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2018 年 8 月1跨链技术研究报告2018 年 11 月目录1. 行业综述 - 31.1 行业背景 - 31.1.1 区块链生态现状 - 31.1.2 互操的区块链系统 - 61.2 跨链技术发展现状 - 72. 跨链简介 - 92.1 跨链的表现形态 - 92.2 跨链的作用体现 - 122.3 跨链技术的问题 - 133. 跨链技术机制 - 153.1 公证人机制 - 163.1.1 中心化或多重签名公证人机制 - 163.1.2 去中心化交易协议 - 183.2 哈希锁定 - 203.3 侧链/中继 - 223.4 分布式私钥控制 - 234. 跨链项目分析 - 244.1 瑞波-Interledger Protocal - 244.1.1 ILP 简介 - 244.1.2 核心及应用场景 - 254.2 中继-BTC Relay - 274.2.1 工作原理 - 274.2.2 应用场景 - 282跨链技术研究报告2018 年 11 月4.3 中继-Cosmos - 294.3.1 技术设计 - 294.3.2 连接以太坊网络 - 314.3.3 Cosmos 特点 - 344.4 中继-Polkadot - 354.4.1 技术与治理 - 354.4.2 Polkadot 特点 - 384.5 分布式私钥控制-Wanchain - 394.5.1 技术特征 - 404.5.2 应用场景 - 424.6 哈希锁定-Lighting Network - 435. 跨链技术应用场景 - 445.1 跨账本结算 - 445.2 去中心化交易所 - 455.3 跨链钱包应用 - 455.4 跨链预言机 - 455.5 资产跨链交易 - 465.6 跨链资产抵押 - 466. 跨链技术发展与期望 -476.1 跨链发展现状 - 476.2 区块链发展的两个方向 - 486.2.1 单链树状 - 486.2.2 多链网状 - 497. 风险提示 - 503跨链技术研究报告2018 年 11 月1. 行业综述跨链技术是指能够将特定区块链上的资产转换成另一条区块链上的资产，从而所实现链与链之间价值流通的技术。简单的理解，跨链技术是一种不同资产持有人的链上兑换行为，这个过程并不改变每一条链上的资产总额。与交易所提供的币币交易服务类似，都是不同数字货币之间的兑换，但交易平台中的兑换并没有在链上进行。1.1 行业背景从中本聪发布白皮书比特币：一种点对点的电子现金系统，到如今比特币的诞生至今已有十个年头。早期它只是极客们相互转账的玩物，到现在演变成了千万用户的庞大生态。区块链技术也从最初的 1.0 向着 3.0 的概念演进，从最简单的点对点支付、到智能合约的部署应用，从数字资产的发行向着全行业包括存储、游戏、物联网、人工智能等领域广泛铺设。为满足行业的需求，越来越多的技术构想被应用到了区块链的场景中，跨链、侧链、DAG、分片等技术也发挥了他们重要的价值。1.1.1 区块链生态现状现如今，区块链已经从一项技术演变成一个行业，其发展也经历了由 1.0 到 2.0的过渡。在区块链 1.0 阶段，其特点是以比特币、莱特币为代表的分布式数据库账本实现了不可篡改的点对点转账功能，尽管功能较为简单，但是在支付领域的4跨链技术研究报告2018 年 11 月币种无论是市值还是应用都占据了大半壁江山。在区块链 2.0 的时代，由以太坊引领的图灵完备的智能合约平台引领了 2017 年的一波超级大牛市，借此机会区块链市场迎来了公链竞争的时代。在 ETH 之后，像 EOS、ADA、AE 等号称区块链 3.0 的公链在性能上做出了改善，并且在 POW之外，应用了多种共识算法。随着更多公链技术的成熟，DAPP 的开发也不断落地。很多 DAPP 已经有了很高的日活，这方面最成熟的两条公链是 ETH 与 EOS，另外还包括 NAS 与 NEO 以及 LOOM 等侧链。5跨链技术研究报告2018 年 11 月随着公链数量的增多，区块链 2.0 时代的问题也逐渐暴露出来。在目前数字货币项目中，市值排名前十的的币种只有 USDT 不是以公链的性质存在，而市值前 20的币种中，BNB 也推出了自己的公链计划。而这之后，几乎大多数项目都是以一条独立链的形态存在，每一条链都有自己的用户群体，链与链之间缺乏价值传递的通道。作为一个比特币的用户，只能在比特币的链上使用比特币，无法向以太坊区块链上转账。区块链的用户被分离成了一座座孤岛，链与链的价值无法传递，不利于整个生态形成庞大的网络效应，阻碍了行业的发展。6跨链技术研究报告2018 年 11 月1.1.2 互操的区块链系统互联网技术，使得精心管理的计算机群能够相互通信，并且处于全世界的设备能够相互操作。正是因为这种“互操性”，使得世界成为了一个整体，逐渐形成了一个庞大的网络效应。实现互操性，互联网具有以下几个特点：生存性：即使单个网络或网关失联，互联网通信必须能够继续进行；能够支持多种类型的通信服务（不同速率、时延和可靠性需求）；能够接入和整合多种不同的网络。而上一个章节中所讲到的区块链技术，正在被多个主链所形成的独立生态割裂开来，分割的生态无法让区块链的用户连成一个整体，也就不利于网络效应的生成。7跨链技术研究报告2018 年 11 月如果区块链技术想要成为未来全球商业和价值分布式网络的基本组成部分，那么它的体系结构也必须满足互联网体系结构相同的基本目标。如果区块链系统和技术能够成为未来全球经济的重要基础设施，那么区块链系统间互操作性将是一个核心需求。而一个可互操的区块链系统需要具备如下特征：由可区分的区块链系统组成，每个系统代表一个分布式数据账本；交易可以跨多个区块链系统执行；一条区块链中记录的数据，能够被另一个可能的外部交易以语义兼容的方式访问和验证。互联网的目标是支持具有不同需求的多种类型服务；而在区块链网络中，这一目标可被重新解释为支持具有不同共识算法、吞吐量以及延时特征的多种区块链系统。当涉及到需要接入多种不同区块链系统时，跨链技术将多条独立的主链之间的价值传递联系起来，让各个链上的应用、用户整合到一起，真正发挥区块链的规模效应与网络效应。1.2 跨链技术发展现状根据 TokenClub 行情板块收录的跨链币种显示，目前共收录 15 中与跨链技术相关的币种，总市值达 93.42 亿元。实际上，与跨链相关的技术并不仅仅局限于这些。除了板块中我们所熟悉的 XTZ、HC、ELF 等项目，像 XRP、XLM 等支付网关，未上线或不具备投机价值的 Lighting Network、Polkadot、Cosmos 等项目。8跨链技术研究报告2018 年 11 月区块链行业中，跨链技术并不是一个很新的概念，在 2012 年，Ripple 就提出了跨账本互操作协议。随后在 2014 年，blcokstream 提出了楔入型侧链的概念，使得比特币及其他数字资产在多个区块链之间转移，即用户在使用他们已有数字资产的情况下可以访问多个区块链。2015 年，Lighting Network 提出了基于htlc 的链下支付通道方案，2016 年 btc-relay 提出实现比特币和以太坊跨链的中继方案。2017 年，在这轮 ICO 行情中 Comos 与 Polkadot 等知名跨链项目开始启动，提出跨链网络基础平台的建设方案。9跨链技术研究报告2018 年 11 月2. 跨链简介跨链技术打通了链与链之间价值传递的障碍，本质上来说就是实现了两条链上的货币资产进行兑换。可以将跨链技术类比成一个链上的交易所，中心化的交易所容易引发信任危机，因此通过一条公有链所提供的跨链技术服务就可以解决信任问题。2.1 跨链的表现形态总得来说，跨链技术主要有以下两种表现形态：链间资产互换：即两条链上的资产进行互换，在这个过程中并不增加与改变两条链上的资产总值。链上的资产互换与中心化交易所中的币币兑换类似，但是这个过程却是在链上进行。加入 A、B 二人想进行数字资产的交换，又不想在中心化交易所进行，A 只需要把 X 链上的资产转移到 B 的 X 链的地址中，而 B 则是把 Y链上等值的资产转移到 A 的地址中即可。这个过程又会产生一个问题，如果 A 进行了转账，而 B 反悔了怎么办？这就需要用到跨链技术，通过系统的撮合，使得地址上的两笔转账同步进行，即如下图所示：