摘要：在區塊鏈所面臨的諸多問題中，區塊鏈之間互通性極大程度的限制了區塊鏈的應用空間。是在以太坊基金會支持之下誕生并成長起來的，它被認為是區塊鏈上的第一個側鏈。它旨在解決當今兩大阻止區塊鏈技術傳播和接受的難題即時拓展性和延伸性。

在區塊鏈所面臨的諸多問題中，區塊鏈之間互通性極大程度的限制了區塊鏈的應用空間。對于公有鏈還是私有鏈來說，跨鏈技術就是實現區塊鏈價值的關鍵，是區塊鏈向外拓展和連接的橋梁。

目前主流的跨鏈技術包括：

公證人機制（Notary schemes）

側鏈/中繼（Sidechains/relays）

哈希鎖定（Hash-locking）

分布式私鑰控制（Distributed private key control）

各種跨鏈技術對比：

??早期跨鏈技術包括以瑞波和BTC Relay為代表，它們更多關注的是資產轉移；現有跨鏈技術以Polkadot和Cosmos為代表更多關注的是跨鏈基礎設施；新出現的FUSION實現了多幣種智能合約，是一種很有應用價值的公有鏈，在其上可以產生豐富的的跨鏈金融應用。

??早在2012年，瑞波實驗室提出Interledger協議旨在連接不同賬本并實現它們之間的協同。Interledger協議適用于所有記賬系統、能夠包容所有記賬系統的差異性，該協議的目標是要打造全球統一支付標準，創建統一的網絡金融傳輸的協議。

??Interledger協議使兩個不同的記賬系統可以通過第三方“連接器”或“驗證器”互相自由地傳輸貨幣。記賬系統無需信任“連接器”，因為該協議采用密碼算法用連接器為這兩個記賬系統創建資金托管，當所有參與方對交易達成共識時，便可相互交易。該協議移除了交易參與者所需的信任，連接器不會丟失或竊取資金，這意味著，這種交易無需得到法律合同的保護和過多的審核，大大降低了門檻。同時，只有參與其中的記賬系統才可以跟蹤交易，交易的詳情可隱藏起來，“驗證器”是通過加密算法來運行，因此不會直接看到交易的詳情。理論上，該協議可以兼容任何在線記賬系統，而銀行現有的記賬系統只需小小的改變就能使用該協議，從而使銀行之間可以無需代理銀行就可直接交易。

側鏈是以錨定某種原鏈上的代幣為基礎的新型區塊鏈，正如美金錨定到黃金。側鏈是連接各種鏈，其它區塊鏈則可以獨立存在。但是，現在側鏈很難做到在其上建立跨鏈智能合約，所以很難實現各種金融功能，這正是現有區塊鏈在股票、債券、衍生品等領域尚未取得進展的原因。

BTC Relay是在以太坊基金會支持之下誕生并成長起來的，它被認為是區塊鏈上的第一個側鏈。BTC Relay把以太坊網絡與比特幣網絡通過使用以太坊的智能合約連接起來，可以使用戶在以太坊上驗證比特幣交易。它通過以太坊智能合約創建一種小型版本的比特幣區塊鏈，但智能合約需要獲取比特幣網絡數據，這還比較難實現去中心化。BTC Relay進行了跨區塊鏈通信的有意義的嘗試，打開了不同區塊鏈交流的通道。

RootStock 是一個建立在比特幣區塊鏈上的智能合約分布式平臺。它的目標是，將復雜的智能合約實施為一個側鏈，為核心比特幣網絡增加價值和功能。RootStock實現了以太坊虛擬機的一個改進版本，它將作為比特幣的一個側鏈，使用了一種可轉換為比特幣的代幣作為智能合約的“燃料”。

元素鏈，元素鏈是Blockstream的開源側鏈項目，使用了比特幣雙向掛鉤技術，側鏈協議的目的是實現雙向錨定（Two-way Peg），使得比特幣可以在主鏈和側鏈中互轉。元素鏈給比特幣快速帶來許多創新技術，除了智能合約外，他還給比特幣快速帶來許多創新技術，包括私密交易、證據分離、相對鎖定時間、新操作碼、簽名覆蓋金額等等特性。這些技術可以被任意組合應用到任意側鏈中。

LISK，新一代的區塊鏈平臺，它把每個應用加到LISK的多帶帶側鏈上。用過比特幣和以太坊的朋友都知道，由于比特幣和以太坊只有一條主鏈，所有功能和數據都加入這條主鏈導致區塊快速膨脹，超大的區塊體積，超長的同步時間，這個一個很痛苦的經歷。Lisk的側鏈模式給在處理高交易量下如何解決網絡擁堵的問題提供了一種方法，用戶只有用到相關的應用時才需要下載對應的側鏈，大大減小了無效的同步數據，保持了整個Lisk網絡的高效運行，而且，Lisk網絡的速度隨著時間的推移會繼續加快，越顯示他的特別優勢。

Polkadot

Polkadot是由原以太坊主要核心開發者推出的公有鏈。它旨在解決當今兩大阻止區塊鏈技術傳播和接受的難題：即時拓展性和延伸性。Polkadot計劃將私有鏈/聯盟鏈融入到公有鏈的共識網絡中，同時又能保有私有鏈/聯盟鏈的原有的數據隱私和許可使用的特性，將多個區塊鏈互相連接。
在Polkadot看來，其它區塊鏈都是平行鏈，Polkadot為通過中繼鏈（relay-chain）技術能夠將原有鏈上的代幣轉入類似多重簽名控制的原鏈地址中，對其進行暫時鎖定，在中繼鏈上的交易結果將由這些簽名人投票決定其是否生效。它還引入了釣魚人角色對交易進行舉報監督。通過Polkadot可以將比特幣、以太幣等都鏈接到Polkadot上，從而實現跨鏈通信。

Polkadot目前還是以以太坊為主，實現其與私鏈的互連，并以其他公有鏈網絡為升級目標，最終讓以太坊直接與任何鏈進行通訊。

COSMOS

??Cosmos是tendermint團隊推出的一個支持跨鏈交互的異構網絡。Cosmos采用的Tendermint共識算法，是一個類似實用拜占庭容錯共識引擎，具有高性能、一致性等特點，而且在其嚴格的分叉責任制保證下，能夠防止懷有惡意的參與者做出不當操作。
??Cosmos上的第一個空間叫做"Cosmos Hub"。Cosmos Hub中心是一種多資產權益證明加密貨幣網絡，它通過簡單的管理機制來實現網絡的改動與更新，還可以通過連接其他空間來實現擴展。
??Cosmos網絡的中心及各個空間可以通過區塊鏈間通信（IBC）協議進行溝通，這種協議是針對區塊鏈網絡的，類似UDP或TCP網絡協議。代幣可以安全快速地從一個空間傳遞到另一個空間，兩者之間無需體現匯兌流動性。相反，空間內部所有代幣的轉移都會通過Cosmos 中心，它會記錄每個空間所持有的代幣總量。這個中心會將每個空間與其他故障空間隔離開。因為每個人都可以將新空間連接到Cosmos中心，所以Cosmos也可以兼容未來新的區塊鏈。

??這一架構解決了當今區塊鏈領域面臨的許多問題，包括應用程序互操作性、可擴展性、以及無縫更新性。比如，從 Bitcoind、Go-Ethereum、ZCash或其他區塊鏈系統中衍生出來的空間，都可以接入Cosmos中心。這些空間允許Cosmos實現無限擴展，從而滿足全球交易的需求。

??Lightning network閃電網絡提供了一個可擴展的bitcoin微支付通道網絡，它極大提升了比特幣網絡鏈外的交易處理能力。交易雙方若在區塊鏈上預先設有支付通道，就可以多次、高頻、雙向地實現快速確認的微支付；雙方若無直接的點對點支付通道，只要網絡中存在一條連通雙方的、由多個支付通道構成的支付路徑，閃電網絡也可以利用這條支付路徑實現資金在雙方之間的可靠轉移。
??閃電網絡的關鍵技術是HTLC哈希鎖定技術，基本原理如下：Alice和Bob可以達成這樣一個協議：協議將鎖定Alice的0.1 BTC，在時刻T到來之前（T以未來的某個區塊鏈高度表述），如果Bob能夠向Alice出示一個適當的R（稱為秘密），使得R的哈希值等于事先約定的值H(R)，Bob就能獲得這0.1 BTC；如果直到時刻T過去Bob仍然未能提供一個正確的R，這0.1 BTC將自動解凍并歸還Alice。

閃電網絡并不試圖解決單次支付的問題，其假設是單次支付的金額足夠小，即使一方違約另一方的損失也非常小，風險可以承受。因此使用時必須注意“微支付”這個前提。

??WanChain萬維鏈也支持主流公有鏈間的跨鏈交易，但首先需要完成在萬維鏈上的注冊，確保萬維鏈能夠對該鏈進行唯一識別。對于跨鏈交易，萬維鏈利用多方計算和門限密鑰共享方案。當一種未注冊資產由原有鏈轉移到萬維鏈上時,萬維鏈節點會使用一個基于協議的內置資產模板,根據跨鏈交易信息部署新的智能合約創建新的資產。當一種已注冊資產由原有鏈轉移到萬維鏈上時,萬維鏈節點會為用戶在已有合約中發放相應等值代幣,確保了原有鏈資產在萬維鏈上仍然可以相互交易流通。

??萬維鏈通過分布式的方式完成不同區塊鏈賬本的連接及價值交換。它采用通用的跨鏈協議以及記錄跨鏈交易、鏈內交易的分布式賬本，公有鏈、私有鏈還是聯盟鏈，均能接入萬維鏈，實現不同區塊鏈賬本的連接及資產的跨賬本轉移。
??但是，實現各種鏈映射到一條鏈上只是完成了第一步，如果上面的智能合約還是像現在的僅為交易觸發，智能合約沒辦法實現分布式運算和多觸發機制，那多幣種智能合約能實現仍然是相當有限的功能。

FUSION，各種加密資產可以通過分布式私鑰生成與控制技術被映射到FUSION公有鏈上。多種被映射的加密資產可以在其公有鏈上進行自由交互。實現和解除分布式控制權管理的操作稱為：鎖入（Lock-in）和解鎖（Lock-out）。鎖入是對所有通過密鑰控制的數字資產實現分布式控制權管理和資產映射的過程。解鎖是鎖入的逆向操作，將數字資產的控制權交還給所有者。

??由于各種資產映射到FUISON上，其原鏈上的功能喪失了，其主要屬性是金融價值。所以FUSION要做的是價值互聯網時代的金融，即加密金融。之所以叫加密金融是因為，各種加密金融的資產都是由私鑰控制的。
??FUSION (fusion.org)協議支持各種代幣之間的價值轉移的同時，在并行運算和多觸發機制方面進行了極大的革新，從而實現了高效率的、面向多幣種和多種觸發機制的增強型智能合約。
??FUSION通過多層共識機制和記賬節點分組，實現了一定的并行計算。多層機制使合約計算與計算結果的記賬分步完成，記賬節點分組使不同的智能合約由不同的記賬節點分組完成。
??FUSION想要做的加密金融合約還必須有多種觸發機制才能完成完整的金融功能。針對這一問題，FUSION引入了“先知”的功能。雖然這一功能已經被多次提出，但一直沒有很好的實現手段，這是由于智能合約每次加載相當浪費資源，也不現實。FUSION創造性的使用了“Calling list”機制將各種觸發條件與智能合約分開儲備，記賬節點只要加載觸發條件的列表即可，被觸發時才加載智能合約，這使各種交易觸發、時間觸發和事件觸發（包括鏈外數據觸發）可以寫到觸發列表里。

??價值互聯網如何能夠稱為“網”，而不是一組平行線，就需要各種跨鏈技術。但跨鏈交易只是對跨鏈最粗淺的要求，多幣種合約才是跨鏈的本質。另外，跨鏈使各種原鏈上的代幣被轉化為金融資產，而產生加密金融應用。但是要實現完事的金融功能，還需要對智能合約進行增強，并使用并行計算提高智能合約的效率，從而使加密金融能夠完成完整的金融功能，這是跨鏈技術的未來方向。