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什麼是跨鏈?跨鏈橋技術詳解,5種跨鏈類型及相關幣種介紹

跨鏈(Cross-Chain)即是容許加密貨幣資產,跨越不同的區塊鏈使用和保存。目前加密貨幣世界中通用的區塊鏈不止一條,除了最有名的區塊鏈比特幣和以太坊之外,各種大大小小的公鏈陸續冒出,當中不乏有潛力、越來越多人使用的公鏈,例如 Solana、Avalanche、Terra、Binance Smart Chain 等等。

但這些區塊鏈是獨立和互不相通的,例如在以太坊上的資產,若不使用跨鏈技術,就無法轉移到其他區塊鏈,如Binance Smart Chain上使用。因此,跨鏈技術就是為了方便不同公鏈資產及資訊能夠互相傳輸。

就像是回到一百年前,我們不能透過A銀行的憑證,去行使B銀行上的存款或信用額,但自從有了VISA、銀聯、SWIFT等各種跨銀行及國家的金融系統後,不同銀行之間的資金多少能夠有效互通。「跨鏈」正正是想辦法對接不同公鏈的新技術。

甚麼是跨鏈橋?

跨鏈橋是連接各個區塊鏈、進行資料和資產傳輸必備的「橋」,使得不同加密生態系統之間能夠進行互動,令不同的區塊鏈網路可以相互兼容。

這條「橋」不是物理意義上連接不同位置的伺服器,而是一些協議和技術,令到使用不同共識機制的區塊鏈間,能夠互相轉移資料和資產,例如將位於以太坊區塊鏈的ETH,轉移到Avalanche區塊鏈上成為wETH。

為什麼需要跨鏈?

當投資者在不同區塊鏈上進行投資、質押、GameFi等等活動時,會受限於不同區塊鏈使用的共識機制不同,無法整合資產。

若投資者需要進行資產整合或轉移,就需要跨鏈。隨著加密資產的興起,新興區塊鏈生態系統的數量和規模都急劇增加,投資者未必單一使用一條區塊鏈,跨鏈的需求便大大增加。

如何理解跨鏈技術?5種功能分類

跨鏈技術不一定由官方發起,可以存在公鏈官方推出的跨鏈技術,也可能有第三方提供的跨鏈技術。以跨鏈技術的功能來看的話,大致分為以下五種跨鏈技術功能:

跨鏈功能種類一、鏈對鏈橋:2條鏈間轉移資產

鏈對鏈跨鏈橋(Chain-to-Chain Bridge)主要作用是支援兩個主要區塊鏈之間的資產轉移。

例如 Polygon 官方推出的橋 PoS Bridge,主要支持以太坊和 Polygon 之間的跨鏈;Avalanche官方推出的 Avalanche Bridge,主要支援Avalanche和以太坊鏈 ERC-20 標準的跨鏈資產轉移。

跨鏈功能種類二、多鏈橋:任意鏈間轉移資產

多鏈橋(Multi-Chain Bridge)能夠跨多個區塊鏈轉移資產,可以被應用到任何Layer1 或Layer2 區塊鏈上。

例如:cBridge,能夠連接 Ethereum、Polygon network、xDai chain、Binance Smart Chain、Okex Chain、Arbitrum、Avalanche、Fantom、Heco,等等超過 9 條大型區塊鏈。

跨鏈功能種類三、專用橋:特定生態系統間轉移資產

專用橋(Specialised Bridge)專注在特定的生態系統,專門支援資產在特定區域之間的轉移。

由於這些橋的專用性,專用橋通常可以提供更快、更便宜的跨鏈服務。例如Hop Protocol 的跨鏈橋方案是Rollup-to-Rollup 的通用資產橋,專門實現 Layer 2 網路之間和以太坊主網之間的資產轉移。

跨鏈功能種類四、打包資產橋:打包轉移資產

打包資產橋(Wrapped Asset Bridge)專門用來將非原生資產轉移到不同的區塊鏈上,方法是在目標鏈上創建出打包資產(wrapped assets)。

例如用以太坊上的 Wrapped Bitcoin(WBTC)為例,就是由托管方持有BTC,再根據持有的BTC量,在以太坊上用ERC-20標準,鑄造WBTC。

跨鏈功能種類五、數據專用橋:跨多鏈任意傳輸數據

數據專用橋(Data Specific Bridge)是專門為跨多個區塊鏈傳輸任意數據而設計的互操作性協議,這些協議通常會成為dApps 的基礎層,令dApps 能夠實現跨鏈組合。例如 Celer 的Inter-chain Message Framework 和 IBC。

跨鏈技術有哪些?

以跨鏈核心技術來分類的話,目前最主要使用的跨鏈技術可以分為四種:

  • 公證人機制(Notary schemes)
  • 側鏈/中繼鏈(Sidechains / relays)
  • 哈希鎖定(Hash-locking)
  • 分佈式私鑰控制(Distributed private key control)

目前的跨鏈項目,大多使用上述這四種技術做為合約底層的基礎技術,以下將簡單介紹這四種技術以及各自的跨鏈方式。

跨鏈技術一、公證人機制:第三方確認資產轉移

公證人機制(Notary schemes)是通過尋找一個公正獨立的第三方來作為兩條鏈之間的中介,由公證人來協助驗證交易。

公證人會負責確認資產在兩條鏈上的狀況,並且傳遞資訊。例如當需要將 100 USDT 從以太坊轉到 BSC 時,公證人會確認這 100 USDT 的價值,並且把這項資訊轉傳到 BSC 上,確認 BSC 上收到 100 USDT。

第三方公證人,可以是中心化的存在,或者去中心化的節點,種類略分為以下三種:

  • 中心化公證人:選擇單一節點或是中心化組織作為公證人,不過公證人一旦受到攻擊或遭逢意外,就很容易停擺。
  • 多重簽名公證人:需要多位公證人,在所有公證人都完成簽名、達成共識之後,才能夠完成跨鏈,更加去中心化和安全。
  • 分佈式簽名公證人:需要多位公證人的參與。機制會隨機抽取部分公證人,並在公證人完成簽名後加密完成私鑰。這種機制涉及密碼學的公私鑰,所以比起多重簽名公證人機制,更加複雜和安全。

跨鏈技術二、側鏈/中繼鏈——接駁主鏈間轉移資產

側鏈(Sidechains):是依附在公鏈旁、一條規模較小的區塊鏈,可以將其視為公鏈的一個外置硬件。

側鏈能夠接收並讀取主鏈交易的資料與數據,並將透過「錨定」的方式鎖定要驗證的內容,並將側鏈&主鏈上的資產雙向錨定。當交易資料通過驗證,主鏈資產將被鎖定,然後在側鏈上釋放等額資產,原理頗像跨國的貨幣兌換。相反,當側鏈上的資產被鎖定時,主鏈上也會釋放相對應價值的資產。資產實際上並沒有被轉移,而是被鎖定和重新釋出。

中繼鏈(relays):中繼鏈與側鏈最大的差別,在於側鏈是依附在主鏈底下,與主鏈關係緊密;而中繼鏈則是與其他公鏈對等、平行,並不屬於任何公鏈。中繼鏈則類似公證人機制與側鏈結合,中繼鏈即可連接不同公鏈的資料調度中心,以第三方公證人的身份,驗證不同公鏈間的交易資料。在讀取和驗證公鏈上的資料後,中繼鏈鎖定原鏈上的資產,然後在目標鏈上釋出等值資產,達成資產錨定的功能,確保兩邊的交易資料對得上。

跨鏈技術三、哈希鎖定——私鑰函數轉移資產

哈希鎖定(Hash-locking)聽起來很難懂,但實際只是在跨鏈的模式上,多加了一重密碼學設計,以經過雜湊函數加密處理的驗證機制,去處理跨鏈資訊對接。運作流程如下:

1. 智能合約鎖定使用者在A鏈上的資產

2. 智能合約用隨機產生的數字和雜湊函數產生一組私鑰

3. 使用者於規定時間內,在B鏈上提供正確的私鑰

4. 智能合約在B鏈上釋放出相對應價值的資產,完成跨鏈。

如果交易失敗,或是未能在時間內提供正確的數字,A鏈上鎖定的資產會自動解鎖,返還給使用者。

跨鏈技術四、分佈式私鑰控制——多方分散保管私鑰

分佈式私鑰(Distributed private key control)運用用智能合約,投射原鏈上的資產到其他不同的鏈上,同時產生一組控制這些資產的私鑰。

這份私鑰會分散由不同的機構或節點保管,達成去中心化,保障資產安全。當使用者需要轉移資產到另一條公鏈時,就可以通過這組私鑰,在不同鏈上鎖定與解鎖和解鎖資產。

以資產轉移方式分類跨鏈技術

至於跨鏈的本質技術又如何,粗略可分為以下三類轉移資產的方式:

一、鎖定+重新鑄造

這個方式是鎖定原鏈上的資產,並且在目標鏈上重新鑄造資產,例如 Polygon 的 PoS Bridge、Avalanche 的 Avalanche Bridge (AB) 和 Wrapped BTC (WBTC) 等。

情況就像把你將貨幣A放在國家A的一個銀行金庫裡,而獲得存放認證後,就能在國家B換領同價值的貨幣B;當你再次需要動用貨幣A時,你只需要把國家B當中尚有的資金歸還,就可以重新使用國家A當中對等價值的貨幣。

二、銷毀+重新鑄造

這個方式是銷毀原鏈上的資產,並且在目標鏈上重新鑄造資產,例如Hop Protocol 和Across Protocol。

再以上述例子而言,就等於你先注銷國家A的貨幣,然後在國家B再申請同等價值的貨幣,然後回到A國家時則相反操作。

三、原子互換

至於所「原子互換」,則是更進一步,不需要像上述兩種方式般銷毀或是鎖定,直接透過已認證的智能合約機制,轉換兩種資產,也就是直接以A貨幣,換領B貨幣。

有哪些與跨鏈幣/相關加密貨幣?值得投資嗎?

市場上有不少技術人員看準跨鏈的未來大勢,已在積極開發各種跨鏈技術,而應運而生的,自然是各種跨鏈系統上的代幣。又有哪些「跨鏈幣」值得我們留意?

跨鏈幣/跨鏈相關幣種 1.MATIC(polygon)

Polygon 的前身是 MATIC Chain,是 Layer 2 的以太坊擴容方案,利用側鏈提供運算能力,以及Plasma框架和PoS驗證進行去中心化,為以太坊提供了擴展的彈性,相當於一個外掛硬件,幫助舒緩以太坊交易成本高和擁擠,做大以太坊的生態系統。而Polygon也有獨立於以太坊的獨立鏈。

MATIC 幣則是Polygon區塊鏈上的代幣,是一種ERC20格式的代幣,功能包括通過對 Polygon 改進提案 (PIP) 、進行投票來參與網絡治理、通過質押來提高安全性,以及支付交易手續費(gas fee)等等。

跨鏈幣/跨鏈相關幣種 2.NEAR

NEAR 的核心技術之一「彩虹橋」,正在於能夠連接了以太坊和 NEAR,令任何 ERC-20 資產或非同質化通證(NFTs)都可透過該工具在兩條鏈之間轉移。

另外,NEAR 還可以透過彩虹橋去行使以太坊上的合約,隨著Near的生態更加完備,其發行的代幣 NEAR 幣在去年2021年迎來的一波高漲。

跨鏈幣/跨鏈相關幣種 3.ONE

ONE幣是 Harmony 鏈的原生治理代幣,能夠用來支付 Harmony 鏈上的手續費、參與治理,以及在質押的過程當中維護 Harmony 鏈的日常運作。

Harmony 鏈的其中一項重點技術是跨鏈橋 Horizen Bridge,能夠以「模仿」ERC20的標準,以其自家的HRC20,實現以太坊及幣安智能鏈 BSC 資產的對接,即 ERC20/BEP20 標準均可以與 Harmony 之間的跨鏈轉換。

Horizen Bridge 的速度快,成本較以太坊來得低,就像一家高速有效的兌換店,能夠在不同的銀行之間自由轉換貨幣。因此該跨鏈橋自面世與運行後,一直被視為是現時跨鏈技術當中最有效的成員。

實際上與跨鏈技術相關的擴容及公鏈絕對不止上述的MATIC、NEAR及ONE,有無數解決方案試圖整合出更快速更有效的跨鏈系統。跨鏈世界的前景值得我們期待!

熱門跨鏈工具介紹:Multichain.xyz

Multichain.xyz 原身是 Anyswap,現時是主要針對支持以太坊虛擬機(EVM)的平台間的跨鏈工具。目前支援 Fantom、Ethereum、BSC、Polygon、Avalanche、Moonriver、Harmony、 Arbitrum 等合共 38 條區塊鏈上的超過1721種代幣的資產轉移

跨鏈需要動用到哪些錢包?

不少跨鏈工具和平台都支援Metamask、Wallet Connect和Coinbase Wallet錢包,例如Multichain.xyz、Hop、Polygon Bridge、Avalanche Bridge等。使用這些平台進行跨鏈,則需要預先安裝和註冊該平台支援的其中一個錢包。因此,跨鏈前需要查看所使用的跨鏈工具支援甚麼錢包。

此文同時刊登於每日幣研:什麼是跨鏈?跨鏈橋技術詳解,5種跨鏈類型及相關幣種介紹

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