微众银行区块链李辉忠:跨链是联盟链走向基本同构的技术支撑

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在区块链技术领域,关于跨链的研究从来都是热潮迭起。其实分析起来也不奇怪。区块链经过几年的喧嚣、沉淀、升华,尤其是在国家政策的大力支持下,区块链应用落地逐步成熟。落地应用的成熟发展,逐渐催生与其他应用交互的外联需求,而跨链作为解决这种需求的基础& 9 l S L m w `设施,自然而然会被重视起来。

大家是怎么聊跨链的

跨链不是个新鲜话题,早在 2016 年 9 月, Vitalik Buterin 所著的《Chain Int2 3 O )eroperabil8 + 4 Mity》就对跨链的技术方案和应用价e P R值进行了详细阐述。其中提到,较为实用的三种跨链技术为「公证人机制」、「侧链 / 中继」、「哈希锁定」;几种可能的跨链应用场景包括资产交换、原子交易、预言机、信息互通等。

此后国内外讨论跨链的各类话题,大多绕不开这三种跨链技术,正如同早期大家讨论区块链时,都在讨论共识机制一样。但其实,共! _ O J G 2 b j o识机制的先进性只Z J n 3 / L l +是区块链平台设计的维度之一,譬如安全性、易用性、可扩展性等其他维度,也是区块链平台设计的考虑重点。再; c D ~ B e者,区块链的性能也不单纯依赖共识机制,全流程处理机制、异步化、并行性以及其他编码、压缩、传输机制等,均对区块链性能有所影响。

好比共识机制之于区块链,前面所提三种技术对于跨链而言,只是保证跨链访问安全可信的一种机制。机制固然重要,但站在应用落地的角度看,如何设计合理的跨链架构、如何设计简便的适配协议、如何提供易用的跨链接口、H S U q g z如何保证可信的跨链治理等等问题,都是跨链设计所应考虑的。

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因此,v V z G W }本文不再赘述跨链三种技术的解析,而尝7 e 2 , N 7试从跨链的技术必要性分析切入,挖掘出跨链的基本诉q ? Y T F . O T a求,进而思考跨链的设计理念,以及跨链整体解决方案的设计。

跨链是必不可少的催化剂

本文从联盟链角度分K $ h U 9 N / m析。

当下,联盟链底层平台的数量已经双手都数不过来,这些平台或多或少存在独有的特性,且各自落地了多领域应用。这些基于同构平台(通常为同一个底层平台),或基于异构平台(通常为不同厂商的底层平台q T 4)构建的应用之间,要实现互联互通,就会面临一些技术上的挑战。

X w | I z l u ) 9而,区B u Q ( Q M | @ F块链作为构建和传递信任的机器,是8 E w 3基础设施层面的技术,而基础设施就如同网络协议、存储协议一样,最终都将走向趋同的标准化方向。因而,联盟链当前状态是发展中的一个过渡状态,不是最终稳定态。

随着技术进一步发展,联盟链底层平台在基本功能、协议、接口、数据、安全机制等多方面会日渐趋同,朝标准化方向演进,但在增强功能、H J n 3 2内部架构、性能以及技术选型等方面,仍然会呈现异彩纷呈的形态。这也符合“合久必分、分久必合”的规Z z r . /律,只有走向基本同构,才能进一步释放联盟链的活力,进一步推动联盟链应用的发展。

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在“所有的链会基本同构”那一天到来之前,当下最明I ~ _ Y !智的策略莫过于要求同存异,寻找最优设计,推动标准化进程,尽早; 1 V B a ` N O N实现基本同构目标。

讲到这里,可能你会问,既然联盟链本身发展将走向基本同构,为何还需要研究跨链呢?这其中,跨链是联盟链走向基本同构的动力源泉和技术支撑,是这个过程必不可少的催化剂。

首先,联盟链之所以会走向基本同构,本质上不是技术驱动,而是业务驱动。随着应用落地数量增多A Q D f I,一家机构可能要面对多个底层平台,机构与机构之间要面对更多底层平台。

作为业务方,这p B ; / ( 些机构肯定希望低成本、便捷地接入不同底层平台,联通应用孤岛,此时,这些机构将面临以下几种情形:

  • 同一种底层平台,同一种应用,不同链如何互通
  • 同一种底层平台,不同的应用,不同链如何互通
  • 不同的W d 4 e m底层平台,同一种应用,不同链如何互通
  • 不同的底层平台: } X 1 0 T 0 ?,不同的应用,不同链如何互通

上述问题均需要通过跨链来解决,而底层异构给跨链带来的性能和安全等技术挑战,将会迫使联盟链技术P @ F 2进行迭代升级,走向标准化。

其次,联盟链走向基本同构的过程中,需要跨链作为技术E p : j r T Z支撑。为k h =满足一段时间内基本异构情况下Y I Q $ Q & P的联盟链应用互通,跨链方案将会先于底层平台进行接口、协议、数据结构、基本M # x M功能的抽象整合,而o $ n f d b这些工作将反哺各底层平1 @ I 1 N u台,支撑联盟链走向基* G U本同构。

举个例子,为了做跨链交易的合法性证明,需要有类似 SPV 的机制,包括 Merklen ` 2 R @、MPT、AVL 等,可能就会促使底层平0 N , o C 台去支持这个功能。再比如,跨链为了统一访问区块链资源的方式,对访问协议设计相关规范,可能也会激发底层平台去调整协议,从而更好地与其他链互通。

跨链的核心是降低扩展成本

跨链作为联盟链发展过程中必不可少的催化剂,要解决“不同链如何互通”的问题,本质上是要解决“联盟链扩展”的问题。关于区块链扩展的方案,主要有以下三种不同方向:

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跨链是 Scale Out 的重要技术支撑,Scale Out 依赖跨链才有办法进行。

Scale Out 提供可平行扩展、无限扩容的可能,是必不可少的扩展方案,事实证明,已经有越来越多的平台支持多链、多通道、多群组等方式进行 Scale Out 扩展。但是,要进行这种平行扩展,尤其是涉及多种平台多种链交错交互的时候Z t ; ] 6 k,这里就给业务方带来巨大的扩展成本,包括部署建设、管理管控、安全保障、信任传递等。

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跨链的核心h g P 3 6 ` &就是要降低扩展成本,要从东西和南北两个方向提供低成本、快速便捷的解决方G U I I N案。南北方向因部署方式、接口协议、业务模式等不同,需要给出简化的接入和管理方案,东西方向因底层架构K Q t F % 3安全机制、数据结构等不同,需要封装安全可信的互通方案。

跨链方案设计需融入三个理念

围绕降低扩展成本的核心诉求,跨链r Y m技术要在东西和南北两个方向提供简化的、封装的解决方案,在跨链i Y { H X K . :方案的设计I y w 1 O r和落地中,需融入以下三个理念:

  • 通用O p X G a + C T ;化设计,提炼共识的基本同构点
  • 先让代码跑起来,快速适配主流平台
  • 建立开源开放的社区文化,让协议尽早传播1 4 X ; k ?开来

在通用化设计方面,跨链方案要承担起“催化剂”的作用,提炼广泛共识的基本同构需求点,在架构、协议、资源等方面进行抽象提炼。

例如,在 IEEE C/BDG ` L 6 vL 目前公布的几个跨链相关提案中,P3203 有关资源Z r ! M y C命名和寻址方式,P3204 有关跨链交易证明的模型、交互协议,P3205 涉及跨链访问协议以及数据认证等,这些都f 6 . 0 ! T G d t是在广泛共识的需求点上进行提炼设计。

“粗A m - B略的共识,可运行的代码”——这句话是 TCP/IP 协议工作组的座右铭,也非常适合跨链设计。先让代码w W : ! Z - C跑起来,能够快速适配各种主流平台,满足跨链业? X P i m j $ 2 .务协作的需求,在发展中实践,在实践中发展,这一点很关键。

更重要的是,跨链本身涉及多条链,已经不是某一个平台,或者某一个机* G k ^ p ( { { )构的事儿,其方案的建设离不开众多平台建设方、使用方、爱好者的参与。因而,建立一个开源开放的跨链协作社区就非常重要,所谓“万人操弓,用射一招,招无不中”,通过社区的群智群策,可以让协议尽早传播开来。

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原文发布时间:2020-06-22
本文作者:李辉忠
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