現(xiàn)數(shù)字金融創(chuàng)新的前提條件除了智能合約之外，還需加上分布式的清算能力（跨鏈能力）。否則基于智能合約的應(yīng)用場景將十分有限。

     舉個例子，如果一個傳統(tǒng)的金融資產(chǎn)在某個銀行聯(lián)盟鏈中，一個數(shù)字資產(chǎn)在以太坊網(wǎng)絡(luò)，一個穩(wěn)定貨幣在Wanchain網(wǎng)絡(luò)，要基于這兩個基礎(chǔ)資產(chǎn)創(chuàng)設(shè)一個以穩(wěn)定貨幣作為對價的金融合約（以智能合約的方式而非中心化的方式），在沒有跨鏈能力的時候是完全不可行的。因為要創(chuàng)建這樣一個智能合約，需要首先將上述三個資產(chǎn)轉(zhuǎn)移到一個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，然后在該網(wǎng)絡(luò)中部署智能合約，才能實現(xiàn)通過合約控制三個資產(chǎn)的相互關(guān)系。簡單解釋就是先把三個資產(chǎn)放到一個賬本中，再通過智能合約統(tǒng)一控制這個賬本。

具體的應(yīng)用場景會十分豐富，單純從技術(shù)上來看傳統(tǒng)金融可以實現(xiàn)的，數(shù)字金融可以實現(xiàn)的更多。描述類似場景的文章很多，在此不再一一展開。

     Wanchain在白皮書中就提到過，區(qū)塊鏈技術(shù)在傳統(tǒng)資產(chǎn)上鏈和數(shù)字資產(chǎn)兩個領(lǐng)域的發(fā)展如同兩個平行的世界。從長遠來看，區(qū)塊鏈帶來的社會經(jīng)濟變革總會讓這兩條平行線交匯在一起。

     從技術(shù)上來看，無論是已經(jīng)出現(xiàn)的以傳統(tǒng)資產(chǎn)上鏈為代表的商業(yè)聯(lián)盟鏈，還是以穩(wěn)定幣、虛擬資產(chǎn)上鏈為代表的公鏈項目，甚至是國家數(shù)字貨幣為代表的主權(quán)公鏈，最終要發(fā)揮更大的商業(yè)價值和產(chǎn)生更多的創(chuàng)新應(yīng)用，都需要跨鏈能力作為支撐。

     跨鏈能力是推動基于區(qū)塊鏈的數(shù)字經(jīng)濟全面發(fā)展和融合的技術(shù)驅(qū)動力。我們無法預知未來基于區(qū)塊鏈的金融是怎樣的一番景象，但是回看歷史，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)催生的第三方支付、科技金融創(chuàng)新正在以巨大的力量重新雕刻著傳統(tǒng)金融的輪廓，深刻的影響著人類金融的進程。

     跨鏈從Blockstream提出側(cè)鏈概念以來，一直是區(qū)塊鏈技術(shù)的重點攻關(guān)方向。目前并沒有被普遍認可的跨鏈機制，原因除了在此之前需求的強烈程度沒有那么高之外，技術(shù)上的難點也是一大障礙。

    跨鏈需要解決的兩個難點問題。一個是如何通過分布式的方式驗證原鏈上的交易狀態(tài)。原鏈上的交易信息對于另一條鏈來說是一個外部信息（Oracle），如何保證這個外部信息進入另一條鏈時是正確的就是整個跨鏈機制的重要環(huán)節(jié)。如果要考慮到使用POW機制的區(qū)塊鏈上沒有終局狀態(tài)（始終存在分叉的情況，只是隨著確認塊的增加，概率逐漸變小），這個問題的復雜度會更高。為了后文描述的便利性，本文把這個難點定義為難點Alpha。

     可能對區(qū)塊鏈分布式機制不熟悉的讀者會難以理解這個難點，因為在中心化機制下，這個難題簡單很多。舉個例子，如果Alice用A銀行的信用卡在B銀行的POS機上進行消費，POS機上的指令會通過Visa這樣的組織將刷卡信息傳遞到A銀行確認，當Visa收到A銀行確認信息后，跨行支付就完成了。A銀行確認的就是Alice的交易合法，這時候B銀行或者Visa不用考慮這筆交易是否真的合法，因為這時候A銀行已經(jīng)承擔了付款的責任，無論Alice是否真有足夠的余額還是A銀行的系統(tǒng)錯誤，都是A銀行與Alice的事情了。而在區(qū)塊鏈分布式記賬的情況下，沒有一個中心化A銀行來確認并承諾付款。如果將A、B銀行替換為A、B鏈，確認A鏈上Alice的與跨鏈有關(guān)的付款交易是否完成就變成了一個難題。

    如果驗證跨鏈交易的是分布式的節(jié)點，這個難題會衍生為如何確保處理跨鏈的節(jié)點不作惡。節(jié)點作惡就會導致鏈之間信息驗證的錯誤，進而產(chǎn)生雙重支付而給跨鏈用戶造成損失，這與在單一賬本中記賬的節(jié)點作惡面臨的情況類似，但是當這個問題放在兩條互不識別的鏈上時，問題的復雜性就變高了。

    另一個難點是跨鏈交易要確保原鏈上的token總量不會因為跨鏈而減少或增多（即價值守恒定律定義為難點Beta）。原鏈上Token總量減少的后果是當token需要跨回原鏈時，原鏈無法產(chǎn)生新的token，也就是只能單向跨鏈。原鏈token增多是名義上的增多，實際上是本來已經(jīng)跨到另一個賬本的token在原鏈上被雙重支付了，這種情況違背了精確記賬的原則，是在任何時候都無法接受的。因此當token跨出原鏈時，原鏈上的token必然需要進入“鎖定”的狀態(tài)，當token跨回原鏈時，這些token需要被解鎖。如何通過去信任的管理機制完成“鎖定”“解鎖“的過程就成為了跨鏈的關(guān)鍵。

    確保難點Beta實現(xiàn)的另一個關(guān)鍵是保證交易的原子性。交易的原子性，簡單來說是指交易處理的某個環(huán)節(jié)停止，整個交易能夠撤銷，而不會存在部分成功，部分失敗的情況。無法保證原子性會造成雙重支付。

以上問題將在后文描述Wanchain跨鏈的實現(xiàn)模式時進一步論述。

    繁雜的跨鏈技術(shù)分析文章都試圖對跨鏈技術(shù)進行分類，經(jīng)常被提到的如中繼模式（Relay），側(cè)鏈模式(Sidechain)等，這些分類文章往往沒有弄清楚不同模式解決的是跨鏈中的什么難題，不同的模式往往只是解決了跨鏈中的某一難題而存在的，放在一起分類不夠嚴謹和科學。下文中我們將詳細介紹和分析目前跨鏈中常用的模式，而不是簡單、粗暴的去做分類。

     BTC-Relay是一個在以太坊上部署的Relay合約，其目標是通過第三方提交BTC的區(qū)塊頭，為以太坊上的跨鏈等其他應(yīng)用提供一個可信的BTC數(shù)據(jù)源。在Relay合約會校驗區(qū)塊頭的合法性，由于BTC強大的算力保證，第三方偽造合法區(qū)塊頭幾乎不可能，因此理論上BTC-Relay能夠提供一個客觀的比特幣鏈上的數(shù)據(jù)。但是BTC-Relay的問題在于，由于存儲區(qū)塊頭和驗證合法性需要大量的Gas，第三方提交區(qū)塊頭將花費大量的手續(xù)費，而調(diào)用Relay的交易較少無法覆蓋提交區(qū)塊頭花費的手續(xù)費，如果提交方將調(diào)用手續(xù)費提高，則調(diào)用Relay的交易會變少，最終仍然無法覆蓋手續(xù)費，對于數(shù)據(jù)的提交者是不經(jīng)濟的。

     BTC-Relay是平均10分鐘提交一次（比特幣出塊速度），如果是提交出塊速度很快的鏈的區(qū)塊頭，提交所有區(qū)塊頭本身將是一筆巨大的開銷。

Relay本身并不是一個完整的跨鏈方案，而是為解決跨鏈中的原鏈數(shù)據(jù)的客觀性問題（難點Alpha），該機制不涉及交易的處理。

     跨鏈概念的鼻祖毫無疑問是Sidechain的提出者，Blockstream團隊。其論文中對于跨鏈涉及到的難題，提出使用雙向錨定（two-way peg）的方法：為了將父鏈幣轉(zhuǎn)移為側(cè)鏈幣，父鏈幣被發(fā)送到父鏈上的一個特殊輸出中，該輸出只能由側(cè)鏈上擁有的一個SPV證明來解鎖。SPV是一個包含了交易所在的區(qū)塊頭和交易本身的密碼信息。

     這種方法存在兩個問題，一個是SPV證明的大小和驗證過程的復雜性都要遠大于普通交易的驗證。另一個是，現(xiàn)有區(qū)塊鏈的協(xié)議中是不包含SPV驗證的，兩條鏈都需要更改協(xié)議才能實現(xiàn)跨鏈，也就是說需要通過協(xié)議的更改讓一條鏈能夠讀懂另一條鏈，甚至進行聯(lián)合挖礦。對于后者，前文中我們已經(jīng)論述過，這幾乎是不可能完成的任務(wù)。

     無論如何Sidechain是第一個將跨鏈的定義清晰描述的，其提出的方案中包含了如何保證交易的原子性（難點Beta），以及如何通過SPV去驗證另一條鏈上的交易狀態(tài)（難點Alpha），整個方案是完整的而且在理論上也十分合理。

     Sidechain還提到了另一種更為簡易的方案：原子交換（Atomic Swap），利用時間鎖及一個密數(shù)，直接在需要跨鏈的兩人之間完成交易。這種模式在閃電網(wǎng)絡(luò)和ripple的機制中也被應(yīng)用到，原子交換是一種非常巧妙的跨鏈設(shè)計。當然可以說閃電網(wǎng)絡(luò)和ripple本身也是一種跨鏈的機制。Wanchain在2.0版本實現(xiàn)跨鏈的過程中也應(yīng)用了該機制，后文中我們將詳細描述。

     Polkadot擁有一個比任何跨鏈方案更加宏偉的設(shè)想，他提出的機制不只是要解決跨鏈的問題，還是要創(chuàng)造一種異構(gòu)的，具有可擴展性（Scalability）的架構(gòu)。相比于Sidechain方案只是解決了比特幣與其側(cè)鏈的跨鏈問題，Polkadot的提出者Gavin Wood希望用一條中繼鏈（Relay-chain）來實現(xiàn)其他所有鏈的交易的驗證工作（難點Alpha）,在通過平行鏈的創(chuàng)建實現(xiàn)與原鏈的交易與通信（難點Beta）。

     對于中繼鏈，通過多種角色的劃分與分組來實現(xiàn)去信任的驗證機制。而其驗證過程本身并沒有超出Sidechain提出的基本的驗證理論。Polkadot白皮書展示了一個宏偉的框架，但其也承認只是一個框架性的描述，對于細節(jié)性的實現(xiàn)邏輯還未展開和進行可行性的驗證。

     Cosmos在某些理念上與Polkadot相似，也是希望創(chuàng)造一個異構(gòu)的系統(tǒng)解決跨鏈問題。其引入了Hub與Zone的概念，但同樣的問題是跨鏈要面臨的兩個難題并不會因為是一個異構(gòu)設(shè)計而變得容易解決。根據(jù)Cosmos目前最新的進展，我們并未看到解決如上問題的細節(jié)方案。

由于篇幅原因，更多的跨鏈項目在此不詳細展開。無論是架構(gòu)上的新思路還是引入很多新的概念，跨鏈都無法繞開我們提到的兩個難點。讀者在剖析跨鏈時，可以更好的從如上兩個點去分析，更容易理解到本質(zhì)并且不被一些新的名詞或概念所迷惑。

     Wanchain在進行跨鏈設(shè)計及實現(xiàn)的過程中，無疑借鑒和參考了眾多前人的經(jīng)驗并在此基礎(chǔ)上以可用性為目標，進行了理論和工程上的創(chuàng)新。如果說每一篇關(guān)于跨鏈的論文都在為跨鏈理論做出貢獻，Wanchain希望基于理論創(chuàng)新在工程上為區(qū)塊鏈的跨鏈做出貢獻，并推動跨鏈技術(shù)的落地。

    基于密碼學原理的安全保障

    前文提到跨鏈的本質(zhì)是價值的轉(zhuǎn)移，因此安全性是考慮的重中之重。Wanchain的跨鏈機制通過巧妙設(shè)計和使用密碼學機制解決難點Alpha和Beta，整個跨鏈流程的安全性基于密碼學原理，這樣從根本上給予了萬維鏈跨鏈機制安全支撐。

   異構(gòu)性與延展性

   從架構(gòu)上來看，Wanchain是一個異構(gòu)跨鏈框架，也就是說Wanchain跨鏈的機制不只針對某一條具體的鏈，而是希望搭建一個可以不斷延伸拓展的通用機制。這個通用機制確保未來通過社區(qū)的開發(fā)力量，可以不斷與更多的鏈和鏈上的多種Token實現(xiàn)跨鏈交易。

   可用性

   Wanchain的跨鏈機制不單純的追求純粹的理論創(chuàng)新和概念設(shè)計，而是讓理論設(shè)計能夠與工程實現(xiàn)有機結(jié)合，在開發(fā)過程的每個階段體現(xiàn)出工程上的開發(fā)成果以及對于最終用戶或者開發(fā)人員的可用性。 

   迭代開發(fā)

   考慮到跨鏈機制的復雜性，在跨鏈實現(xiàn)上Wanchain進行迭代開發(fā)，一方面在確保最小可用功能的情況下完成每一個版本的升級直到最終實現(xiàn)較為完美的解決方案，另一方面確保代碼的可拓展性，保證每一次迭代的平滑進行。

下文中我們將通過描述Wanchain是如何解決跨鏈的兩個難點來說明我們的跨鏈實現(xiàn)方案。

     如何去信任的驗證另一條鏈上的交易，Wanchain在白皮書中提出了一個角色Voucher，Voucher不是單一的個體，而是一個共識組，通過共識去驗證另一條鏈的交易合法性和終局性。

     Voucher共識的模式目前正在理論驗證和工程驗證的階段，Voucher面臨的主要障礙在于工程上和經(jīng)濟上。工程上Voucher信息的提交和驗證如果上鏈，需要耗費較高的鏈上資源，會嚴重限制交易的吞吐量；經(jīng)濟上，如何通過更合理的激勵機制讓Voucher成員積極參與并消極作惡。

在Voucher機制沒有完美實現(xiàn)之前，基于可用性與迭代開發(fā)原則，我們在即將上線的2.0方案中引入了原子互換完成跨鏈的過程。

     原子互換的基本原則是不需要第三方公證人，而是讓交易的參與雙方自行判定對方的交易是否完成，通過哈希時間鎖（hash time lock）和密數(shù)（Secret）控制，實現(xiàn)交易雙方“一手交錢一手交貨”，也就是兩種不同token的互換。這種方式能夠有效的規(guī)避第三方公證人不完美的問題。

    在Wanchain的跨鏈過程中，兩種互換的token分別是指原鏈token與Wanchain上的映射token. 當原鏈上的某個用戶需要發(fā)送一筆跨鏈交易使原鏈token能夠轉(zhuǎn)移到Wanchain上時，用戶的錢包會構(gòu)造一筆原鏈交易，這筆原鏈交易被哈希時間鎖鎖定，Wanchain上負責處理跨鏈交易的Storeman在檢測到這筆跨鏈交易后，會在Wanchain上發(fā)起一筆跨鏈的合約交易，該筆交易負責產(chǎn)生映射token并轉(zhuǎn)移到用戶指定的跨鏈接收賬戶，此時該筆交易被跨鏈合約鎖定。

    當用戶的錢包檢測到被跨鏈合約鎖定的交易后，主動釋放密數(shù)到跨鏈合約中，Storeman通過該密數(shù)獲得鎖定賬戶中對應(yīng)的原鏈token的控制權(quán)，用戶獲得Wanchain上映射token的控制權(quán)。如果這個過程中，用戶在哈希時間鎖的時間范圍內(nèi)沒有釋放密數(shù)，則哈希時間鎖到期后，用戶重新獲得原鏈token的控制權(quán)，跨鏈合約中的交易自動失效。

    以上跨鏈過程看似復雜，但多數(shù)功能都由錢包和合約完成，用戶只需要在發(fā)起交易、釋放密數(shù)、撤銷交易的環(huán)節(jié)進行操作。對于參與跨鏈的Storeman，Wanchain會提供專門的客戶端，客戶端根據(jù)協(xié)議進行無需值守的自動化運行。

     對于原鏈鎖定賬號的去信任管理機制，Wanchain采用了首創(chuàng)的安全多方計算+門限秘鑰的方式，鎖定賬號的管理者命名為Storeman。相關(guān)內(nèi)容詳見Wanchain白皮書及黃皮書。簡單描述，對于鎖定賬號的生成到轉(zhuǎn)賬操作，我們通過密碼學安全多方計算和門限的方法實現(xiàn)了一種小型的共識，參與方必須共同參與計算才能生成鎖定賬號的公私鑰，而鎖定賬戶的私鑰嚴格來說只是理論存在，從沒有實際出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中，而是以碎片的方式分散在各Storeman手中，通過多方計算的方式參與賬戶控制，當需要進行交易時，參與方要再次合力才能共同構(gòu)造簽名，為了保證可用性，構(gòu)造簽名的參與方并不需要完全參與，而只需要達到一個門限值即可（N個參與者中的M個，M<=N）。

     理論上N與M的數(shù)量越大，安全性越高，計算代價越大。經(jīng)過我們理論和工程上的驗證，我們在2.0版本中暫時選取N=21，M=16的參數(shù)運行（與EOS的21個超級節(jié)點數(shù)量相同完全是巧合）。經(jīng)過測試，以如上參數(shù)進行交易簽名的吞吐量遠遠大于所需要連接的主流的區(qū)塊鏈，也就是說安全多方計算和門限秘鑰方法不會是跨鏈的吞吐量瓶頸。

     根據(jù)如上機制，16個以上的Storeman成員合謀會造成原鏈Token丟失。為了避免這一問題，類似POW或者POS的設(shè)計，任何參與者都需要付出參與的代價并獲得參與的回報，如果發(fā)生合謀行為，不但整個網(wǎng)絡(luò)受害，其自身的投資和未來的收益都將損失。在POW中這個代價是購買礦機，在POS中這個代價是鎖定一定數(shù)量的Token。我們在Storeman機制中引入了類似機制，任何Storeman的參與者（Storeman menbers）都必須繳納一定數(shù)量的WAN到管理Storeman的智能合約中鎖定，Storeman能夠處理的跨鏈token數(shù)量與繳納的鎖定金相關(guān)。同時Storeman作為保證跨鏈機制運行的參與者，會同時獲得系統(tǒng)獎勵和跨鏈手續(xù)費。

    必須指出的是，當Storeman繳納的鎖定金WAN相對原鏈token的市場價值出現(xiàn)長期的巨大的貶值時，Storeman依然有合謀的動機。最大限度的避免這一情況，我們引入了兩個機制，一個機制是Storeman從申請退出到完全退出，有一個較長的時間周期。在這個周期內(nèi)，Storeman無法準確預測市場的波動，也就無法準確判斷是作惡還是按規(guī)則游戲獲得的收益（或者遭受的損失）更大，短時的市場波動就不會造成影響。另一個機制是，通過Oracle輸入調(diào)整鎖定金的比例。這個Oracle輸入在2.0版本中會通過基金會完成，之后的版本會通過節(jié)點投票的形式完成。

    對于保證交易的原子性，我們通過智能合約控制Storeman的交易行為，Storeman在Wanchain上有一個跨鏈的額度（Credit），當從原鏈跨出時，相應(yīng)額度被凍結(jié)，交易完成時，額度轉(zhuǎn)換為等量的Wanchain上的映射token（以太坊的映射token用WETH表示），如果交易撤銷，額度解鎖。當映射token返回原鏈時，映射token銷毀后解鎖Storeman額度。在這個過程中，嚴格遵循原鏈token與Storeman額度保持同方向記賬，Storeman額度與映射token保持反方向記賬的邏輯，以確保整個交易過程中任何一個環(huán)節(jié)的原子性。

    2.0是Wanchain跨鏈功能的第一個版本，這個版本的意義在于從工程上驗證我們理論設(shè)計的可行性以及瓶頸障礙，便于后期的迭代。2.0跨鏈功能并非一個相對完美的跨鏈版本，但肯定是一個可用的跨鏈版本。為了保證安全性，我們會謹慎的推進，包括在初期限制Storeman的數(shù)量，限制跨鏈的金額等。

2.0實現(xiàn)與Ethereum的跨鏈，基于此我們會推出：
1、Storeman客戶端（Command Line模式）
2、同時支持Ethereum和Wanchain的雙幣種錢包，能夠進行兩條鏈的鏈內(nèi)轉(zhuǎn)賬和跨鏈轉(zhuǎn)賬
Storeman調(diào)用的RPC接口
3、與Ethereum網(wǎng)絡(luò)和Wanchain網(wǎng)絡(luò)交互的節(jié)點API接口（供輕錢包等發(fā)送和查詢交易）
4、能夠查詢Ethereum與Wanchain跨鏈交易的官方瀏覽器
5、針對開發(fā)者的開發(fā)文檔及針對普通用戶的操作文檔

2.0實現(xiàn)后可以使用的應(yīng)用場景：
部署WAN，ETH與Wanchain上其他token的分布式交易合約
部署能夠同時支持WAN與ETH 的投資
部署WAN，ETH與Wanchain上其他token的借貸合約

      2018年

      Wanchain將在即將發(fā)布的2.0版本中支持Ethereum到Wanchain的跨鏈。在之后的2.x版本中，隨著跨鏈功能的穩(wěn)定，我們將逐步開放Storeman的注冊機制。最終形成分布式的、大規(guī)模的Storeman參與跨鏈生態(tài)。

      在Storeman注冊機制開放之后，我們將預留給節(jié)點獎勵的WAN中預置10%作為Storeman的系統(tǒng)獎勵。獎勵每10,000個區(qū)塊結(jié)算一次。經(jīng)過更嚴格的測算和測試后，我們將公布獎勵的具體規(guī)則。

      Wanchain將在今年年底前支持BTC的跨鏈，并爭取完成一到兩種以太坊ERC20token的跨鏈。

Wanchain將在今年繼續(xù)完善Storeman的共識機制，包括完善對于Storeman的作惡，不作為等惡意行為的懲罰機制。

     2019年

      在2.0版本穩(wěn)定之后，我們將鼓勵更多的開發(fā)者，利用Wanchain的跨鏈機制，開發(fā)更多的其他鏈上的Token的跨鏈，并對于開發(fā)者給予獎勵，以加快Wanchain與更多的公鏈實現(xiàn)跨鏈的進展。

      明年的重點研發(fā)方向?qū)⒃赪anchain的POS機制及普通交易性能及跨鏈交易性能的提升上。

參考文獻
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[2] Vitalik Buterin，Ethereum whitepaper: https://github.com/ethereum/wiki/wiki/White-Paper，2013年
[3] Adam Back, Matt Corallo, Luke Dashjr,Sidechains:  https://www.blockstream.com/sidechains.pdf，2014年10月22日
[4] DR. GAVIN WOOD,POLKADOT whitepaper: https://github.com/w3f/polkadot-white-paper/blob/master/PolkaDotPaper.pdf, 2017年6月19日
[5] Jae Kwon，Cosmos whitepaper:https://github.com/irisnet/translation/blob/master/Cosmos/Whitepaper_Chinese.md?from=singlemessage&isappinstalled=0#the-zones , 2016年6月
[6] Jack Lu,Wanchain whitepaper: https://wanchain.org/files/Wanchain-Whitepaper-EN-version.pdf, 2017年8月3日
[7] Jack Lu,Wanchain yellowpaper: https://wanchain.org/files/Wanchain-Yellowpaper-EN-version.pdf， 2017年8月10日

作者：呂旭軍  楊濤  張英  Demmon, Shi

來源：區(qū)塊鏈新金融實驗室

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