深入理解跨链技术
在V神的论文中提到了四类跨链技术，实际上大类是三类，侧链和中继只有细微的差别：
- 公证人 notary
- 侧链 sidechain
- 中继 reply
- 哈希锁定 hash-locking
其中，公证人机制是最简单最常用的一种跨链技术。侧链和中继有很多相似的地方，只有一些微妙的地方稍有不同。哈希锁定很像闪电网络，且是相对来说更具有技术含量的一种方式，经过了数学的形式化证明，是经过论证的原子级交换模型。
当前围绕着区块链的讨论风口，主要围绕在公链竞争。而在未来发展，跨链会发挥更大的作用。同时，在区块链技术里，跨链是比较高阶的技术话题。所以本文会主要围绕着这四种原理做相应的解析，同时会稍稍举一对应的项目案例。
跨链的目标
简单列举几个要点如下：
- 资产的相互转换
- 原子交换：中间不能中断，同时发生，或者同时中断
- Oracle问题：链内部的信息是互通的，链看外面世界就很困难。以太坊可以知道自己的以太坊地址上的余额，事件，但外部世界很难知晓。需要一种机制：让链知道外面的世界。跨链Oracle: 身份证公有链。去读取某个人的身份，就需要跨链Oracle。链与链协同，互相读取信息。
- 资产质押：两个链之间协同，一条房地产链，一条数字货币链；在房地产链上抵押房产，在数字货币链上得到贷款。这就是跨链的资产质押。链的事件之间的依赖。
- 智能合约涉及到多个链的信息，跨链读取。它链信息或事件的读取和验证。
其中第一条，是最先出现的跨链需求。换句话说，就是币币交换的需求。这个需求，可以通过场外通过担保交易实现，也可以通过中心化的交易所来进行。这是表面上的跨链，满足了不同数字货币资产的兑换。
其次，纯技术角度实现，就要满足一个条件，交易事务的原子性，这个理解起来也相对直观：交易事务的中间不出现中断，要么全部执行完毕，要么同时中断，不会出现哪一方的损失。
而关于Oracle问题，我们可以从链的角度来思考。比如比特币和以太坊，互相之间是不知道对方的存在的，是两个自治的系统，并没有互通的机制。所以发生在比特币上的交易事务和状态的改变，以太坊是无法知道的。这并不是一个理想状态，理想状态应当是链与链可以互相感知，这便是Oracle问题。由此提出的跨链Oracle，就是赋予链这样的互相感知的能力。
使用跨链技术可以达到的另一个目标是资产抵押。这个可以类比现实生活中的资产抵押。在链上的实现方式就是，假定有两个链，一个房地产链，一个数字货币链。在房地产链上，可以将房产的所有权抵押到链上的智能合约，这个事件触发到数字货币链上的智能合约，把数字货币发送到你的账户，从而完成链与链的事件的传递，完成资产抵押。
最后，从更加宏观的角度来思考，可以归结为智能合约的跨链信息读取。一般来说，智能合约会运行在某个主链上，对于这个主链上的信息读取并没有任何问题，而对于它链的信息读取，必须借助于跨链来实现。
公证技术
这是用在在绝大多数跨链项目上的最简单的方式。在公证人机制里，会存在一个或多个受信的实体，这些实体会向A链声明某个事件确实在B链上发生了，或者某个特定的关于B链的声明是真的。
优点是简单易实现，而缺点也同样明显，我们需要信任1个或多个实体。
侧链你真的理解了吗？
关于侧链，首先需要明白一个要点就是：主链并不知道侧链的存在，侧链知道主链的存在。
举一个场景，比特币是不可能成为任何公链的侧链的，至少当前的比特币架构是无法做到的。我们用比特币和以太坊为例，以太坊可以成为比特币的侧链，比特币作为以太坊的主链。以太坊能够知道通过智能合约以及SPV技术知晓比特币的状态，但是比特币做不到去知晓以太坊平台上的状态。
如果给一个判定方法，谁是主链，谁是公链，标准是异常简单的：
Chain A能读懂Chain B，则表示A是B的侧链。
上面这些基本道出了侧链的能够实现的效果。而具体到一些技术要点，可以归纳出如下两个点。
侧链技术要点：
- 主链支持简单支付验证SPV（ Simple Payment Verification）
- 主链向侧链提供SPV proof来验证主链中发生的事件
SPV技术简单说来就是轻节点钱包用到的技术。我们知道单纯比特币从创世区块到现在，所有的区块大小由170G左右，对于挖矿节点而言，可能会去安装全节点钱包，也就是要有170G+的硬盘空间。而我们大多数应用场景下，不用真的去存储区块的数据，只是想做验证。而哈希函数能够做到很好的压缩数据大小：将任意大小数据压缩到固定大小。SPV就是这样一种方法，不存储区块数据，而选择存储占用空间比较小的Header数据。但是通过这些数据可以去知晓区块链的状态，去做验证。
围绕着比特币，产生了很多侧链项目，比如RootStock，简称RSK。
RSK
首先RootStock能读懂比特币，那么RootStock是比特币的侧链。
SPV: 轻节点
RTC代币，和BTC进行兑换。
其中用到的侧链技术名称是：Semi-Trust-Free侧链技术，这里不做具体展开。
如果想使用RTC，就需要往RSK中的多重签名的地址发送比特币（公证人机制）。
RTC发送给别人后，别人可以把RTC发送到指定地址，从而换得比特币。
总结来说就是：双向锚定，加上公证人机制。
关于RSK项目，会在后面进一步分析白皮书内容，这里只做简单介绍。
侧链和中继很多时候是归于一类的，但是会有些微的差别，下面我们讲一个中继（Relay）技术的项目。
BTCRelay是啥呢？
比特币目前不是任何链的侧链。一直是作为主链的存在。
BTCRelay是让以太坊成为BTC的侧链。www.btcrelay.org
这让以太坊能够读懂比特币。所以以太坊是侧链。
BTCRelay是试图构造这样一个块：允许以太坊的智能合约安全地验证比特币的交易，而不需要任何中间机构。简单说就是用户能够用比特币做支付，但是用以太坊的DApps。
这种跨链是如何成为可能的？
设想: 智能合约，A在以太坊里给B的比特币地址发送1个比特币，B能收到并发送50个ETH回来给A。如何通过Relay实现？
BTCRelay是以太坊上的智能合约。
验证的方式：在以太坊的智能合约里，会先把BTC的headers全部存下来。通过blockHash找到那个交易。
即：SPV验证模式。
但是BTC对以太坊一概不知。
Relay: 中继
关于中继技术，是这样的一种解决方案: 在链A和链B之间存在第三方数据结构C，C是A和B的中继。如果C本身也是区块链结构，通常称为relay-chain。V神并没有严格区分Relay和侧链。
Relay是一种方式，侧链是一种结果。
中继：比特币的头部信息是存在比特币网络上的，现在需要去读取这些信息存在中间部件，即所谓的中继。
应用举例
- BTCRelay
- Polkadot中的relay-chain
哈希锁定
一个比较聪明的设计。参考闪电网络。
- 产生随机数
- 猜随机数
通过锁定一段时间猜哈希原值来兑现支付的一种机制。
V神的跨链哈希锁定技术，场景：A向B发送一个BTC，B向AA
- A产生一个随机密码值
s，并计算s的哈希值h，把h发送给B - A和B都将他们的资产锁定到智能合约里，但A先B后，且B要看到A确实把资产锁定成功才去锁定。在A这边，设定2X时间，如果B能提供
s，则可以拿走A锁定的比特币，否则A锁定的比特币就退回自己账户；在B这边，在X时间内，A能向他提供s就可以拿走B锁定的ETH。 - A在X时间内向B发送
s从而拿到B锁定的ETH，这样的话，B知道s后，还会有时间去拿A锁定的BTC。
这是一个经过数学论证的原子交易。这部分也不是很易读，只做介绍，后序会单篇文章详解。有一定的理解门槛，因为哈希锁定是有一定的技术难度的。
项目举例
- Interledger: Ripple, BTS
- Polkdot
- Cosmos
Interledger
基于notary机制。
Polkadot
基于notary，侧链/中继技术
多链设计模式：parachains + relay-chain
共识协议：拜占庭，PoS
对于区块链来说，共识机制是区块链的核心，联盟链以及私链，跨链技术是实现价值网络的关键。
区块链之间的互通性是限制应用空间的瓶颈。
Cosmos
基于中继技术。
参考资料：
《Chain Interoperability》 -- V Buterin