比原链跨链技术介绍

描述

随着Bystack主侧链架构的引入，主侧链之间的跨链问题成为了比原链团队的主要工程难题。 目前，比原链推出了两种跨链机制，各有侧重，可能是因为跨链技术本身比较晦涩。

一些初步知识

简单来说，跨链就是解决如何将一条链上的token转移到另一条链上。 本质是将一条链上的价值转移到另一条链上。 跨链需要保证以下几点：

1. 保证跨链资产的安全保管，不能在原链上继续流通，防止盗窃或挪用；

2. 确保两条链上转移的资产相同，A链上的资产不能减少100，而B链上的资产只增加50；

3. 转出的资产可以安全地转回原链，价值不能单向转移，或者转出后不能转回；

基于这些需求，诞生了很多不同的跨链方案，主要有公证人机制、侧链/中继和哈希时间锁方案，此外还有分布式私钥、公证人机制+侧链Hybrid技术。 这些技术这里就不展开了。 有兴趣的可以推荐阅读V神写给R3的关于跨链的文章《Chain Interoperability》。

比原链的跨链选择

比原链的跨链模型离不开上述的跨链模型。 目前主要采用公证人机制和哈希时间锁模式。

因为侧链Vapor本身是没有资产的，我们使用公证人机制将主链的资产转移到侧链上（实际上是在主链上锁定资产，在Vapor侧链上创建资产）btc确认书，又因为公证人机制签名审核需要一定的时间，所以我们会使用哈希时间锁定机制作为补充，可以在主侧链之间快速交换资产（但哈希时间锁定机制不会创建资产，只是针对跨链交换的现有主侧链资产）。

公证人（网关）机制

但是，参与过比原链侧链超级节点投票的人，一定对BTM的跨链转账不陌生。 在Bycoin切换到侧链钱包，可以实现一键跨链，如图：

通过一键跨链，可以将BTM或其他资产跨链到侧链，实现侧链资产的兑换。 那么公证机制背后的原理是什么？ 抛开技术细节不谈，核心是价值的产生与销毁、资产托管以及主侧链的接口通信，如下图所示：

每当你从主链转移到侧链时，你需要在侧链上创建相应的资产，如果你想从侧链转移回主链，你需要销毁侧链上的相应资产，也就是价值的产生和破坏。 当主链的资产跨链到侧链时，需要对主链的资产进行管理。 出于安全考虑，一般采用多重签名方式，大资产冷热分离。

先介绍几个概念：

1. Verifier：侧链的出块人是当前正式出块的超级节点（前十名超级节点）。

2.收集器：在主链上监控联邦合约地址锁定的交易，收集主链上的交易并在侧链上创建等量的资产，在侧链上监控跨链请求，销毁资产在侧链上并向主链上级释放等量资产。 验证者和收集者是系统中的角色，不是指实际的人，但可能需要人参与。

3、联盟地址：由多个联盟成员的公钥生成的多重签名地址。

当用户点击一键跨链时发生了什么？

如果是从主链到侧链：

1. 采集器检测到主链联邦地址收到转账；

2、采集器等待主链打包，达到一定数量的确认后交易不会被撤销；

3、采集者在侧链上创建等量资产，通过多重签名校验确认，录入用户侧链地址；

4、用户侧链获得可流通的资产；

如果是从侧链到主链：

1、采集器检测到侧链资产销毁交易（这里用户不需要将自己的侧链资产发送到联邦地址，而是自己发起侧链资产销毁交易）；

2、采集器等待侧链打包，达到一定数量的确认后交易不可撤销；

3. 收集方通过多重签名核对确认联邦地址中的等值资产，并录入用户的主链地址；

4、用户获得可在主链上流通的资产；

网关（公证人）机制是一种经过实际场景检验的高效实用的机制。 网关在建立跨链信任背书、统一跨链通信协议、协调主侧链交易确认等方面起着重要作用。 但在实际场景中，跨链网关会面临中心化运营的弊端，导致无法充分信任跨链协作，互操作性低。 后续的开放式联邦网关管理框架OFMF就是为了解决中心化的问题。 这个会在后续的文章中讲到，这里就不赘述了。

同时，由于需要人工多重签名，跨链需要用户长时间等待，因此引入基于哈希时间锁的跨链资产原子互换机制来补充公证人机制。

哈希时间锁跨链机制

哈希锁定模式是指用户在指定时间内猜测哈希值的原值进行支付的机制。 简单来说，就是在智能合约的基础上，双方先锁定资产，如果双方在限定时间内输入正确哈希值的原值，就可以完成交易。

通过公证人机制，比原链主链的资产可以迁移到侧链，通过哈希时间锁，比原链主链和侧链的资产可以直接互换。

比如你主链上有BTC，我侧链上有ETH。 如果我使用公证人机制，我需要先将BTC转入侧链，或者将ETH转入主链，这样才能进行兑换； 并且通过哈希时间锁机制，我可以直接把我主链上的资产发给你btc确认书，你把侧链上的资产发给我，可以保证整个过程的原子性和资产安全。

该图是一个简化的过程。 为了保证主侧链资产交易的原子性，涉及到很多流程。 大致过程描述如下：

1. 用户A想用主链上的BTC换取用户B侧链上的ETH；

2、A在主链上开启一个智能合约，并设置一个可以解开合约的谜语（哈希锁H），并设置一个猜谜的时间（时间锁T）。 经过这段猜测时间后，A 可以取回属于自己的 BTC；

3. A将谜语（哈希锁H）交给用户B，用户B使用相同的谜语（哈希）在侧链开启智能合约，同时设置一个猜谜时间（时间锁t）；

4、A、B双方互相查看对方的合约（查看是否使用了统一的哈希锁，查看接收地址是否属于对方）；

5、A在确认智能合约无误后，在时间t内使用答案（原始哈希值）解锁B的侧链智能合约，获得侧链的ETH；

6. A一旦成功解锁B的智能合约，就会揭晓答案（原始哈希值），B得到答案（原始哈希值），并在时间T内，解锁A主链上的智能合约，并获得BTC在主链上；

7、双方资产置换完成；

哈希时间锁完全使用合约交换跨链资产，无需担心中心化风险，但哈希时间锁定机制只能交换主侧链现有资产，不能转移资产对另一个链的价值。 目前的比原链哈希时间锁定机制并没有集成到接口中，普通用户使用起来还是有一定的难度，还需要对产品做进一步的完善。

跨链前景

Bystack的跨链技术正在如火如荼的完善中。 通过跨链技术，我们可以充分发挥侧链的高性能优势，让各种资产在侧链上流通，形成各种应用。

另外，跨链技术的成熟，除了我们自己的主侧链，我们也可以在比原链和其他区块链的跨链上使用这个技术，将其他区块链的资产全部转移到比原链上，从而实现比原链资产多元化的目标。