造成目前區(qū)塊鏈應(yīng)用項(xiàng)目無法大規(guī)模落地的一個重要瓶頸就在于公鏈項(xiàng)目的可擴(kuò)展性有限，而這是由分布式系統(tǒng)的不可能三角理論所決定的。不可能

造成目前區(qū)塊鏈應(yīng)用項(xiàng)目無法大規(guī)模落地的一個重要瓶頸就在于公鏈項(xiàng)目的可擴(kuò)展性有限，而這是由分布式系統(tǒng)的“不可能三角”理論所決定的。“不可能三角”可謂是公鏈項(xiàng)目的阿克琉斯之踵。而事實(shí)上，“不可能三角”是針對單個公鏈項(xiàng)目而言的。區(qū)塊鏈分層模型正是致力于通過重新設(shè)計技術(shù)架構(gòu)，以期突破“不可能三角”問題。

Layer 1層鏈上改進(jìn)重心放在安全性和去中心化上，在性能上有所取舍。Layer 2層鏈下改進(jìn)重心放在性能和安全上，對去中心化有所取舍。Layer 1層上能夠改進(jìn)的方向非常明確但相對有限，Layer2層是未來區(qū)塊鏈擴(kuò)容的主力方向。而跨鏈?zhǔn)荓ayer2層上最具前景的區(qū)塊鏈擴(kuò)容方案。

本期算力智庫遴選出兩家業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的專注于跨鏈技術(shù)的公司——Polkadot和萬維鏈進(jìn)行對比分析，以期呈現(xiàn)出區(qū)塊鏈跨鏈領(lǐng)域的最新發(fā)展動態(tài)，供大家參考。

【核心觀點(diǎn)】

“不可能三角”可謂是公鏈項(xiàng)目的阿克琉斯之踵。事實(shí)上，“不可能三角”是針對單個公鏈項(xiàng)目而言的。區(qū)塊鏈分層模型正是致力于從架構(gòu)設(shè)計角度突破“不可能三角”問題。

Layer 1層上能夠改進(jìn)的方向非常明確但相對有限，Layer2層才是未來區(qū)塊鏈擴(kuò)容的主力方向。而跨鏈?zhǔn)荓ayer2層上最具看點(diǎn)的區(qū)塊鏈擴(kuò)容方案。

Polkadot中驗(yàn)證人是一個高權(quán)限又中心化的角色，存在中心化風(fēng)險。分布式秘鑰控制對智能合約的實(shí)現(xiàn)要求較高，現(xiàn)階段智能合約無法實(shí)現(xiàn)分布式運(yùn)算和多觸發(fā)機(jī)制。

Polkadot白皮書對于細(xì)節(jié)性的實(shí)現(xiàn)邏輯還未展開和進(jìn)行可行性的驗(yàn)證。萬維鏈接連兩次路線圖規(guī)劃延期，也一定程度上反映了分布式秘鑰控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度。

公鏈項(xiàng)目的阿克琉斯之踵——“不可能三角”

造成目前區(qū)塊鏈應(yīng)用項(xiàng)目無法大規(guī)模落地的一個重要瓶頸就在于公鏈項(xiàng)目的可擴(kuò)展性有限，而這是由分布式系統(tǒng)的“不可能三角”理論所決定的。所謂“不可能三角”，區(qū)塊鏈系統(tǒng)無法同時提高去中心化、安全性、可擴(kuò)展性三個屬性，區(qū)塊鏈系統(tǒng)在去中心化、安全性、可擴(kuò)展性三個屬性中必須有所取舍，劃分出優(yōu)先級，或者達(dá)到動態(tài)最優(yōu)。“不可能三角”可謂是公鏈項(xiàng)目的阿克琉斯之踵。

“不可能三角”理論

圖片來源：算力智庫研究院

區(qū)塊鏈擴(kuò)容方案——分層模型

事實(shí)上，“不可能三角”是針對單個公鏈項(xiàng)目而言的。區(qū)塊鏈分層模型正是致力于通過重新設(shè)計技術(shù)架構(gòu)，以期突破“不可能三角”問題，主要包括三個一級層級，分別是Layer 0(數(shù)據(jù)傳輸層)、Layer 1(底層賬本層)和Layer 2(應(yīng)用擴(kuò)展層)。

區(qū)塊鏈分層模型

圖片來源：算力智庫研究院

Layer1層鏈上改進(jìn)是將區(qū)塊鏈技術(shù)底層賬本和上層應(yīng)用分離，底層賬本的重心放在安全性和去中心化上，在性能上有所取舍。

Layer 2層鏈下改進(jìn)是基于區(qū)塊鏈的底層賬本技術(shù)之上的應(yīng)用型擴(kuò)展，重心放在性能和安全上，對去中心化有所取舍。

Layer 2層——區(qū)塊鏈擴(kuò)容的主力方向

Layer1層主要通過網(wǎng)絡(luò)層的驗(yàn)證機(jī)制改進(jìn)、數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)區(qū)塊大小調(diào)整、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及共識機(jī)制改進(jìn)等方法來提升性能。整體而言，Layer1層上能夠改進(jìn)的方向非常明確但相對有限，Layer 2層才是未來區(qū)塊鏈擴(kuò)容的主力方向。Layer2層的改進(jìn)方案主要包括側(cè)鏈/跨鏈、狀態(tài)通道、Plasma等等。

Layer 2層改進(jìn)方案

圖片來源：算力智庫研究院

跨鏈：Layer 2層上最具看點(diǎn)的區(qū)塊鏈擴(kuò)容方案

跨鏈?zhǔn)荓ayer2層上最具看點(diǎn)的區(qū)塊鏈擴(kuò)容方案。跨鏈?zhǔn)欠褐竷蓚€或者多個不同鏈上的資產(chǎn)和狀態(tài)，通過一個可信機(jī)制，互相轉(zhuǎn)移，互相傳遞，互相交換?？珂湵举|(zhì)上是一套鏈和鏈之間的清算機(jī)制。

當(dāng)前跨鏈解決方案的技術(shù)難點(diǎn)主要集中在以下兩個方面：

跨鏈交易驗(yàn)證問題

跨鏈交易驗(yàn)證的本質(zhì)是一個Oracle問題?？珂湹南⑹且粋€外部信息(Oracle)，必須要額外設(shè)計一套Oracle機(jī)制來輔助驗(yàn)證這個外部信息是否真實(shí)。

目前，常見的跨鏈交易驗(yàn)證機(jī)制有：(1)公證人驗(yàn)證機(jī)制，典型代表是Ripple;(2)區(qū)塊頭Oracle+SPV(簡易驗(yàn)證)模式，典型代表是BTCRelay。

跨鏈?zhǔn)聞?wù)管理問題

跨鏈交易往往包含多個子交易，由此構(gòu)成一個事務(wù)?？珂?zhǔn)聞?wù)管理最需要解決的問題是如何保證交易的原子性。所有子交易要么都成功，要么都失敗。也即是遵循所謂的價值守恒定律：原鏈上的token總量不會因?yàn)榭珂湺鴾p少或增多。

目前，常見的跨鏈?zhǔn)聞?wù)管理解決方案主要采用哈希時間鎖技術(shù)，典型代表是閃電網(wǎng)絡(luò)。

整體而言，目前主流的跨鏈技術(shù)主要包括四大類，分別是公證人機(jī)制、哈希鎖定技術(shù)、側(cè)鏈/中繼技術(shù)、分布式私鑰控制。

圖片來源：算力智庫研究院

Polkadot：中繼技術(shù)

Polkadot是一個異構(gòu)的多鏈系統(tǒng)，由多條異構(gòu)的區(qū)塊鏈與跨鏈組件組成，支持眾多高度差異化的共識系統(tǒng)在完全去中心化的網(wǎng)絡(luò)中交互操作，允許去信任地相互訪問各區(qū)塊鏈。在Polkadot結(jié)構(gòu)中，收集人負(fù)責(zé)從原鏈中收集需要中繼的交易，打包成一個區(qū)塊，然后將區(qū)塊提交給中繼鏈中負(fù)責(zé)驗(yàn)證該鏈的驗(yàn)證人，驗(yàn)證通過后，路由轉(zhuǎn)發(fā)交易給目的鏈。

Polkadot系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖片來源：Polkadot

Polkadot通過多種角色的劃分與分組來實(shí)現(xiàn)去信任的驗(yàn)證機(jī)制，基本角色劃分如下：

驗(yàn)證人：參與記賬共識，并且驗(yàn)證平行鏈上的數(shù)據(jù);

提名人：為驗(yàn)證人提供押金和信用背書;

收集人：采集平行鏈上的數(shù)據(jù)并且提交給驗(yàn)證人;

釣魚人：作為賞金獵人，監(jiān)督其它參與者的惡意企圖。

萬維鏈：分布式密鑰控制技術(shù)

分布式密鑰控制技術(shù)本質(zhì)上屬于公證人機(jī)制的升級版，采用分布式私鑰生成和控制技術(shù)來生成原鏈的鎖定賬戶，然后將相應(yīng)資產(chǎn)映射到自己的鏈上。其利用密碼學(xué)中的分布式密鑰生成算法和門限簽名技術(shù)保證了跨鏈過程中資產(chǎn)鎖定和解鎖由系統(tǒng)參與共識的所有節(jié)點(diǎn)決定，并且在此過程系統(tǒng)中的任何節(jié)點(diǎn)或者少數(shù)節(jié)點(diǎn)聯(lián)合都無法擁有資產(chǎn)的使用權(quán)。

萬維鏈的鎖定賬戶機(jī)制采用多方安全計算和門限密鑰共享技術(shù)生成鎖定賬戶，將原鏈上的數(shù)字貨幣鎖定在鎖定賬戶中，然后把另外一條鏈的托管賬號讓萬維鏈對它進(jìn)行去中心化的控制和操作。只要把別人的資產(chǎn)發(fā)到那個賬號，就會得到一個代理Token，代理Token在萬維鏈上自由流通，各種各樣的金融交易就可以在萬維鏈上實(shí)現(xiàn)。

萬維鏈模型圖

圖片來源：萬維鏈

Polkadot vs 萬維鏈

算力綜評

Polkadot中驗(yàn)證人是一個高權(quán)限又中心化的角色，如何監(jiān)督舉報驗(yàn)證人，防止收集人與驗(yàn)證人的合謀等諸多細(xì)節(jié)問題需要精心設(shè)計。分布式秘鑰控制對智能合約的實(shí)現(xiàn)要求較高，現(xiàn)階段智能合約無法實(shí)現(xiàn)分布式運(yùn)算和多觸發(fā)機(jī)制。

Polkadot白皮書對于細(xì)節(jié)性的實(shí)現(xiàn)邏輯還未展開和進(jìn)行可行性的驗(yàn)證。萬維鏈接連兩次路線圖規(guī)劃延期，也一定程度上反映了分布式秘鑰控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度。

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