造成目前區(qū)塊鏈應用項目無法大規(guī)模落地的一個重要瓶頸就在于公鏈項目的可擴展性有限，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)塊鏈應用項目無法大規(guī)模落地的一個重要瓶頸就在于公鏈項目的可擴展性有限，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”可謂是公鏈項目的阿克琉斯之踵。而事實上，“不可能三角”是針對單個公鏈項目而言的。區(qū)塊鏈分層模型正是致力于通過重新設計技術架構，以期突破“不可能三角”問題。

Layer 1層鏈上改進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層上能夠改進的方向非常明確但相對有限，Layer2層是未來區(qū)塊鏈擴容的主力方向。而跨鏈是Layer2層上最具前景的區(qū)塊鏈擴容方案。

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

【核心觀點】

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

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

Polkadot中驗證人是一個高權限又中心化的角色，存在中心化風險。分布式秘鑰控制對智能合約的實現要求較高，現階段智能合約無法實現分布式運算和多觸發(fā)機制。

Polkadot白皮書對于細節(jié)性的實現邏輯還未展開和進行可行性的驗證。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實現的難度。

公鏈項目的阿克琉斯之踵——“不可能三角”

造成目前區(qū)塊鏈應用項目無法大規(guī)模落地的一個重要瓶頸就在于公鏈項目的可擴展性有限，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、可擴展性三個屬性，區(qū)塊鏈系統(tǒng)在去中心化、安全性、可擴展性三個屬性中必須有所取舍，劃分出優(yōu)先級，或者達到動態(tài)最優(yōu)。“不可能三角”可謂是公鏈項目的阿克琉斯之踵。

“不可能三角”理論

圖片來源：算力智庫研究院

區(qū)塊鏈擴容方案——分層模型

事實上，“不可能三角”是針對單個公鏈項目而言的。區(qū)塊鏈分層模型正是致力于通過重新設計技術架構，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(數據傳輸層)、Layer 1(底層賬本層)和Layer 2(應用擴展層)。

區(qū)塊鏈分層模型

圖片來源：算力智庫研究院

Layer1層鏈上改進是將區(qū)塊鏈技術底層賬本和上層應用分離，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層鏈下改進是基于區(qū)塊鏈的底層賬本技術之上的應用型擴展，重心放在性能和安全上，對去中心化有所取舍。

Layer 2層——區(qū)塊鏈擴容的主力方向

Layer1層主要通過網絡層的驗證機制改進、數據層的數據區(qū)塊大小調整、鏈式結構的優(yōu)化以及共識機制改進等方法來提升性能。整體而言，Layer1層上能夠改進的方向非常明確但相對有限，Layer 2層才是未來區(qū)塊鏈擴容的主力方向。Layer2層的改進方案主要包括側鏈/跨鏈、狀態(tài)通道、Plasma等等。

Layer 2層改進方案

圖片來源：算力智庫研究院

跨鏈：Layer 2層上最具看點的區(qū)塊鏈擴容方案

跨鏈是Layer2層上最具看點的區(qū)塊鏈擴容方案?？珂準欠褐竷蓚€或者多個不同鏈上的資產和狀態(tài)，通過一個可信機制，互相轉移，互相傳遞，互相交換。跨鏈本質上是一套鏈和鏈之間的清算機制。

當前跨鏈解決方案的技術難點主要集中在以下兩個方面：

跨鏈交易驗證問題

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

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

跨鏈事務管理問題

跨鏈交易往往包含多個子交易，由此構成一個事務?？珂準聞展芾碜钚枰鉀Q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總量不會因為跨鏈而減少或增多。

目前，常見的跨鏈事務管理解決方案主要采用哈希時間鎖技術，典型代表是閃電網絡。

整體而言，目前主流的跨鏈技術主要包括四大類，分別是公證人機制、哈希鎖定技術、側鏈/中繼技術、分布式私鑰控制。

圖片來源：算力智庫研究院

Polkadot：中繼技術

Polkadot是一個異構的多鏈系統(tǒng)，由多條異構的區(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絡中交互操作，允許去信任地相互訪問各區(qū)塊鏈。在Polkadot結構中，收集人負責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責驗證該鏈的驗證人，驗證通過后，路由轉發(fā)交易給目的鏈。

Polkadot系統(tǒng)結構

圖片來源：Polkadot

Polkadot通過多種角色的劃分與分組來實現去信任的驗證機制，基本角色劃分如下：

驗證人：參與記賬共識，并且驗證平行鏈上的數據;

提名人：為驗證人提供押金和信用背書;

收集人：采集平行鏈上的數據并且提交給驗證人;

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

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

萬維鏈的鎖定賬戶機制采用多方安全計算和門限密鑰共享技術生成鎖定賬戶，將原鏈上的數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行去中心化的控制和操作。只要把別人的資產發(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現。

萬維鏈模型圖

圖片來源：萬維鏈

Polkadot vs 萬維鏈

算力綜評

Polkadot中驗證人是一個高權限又中心化的角色，如何監(jiān)督舉報驗證人，防止收集人與驗證人的合謀等諸多細節(jié)問題需要精心設計。分布式秘鑰控制對智能合約的實現要求較高，現階段智能合約無法實現分布式運算和多觸發(fā)機制。

Polkadot白皮書對于細節(jié)性的實現邏輯還未展開和進行可行性的驗證。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實現的難度。

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