TX Labs 李步天

我國區(qū)塊鏈技術(shù)經(jīng)歷了十幾年的深入開發(fā),已經(jīng)建立起具備各種特性、廣泛應(yīng)用于不同工作環(huán)境的區(qū)塊鏈體系。但由于國際間區(qū)塊鏈體系的不兼容性以及鏈與鏈之間的高度異構(gòu)性，造成了區(qū)塊鏈之間的數(shù)據(jù)價值傳遞、信息傳輸?shù)确矫娴目萍颊系K。而國際區(qū)塊鏈的跨鏈發(fā)展，也正是促進了區(qū)塊鏈技術(shù)互連與貫通、提高了區(qū)塊鏈技術(shù)互操作度和擴展能力的關(guān)鍵措施。關(guān)于區(qū)塊鏈間跨鏈信息技術(shù)交互難的問題，文章對區(qū)塊鏈的跨鏈信息技術(shù)的發(fā)展趨勢與現(xiàn)實應(yīng)用展開研究，著重介紹了區(qū)塊鏈跨鏈的技術(shù)原理，剖析了當前跨鏈信息技術(shù)中存在的科技困境，總結(jié)了當前跨鏈信息技術(shù)的安全風險與現(xiàn)實應(yīng)用領(lǐng)域，論述了當前跨鏈信息技術(shù)中存在的挑戰(zhàn)與未來的科技發(fā)展走向。

在科學技術(shù)發(fā)展的帶動下，區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用范圍也在不斷地延伸，區(qū)塊鏈所存在的問題也暴露了出來。當前，區(qū)塊鏈系統(tǒng)中都是異構(gòu)的，并且相互之間沒有聯(lián)系，這樣一來，導致大量的區(qū)塊系統(tǒng)成為了價值孤島，每個區(qū)塊鏈之間無法進行有效的價值交流，這也嚴重制約了區(qū)塊鏈功能拓展和未來的發(fā)展。本文通過闡述當前區(qū)塊鏈跨鏈技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用情況，在研究過程中剖析跨鏈技術(shù)在發(fā)展過程以及跨鏈方面存在的主要問題，旨在為區(qū)塊鏈技術(shù)人員提供有價值的參考，以此來推動區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展。

1 區(qū)塊鏈跨鏈技術(shù)分析

1.1 跨鏈的產(chǎn)生

區(qū)塊鏈技術(shù)的高速發(fā)展，導致各區(qū)塊鏈項目之間對技術(shù)要求不斷提高，對區(qū)塊鏈技術(shù)中跨鏈交互的發(fā)展有著一定推動作用。而區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域在交付管理能力和可擴展性等領(lǐng)域也一直影響著區(qū)塊鏈大規(guī)模的實施使用。怎樣攻破基礎(chǔ)公鏈特性和能力障礙，完成高吞吐量與跨鏈互操作性于一身的區(qū)塊鏈體系就成了當前區(qū)塊鏈領(lǐng)域研發(fā)的重心。在服務(wù)特性層面，隨著區(qū)塊鏈從單鏈逐步快速發(fā)展為多鏈整合，在進行了對原有的工作量證明與共識機理的逐步完善和優(yōu)化之后，在比特幣和以太坊的基本框架上，產(chǎn)生出了以實用的拜占庭容錯方法和委任權(quán)益證認識計算為內(nèi)核的聯(lián)盟鏈和辦公鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而完成了TPS(系統(tǒng)每秒辦理的業(yè)務(wù)數(shù))由個位數(shù)飛躍到百萬級的技術(shù)突破，但是，一定程度上也弱化了區(qū)塊鏈技術(shù)“去中心化”的特點；所以，在實際當中使用區(qū)塊鏈技術(shù)要堅持去中心化的設(shè)計理念，保持教好的服務(wù)交付性能。在服務(wù)功能上，區(qū)塊鏈技術(shù)的創(chuàng)新研究、智慧合約的不斷完善和優(yōu)化，同時在數(shù)字化時代發(fā)展影響下，大部分的公司級的商業(yè)區(qū)塊鏈建設(shè)項目已經(jīng)建立并成功執(zhí)行。這樣一來，為一些規(guī)模較大、涉及內(nèi)容較多的垂直辦公鏈帶來更新的基礎(chǔ)設(shè)施以及業(yè)務(wù)體系。為推動區(qū)塊鏈項目在不同領(lǐng)域的有機結(jié)合，提高區(qū)塊鏈間的互聯(lián)互通，實現(xiàn)業(yè)務(wù)和利益之間的自由土地流動，部分公司為了提高自身的業(yè)務(wù)能力和利益，對跨鏈交互技術(shù)需求非常迫切，這也就延伸出了跨練技術(shù)。

1.2 跨鏈技術(shù)的發(fā)展歷程

跨鏈技術(shù)最早在比特幣出現(xiàn)時就已經(jīng)得到了初步發(fā)展，此時正在致力于從單鏈擴展到中鏈與跨鏈平臺的多鏈共管的研發(fā)中。區(qū)塊鏈的初期發(fā)展中，區(qū)塊鏈都是以單鏈的形態(tài)存在并發(fā)展的，而且因為單鏈優(yōu)化和信息化改進的特點，因此處理起來非常麻煩，甚至是完全不可能的。在實際中使用要求跨鏈技術(shù)開發(fā)到真正使用的發(fā)展歷程中，在實現(xiàn)區(qū)塊鏈互操作性、信息交換性能以及可擴展性等方面，均實現(xiàn)了一定的重大突破。目前，學者們正在圍繞著命名技術(shù)、身份驗證與通信協(xié)議、跨鏈事務(wù)一致性管理等領(lǐng)域，展開更深入的探討和深入研究[1]。

1.3 跨鏈技術(shù)的類型

按照交換鏈的不同類型和交換鏈的核心技術(shù)，把交換鏈的相互作用方式分成了均勻鏈和非均勻鏈。在網(wǎng)絡(luò)拓撲機理、安全機理、一致性算法、塊形成和驗證邏輯等方面都是相同的，所以，異構(gòu)鏈間的跨鏈交換也比較簡單。但是，在實際使用中，越來越多的問題是通過不均相鏈內(nèi)部的各種相互作用展開的。不均相鏈和網(wǎng)絡(luò)的拓撲構(gòu)造之間存在著巨大的差別，導致不均相鏈內(nèi)部的相互作用越來越復雜。在當前，無論是等距的同構(gòu)鏈跨鏈或是異相鏈跨鏈，所需要處理的最基本的問題就是鏈間資產(chǎn)的相互轉(zhuǎn)換與資本的兌換。在具有跨鏈交換的原子性下，當目標鏈中的所有資產(chǎn)都被鎖定時，交換資產(chǎn)被重置為與目標鏈中的固定資產(chǎn)等價的價值，從而實現(xiàn)對鏈上的交換價值，或者由于交換而導致鏈上固定資產(chǎn)數(shù)量的變化。資產(chǎn)交換是指固定資產(chǎn)的交換，在每一個固定資產(chǎn)鏈中保持一定數(shù)量的固定資產(chǎn)。同步改變交互鏈間對鏈上資源的使用權(quán)，并以此實現(xiàn)在區(qū)塊鏈內(nèi)資源交換的目的。目前，在異構(gòu)鏈上的跨鏈方式大致包括了區(qū)塊監(jiān)聽、不直接交換以及與第三方協(xié)作交換。

2 跨鏈技術(shù)的困境

通過建立和實施多個區(qū)塊鏈項目，以促進各行業(yè)區(qū)塊鏈項目的聯(lián)合開發(fā)，克服不同基本區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)的互操作性、不同類型結(jié)構(gòu)的相互識別、不同類型接口協(xié)議的互操作性，互操作性和訪問問題在不同安全方法和不同服務(wù)方法的影響下，跨鏈項目逐漸形成了當前區(qū)塊鏈技術(shù)的主要突破領(lǐng)域。鑒于跨鏈的技術(shù)研發(fā)起步相對較晚，以及目前中國區(qū)塊鏈的跨鏈技術(shù)研發(fā)還處在萌芽狀態(tài)，面對的各大風險問題，跨鏈技術(shù)的研究與開發(fā)還存在著不同的發(fā)展困境，主要表現(xiàn)在如下一些領(lǐng)域。

2.1 跨鏈事務(wù)管理問題

跨鏈技術(shù)在進行鏈內(nèi)的轉(zhuǎn)讓與交換的處理過程中需要避免“雙花”現(xiàn)象，即使交換可以同時進行或同時失效，也要確保鏈內(nèi)交換雙方的賬冊數(shù)據(jù)同時變更且保證跨鏈業(yè)務(wù)的統(tǒng)一性。在一個跨鏈交易中通常涉及許多子交易，由這些子交易一同組織其一項業(yè)務(wù)，但是不同的子交易都是相對獨立的運行在不同的區(qū)塊鏈體系，處理跨鏈事務(wù)的工作人員會保證每個子交易完成之后，子交易依然能夠順利進行，若是其中一個子交易出現(xiàn)失誤，便要回滾并撤銷上一個的交易。因此，處理跨鏈事務(wù)的工作人員在進行跨鏈交易時要保證交易的成功原子性，這也是跨鏈服務(wù)中亟待解決的技術(shù)難題。

2.2 跨鏈交易驗證問題

跨鏈交易過程認證制度一般分為兩個層面:首先是確保了交易的成功和順利通過了區(qū)塊鏈賬本；其次，許多連鎖買賣方在處理連鎖買賣之后能夠確認買賣的合法化與有效率。而在區(qū)塊鏈體系中，為保證數(shù)據(jù)的絕對安全，目前“區(qū)塊頭+SPV”方法仍然是最常用的跨鏈交換檢驗方式。

2.3 跨鏈交易性能問題

區(qū)塊鏈交易處理能力和安全性，一直都是區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)中努力攻克的技術(shù)問題。然而在區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)實現(xiàn)一致的過程中，面臨去中心化、穩(wěn)定性和安全的不可能三角現(xiàn)象，使得區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)可以同樣滿足它們的兩個。雖然當前有些區(qū)塊鏈方案已經(jīng)可以完成百萬量級的TPS，但都只能在一些驗證節(jié)點的前提條件下才能完成，并且還削弱了整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)去中心化的特征。隨著跨鏈交換的發(fā)展，跨鏈交換對并發(fā)運行速度的要求也更加嚴格，間接的影響了跨鏈交換的并發(fā)性能與安全性，都成為了跨鏈技術(shù)中急需克服的技術(shù)難題。

2.4 鎖定資產(chǎn)管理問題

鎖定資金管理能夠?qū)崿F(xiàn)鏈中資金的鎖住與凍結(jié)，為區(qū)塊鏈中資金的鎖定與開放創(chuàng)造了條件，也能夠更高效的控制所有交易賬戶，從而保護鎖定資金的私密性與交易過程的安全性，并降低了交易過程中發(fā)生的雙花風險。目前，財產(chǎn)鎖定模式主要分為智能合同模式、單一保管人方式以及聯(lián)盟鏈的方式。但是，由于申報方式以及申請領(lǐng)域的重大局限，所以跨產(chǎn)業(yè)鏈方式在財產(chǎn)鎖定模式領(lǐng)域還有待繼續(xù)開展創(chuàng)新和探索。

2.5 多鏈協(xié)議適配問題

跨鏈技術(shù)是加深區(qū)塊鏈技術(shù)在業(yè)務(wù)層面應(yīng)用的主要推物。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上如何實現(xiàn)像因特網(wǎng)那樣的信息交互服務(wù)，就需要通過跨鏈網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通、多鏈互存的信息生態(tài)系統(tǒng)。而目前，進行多鏈的信息交流可以通過從自主兼容性和被動兼容性兩個方面進行技術(shù)突破，來緩解多鏈的信息適配難題。主動式兼容性則是在已有的異構(gòu)區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上，進一步發(fā)展底層跨鏈操作系統(tǒng)，即在區(qū)塊鏈的實際應(yīng)用上，發(fā)展適用于所有環(huán)境下的跨鏈技術(shù)，從而完成跨環(huán)境的數(shù)據(jù)與價值傳遞。而被動兼容性則是從基礎(chǔ)操作系統(tǒng)開始，首先構(gòu)建好的跨鏈操作系統(tǒng)之后，可以在基本操作系統(tǒng)來改善當前區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)的發(fā)展，同時利用多個連接口來進入到區(qū)塊鏈操作系統(tǒng)，以此完成全系統(tǒng)的跨鏈業(yè)務(wù)目標。

2.6 跨鏈安全保障問題

跨鏈的安全情況也是判斷跨鏈系統(tǒng)是否正常工作的核心。區(qū)塊鏈技術(shù)雙方在實現(xiàn)了跨鏈交換之后，怎樣保證雙方系統(tǒng)的安全性就成為了跨鏈科技的一個難點。目前人們一般從適當分離、檢查安全性事件兩個角度加以思考。適當分離一般是為防止在同一條鏈路上遭到入侵后干擾整條跨鏈網(wǎng)絡(luò)的正常工作，并盡可能保證鏈路間的獨立性；檢查安全性事件則主要是利用具備監(jiān)測惡意攻擊能力的第三方節(jié)點來管理跨鏈路業(yè)務(wù)，使整個跨鏈網(wǎng)絡(luò)具備了類似防火墻的作用?？珂溌钒踩Ｗo技術(shù)也是對跨鏈網(wǎng)絡(luò)日益關(guān)注的重要技術(shù)研究熱點，同時也是對跨鏈網(wǎng)絡(luò)的重要保護盾，仍有待繼續(xù)研究和不斷完善。

3 區(qū)塊鏈跨鏈技術(shù)應(yīng)用及安全性分析

3.1 跨鏈技術(shù)的應(yīng)用

跨鏈技術(shù)目前已經(jīng)取得了諸多的研究成果，如在跨鏈的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)協(xié)同、資產(chǎn)流通等多個方面都已經(jīng)深入應(yīng)用，同時在分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的交易、金融服務(wù)等多個領(lǐng)域都得到了創(chuàng)新性發(fā)展[2]。

國內(nèi)對跨鏈技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用也傾注了巨大的人力、物力，并提供了廣泛先進的技術(shù)服務(wù)?？珂溈茖W技術(shù)正進入發(fā)展高潮，跨鏈科學技術(shù)的實踐應(yīng)用正呈井噴式發(fā)展。

目前，跨鏈技術(shù)已經(jīng)在跨鏈的五大平臺上得到了發(fā)展，能夠解決跨鏈系統(tǒng)內(nèi)外連接困難的問題，也極大地推動了跨鏈技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展?；趨^(qū)塊鏈模型的不同標準，把跨鏈技術(shù)分成了不同的類型。

3.2 跨鏈安全性分析

跨鏈技術(shù)提出了一種交互需求，以滿足塊鏈和跨鏈交互的需要。因此，跨鏈技術(shù)的魯棒性必須與實際應(yīng)用中遇到的各種安全問題密切相關(guān)。然而，目前支持數(shù)據(jù)鏈路通信的許多交叉連接協(xié)議仍處于研究和開發(fā)階段，尚未得到廣泛的認可。因此，對集群鏈中常見的安全問題進行分析，有助于改善跨集群鏈技術(shù)的安全漏洞。

4 區(qū)塊鏈跨鏈技術(shù)的挑戰(zhàn)與前景

跨鏈技術(shù)已成為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)化、建設(shè)有價值的高速公路網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，是促進中國跨境價值鏈全面開發(fā)的重要驅(qū)動方式。隨著區(qū)塊鏈勘探領(lǐng)域的開發(fā)，今后還將產(chǎn)生區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)。集群鏈的多樣性，也將使得人們對跨鏈創(chuàng)新的要求提高，但跨鏈創(chuàng)新的實際應(yīng)用并不會僅限于交易。而在未來，隨著集群信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，著重探討和發(fā)展基于網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口通訊方法，從而建立集群網(wǎng)絡(luò)，并進行各個群體間的通訊，將成為當前跨鏈信息技術(shù)的主要趨勢。

4.1 跨鏈技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

當前，區(qū)塊鏈系統(tǒng)當中存在的主要問題是操作性不足。因此，跨鏈技術(shù)要能夠滿足不同區(qū)塊鏈的要求，注重跨鏈操作的便捷性和安全性。當前，跨鏈技術(shù)的實現(xiàn)程度較低，依然處于初期探索階段，缺少統(tǒng)一的標準和體系來規(guī)范跨鏈技術(shù)。在未來的發(fā)展中，跨鏈技術(shù)還會面對各種新的挑戰(zhàn)和問題。為了能夠體現(xiàn)跨鏈的價值，可以通過購買區(qū)塊鏈系統(tǒng)，確保操作系統(tǒng)能夠支持互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP 協(xié)議[3]。

4.2 跨鏈技術(shù)的發(fā)展前景

近年來，區(qū)塊鏈技術(shù)仍然是一個熱點，世界各國紛紛將區(qū)塊鏈提升到國家戰(zhàn)略的高度，努力抓住區(qū)塊鏈創(chuàng)新發(fā)展的高點。目前，在政府支持下，以及在應(yīng)用需求日益增長的背景下，集群鏈被看作是新一代的通信基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵部分?？缂夹g(shù)鏈將與大眾的科技鏈相結(jié)合，并繼續(xù)尋求創(chuàng)新和發(fā)展。而目前，跨鏈領(lǐng)域已步入了新的研發(fā)高潮，而未來的研發(fā)重心也將聚焦在跨鏈架構(gòu)、多協(xié)議互聯(lián)、跨鏈數(shù)據(jù)安全保障、跨鏈協(xié)議鏈的應(yīng)用、協(xié)議的一致性、跨鏈入服務(wù)的管理效率等領(lǐng)域展開更廣泛和深度的研發(fā)與探討，將逐步突破新一代互聯(lián)、可信、高效的技術(shù)瓶頸，支持跨鏈應(yīng)用領(lǐng)域的場景，實現(xiàn)跨鏈塊的溝通與協(xié)作，形成更具發(fā)展前景和活力的商業(yè)模式，開啟了鏈間互聯(lián)的千載難逢的時代。

5 結(jié)論

區(qū)塊鏈具有各方共識、去中心化數(shù)據(jù)、印章證明、高可溯源度等優(yōu)勢。在數(shù)字貨幣領(lǐng)域，供應(yīng)鏈管理、貿(mào)易照管、信用安全等機會有很多。隨著區(qū)塊鏈科技的持續(xù)發(fā)展與不斷創(chuàng)新，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的區(qū)塊鏈項目。為了打造不同地域、價值和價值表現(xiàn)更好的區(qū)塊鏈，不同的區(qū)塊鏈技術(shù)將會越來越成為區(qū)塊鏈行業(yè)關(guān)注的焦點。對于區(qū)塊鏈技術(shù)來說，還需要進一步深入提升，以實現(xiàn)更多跨鏈應(yīng)用領(lǐng)域的場景。

引用

[1] 孫浩,毛瀚宇,張巖峰,等.區(qū)塊鏈跨鏈技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用[J].計算機科學,2022,49(5):287-295.

[2] 何帥,黃襄念,陳曉亮.區(qū)塊鏈跨鏈技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用研究綜述[J].西華大學學報(自然科學版),2021,40(3):1-14.

[3] 孫毅,范靈俊,洪學海.區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用:現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J].中國工程科學,2018,20(2):27-32.