在区块链世界里自由交换价值——跨链技术的起源与辨析

在区块链世界里，有一个词叫做通证，如果说区块链是价值存储基础设施，那么通证就是价值载体。

如果将通证放在现实世界中，人类的历史就是一部多通证共存史。

智人与“通证”多样化

智人一出现，“通证”多样化时代其实就已开启。

狩猎采集时代，智人固然没有金钱货币的概念，每个部落都是自给自足的独立经济体：不同的部落成员有不同的专长，人情和义务构成了其经济体系。

但如果要拿点稀罕物，就只能从其他部落那里取得了，这时，“通证”便不可或缺。这时的“通证是已经是多元化的、实体化的了， 包括了贝壳、颜料、黑曜石等等。

人类的历史，一部多样化通证共存史

在许多地方、许多时间点，人类都发明过“通证”的概念。“通证”在现实生活中的另一个名字叫做：钱。

钱，看不见，摸不着，只存在于人们的共同想象中。当然这里的钱，不只是硬币或者钞票

不论是任何物品，只要是人类愿意使用、能够有系统的代表其他物品的价值，以作为物品和服务交换之用，就可以说符合了钱（通证）的概念。

拖动人类历史的时间轴滑块，我们可以看到，“通证“”的类型有很多，硬币是我们最熟悉的一种形式，但除了硬币，不计其数的物品都在人类璀璨的文化星河中充当了“通证”的角色，包括贝壳、牛角、兽皮、盐、谷物、珠子、布料以及欠条等等。一直到4000年前，整个非洲、南亚、东亚和大洋洲都用贝壳来做交易。甚至到了20世纪初，英属乌干达还是用贝壳来缴税哒。

甚至在现代监狱和战俘营里，常常是用香烟来当作钱。在里面，就算你不抽烟，也会愿意接受别人用香烟来付账或是计算各种商品和服务的价值：一位纳粹奥斯维辛集中营（Auschwitz）的幸存者就描述过集中营里如何用香烟当作货币，一条面包需要12支香烟；一包300克的人造黄油是30支香烟；一升酒则高达400支香烟。

突破宗教、地域、人种的限制，“通证”的高流通性

信任是所有金钱形式的基本原料。金钱是有史以来最普遍也最有效的互信系统。也正因为如此，它是高度流通的，甚至能突破宗教、地域、人种。

比如北非的穆斯林商人可以使用基督教的硬币，例如意大利弗洛伦萨发行的弗洛林（florin），威尼斯发行的达克特（ducat），以及那不勒斯发行的吉里亚托（giliato），就算是那些高喊要发动圣战、打倒异教徒的穆斯林统治者，收税的时候还是十分乐意收到印着耶稣和圣母玛利亚的硬币。

90%的财富价值存在于中心化的设施中

当然了，大部分的钱并不是硬币或钞票的方式存在，所有的钱有超过九成都只是显示在计算机上的文字而已。而基于此呢，大多数的商业交易其实只是把某台计算机里的电子数据搬到另一台去，并没有任何实体金钱的交换。

相比扛起两麻袋的硬币和钞票奔赴交易现场的炫富操作，更多人则更愿意接受电子数据交易，更轻便、易携带和记录留存。

但这就意味着，人类世界90%的财富价值，是存储在中心化的基础设施中，并掌控在某些中心机构中的。

区块链与通证

区块链的出现，以其去中心化、去信任的特点，成为价值存储基础设施的最佳选择。

然而当前的区块链基础设施，要么是孤立的村落（如比特币、莱特币），要么是可拓展性差的帝国（比如以太坊）。

为此,"跨链”一词出现了。

跨链技术的使命

“为什么要跨链 ，真正有用的链就那么几个”

将比特币、以太坊加入到区块链网络——互链网，是跨链的其中一个环节，但如果只是为了几个链而“跨”，那跨链确实有“为赋新词强说愁”之嫌了。

然而，通过回顾人类的“通证史”，我们不难明白，跨链技术是一种要续写人类未来通证史的基础设施。

它首先是一种去中心化的价值存储设施；同时，为了支撑起人类社会中的多样化、高流通的“通证”经济体系，跨链技术又是一种可以支撑起多样化通证体系、通证间可以快速流转的区块链基础设施。

在跨链基础设施中，通证可以脱离原生链而存在：

在普遍的认知中，每个区块链都有一个自己的原生通证，而这个原生通证只能这个区块链上使用。

然而实际上，正如贝壳可以在不同部落中流通一样，在通证经济体系中，通证也可以脱离原生链，在其他链中进行使用。比如比特币或以太币，它完全可以通过跨链基础设施，转移到一些新的或其他链去使用。它的价值在全网中都是一致的。如果要发布一个新的链，做分布式存储的它可以有自己的默认的原生代币，但是完全也可以把以太币或者是比特币转过去作为有价值的一个代币在它的这个区块链里面加以使用。

跨链可以又理解成为是一种新一代的公链架构， 而是由众多区块链互链形成的网络。互联就是区块链之间能够跨链交易，所以跨链是区块链互联网的基础能力。比特币、以太坊等公链加入到区块链互联网，是成果之一，而不是跨链的全部内涵。

跨链技术项目的对比分析

鼓吹跨链的项目鱼龙混杂，但真正符合“跨链”理念和架构的项目却屈指可数。本文选取了三个知名跨链项目，这三个项目分别是Polkadot、Cosmos、PalletOne。

项目团队

Polkadot 是Web3基金会创始人Gavin Wood带领 Parity的原班人马开发的。

Parity在2017年出现安全漏洞，导致15万个ETH被盗，损失3000万美元；

继而在11月又出现重大bug，导致93万个ETH被锁，损失2.6亿美金。

而这次，我们只能寄希望于Parity的悲剧不要在Polkadot上重新上演。

Cosmos项目的核心开发团队是 Jae Kwon 领导位于 Berkeley 的 Tendermint 团队。

Jae Kwon 在 2014 年第一次提出了非退化型的支持拜占庭容错 POS 共识实现，那就是 Tendermint , 大家可以看到，现在他们的开发团队的名字也叫 Tendermint 。

PalletOne是由来自硅谷、斯坦福大学、清华大学、早稻田大学等多位技术带头人，历时4年，数次迭代打造。团队班底实力过硬，务实、技术牛，当然缺点也是有的，那就是太过低调。

是否已上线

Polkadot上线时间…又双叒叕拖延了，Gavin Wood近日接受采访时表示，“现在的目标仍是在2019年底前推出。”

Cosmos承诺的2017年底上线，却是上线一再延期，一度让其上线时间成了迷，曾导致大家提起Cosmos的上线都是这样的，“可能会上线”、“也许会上线”、“估计会上线”…终于，delay已久的Cosmos于2019年3月完成主网上线。

PalletOne已于2018年年底上线测试网，并计划于2019年6月上线主网。

技术理念

Polkadot畅想了一种新的区块链形态，由单独的中继链去统一管理共识安全和数据交互，用百花齐放的平行链技术去满足各种应用需求，进一步分离共识和状态转换。

Cosmos自称是“区块链的互联网”，或“区块链3.0”，为解决区块链长期存在的易用性、互通性和可扩展性不足而诞生。

PalletOne区块链世界的IP协议。为解决区块链技术在扩展性、跨链互操作性等方面面临着严峻的挑战，推动价值流转，打造跨链基础设施，来支撑通证经济、产业公链及公链应用。

Pallet——描绘出通证的spectrum以及链的spectrum，形成通证的多样化和链的多样化的生态体系；

One——高性能分布式账本，打造多样化通证流转的高速公路。

技术架构

从技术架构来看，三个项目的基本网络架构是几乎一致的，都是星型的，中间是中继链（分布式账本），并以此为中心连接了其他链：

Polkadot 中心的是Polkadot Relay，这里的“其他链”在Polkadot中分为两类，一类是平行链，另一类就是 转接桥，将现存的实时区块链网络接入中继链。

Cosmos中心是 Hub（采用了Tendermint的分布式账本），接入 Hub 的链称为 Zone 分区。对于现存的公链，可以通过协议适配接入 Cosmos Hub，Cosmos 把协议适配网关称为 Peg Zone 锚定分区。

PalletOne中心是PalletOne主链，是一个采用了DAG存储技术的高性能分布式账本，连接主链的“其他链”有两类，一类是实时的区块链网络，比如比特币和以太网，可以通过标准化的Adapter连接到主链 ，另一类是共识分区，类比Polkdadot的“中继链”和 Cosmos的“分区”。

是否已连接实时区块链（比如比特币和以太坊），实现实时链之间的资产互换？

Polkadot：目前没有

Cosmos：伴随主网上线，将会同时上线几个分区，其中一个就是作为公有链的Ethermint，接下来是跟以太坊的桥接分区（Peg Zone）。目前还没有比特币的锚定分区。也就是说Cosmos目前还没有实现比特币与以太币之间的链上互转

PalletOne ：其测试网已支持BTC 和ETH的互转，分别针对“数字资产链”（比如比特币）、“智能合约链”（fabric）以及“智能合约与数字资产链”（比如以太坊），发布了Adapter接口。

关于分区（平行链、共识分区）

Polkadot支持异构的平行链接入，平行链可以自行决定使用什么共识协议、什么样的经济模型和治理模型，自己决定硬件和网络配置等等。

用户在平行链发起交易，交易被收集人收集，打包成区块，交给一组验证人去验证。

但值得注意的是，这组验证人并不是来自平行链，而是来自中间链统一管理的验证人池，通过随机分组指定给平行链的，即共享的安全机制（区块链放弃共识主权以换取共享安全）。

一言以蔽之，对于Polkadot的平行链来说，任你有想法千千万，核心的事儿（共识）你是不能干。

另外，Polkadot的平行链的接入门槛会很高。按照目前公布的拍卖计划，到 2020 年底，只有 24 个接入插槽。你如果开发平行链，希望明年上线，就要跟全球众多团队竞争这 24 个名额。

Cosmos所有的Zone分区，都基于Cosmos SDK来开发， 都采用统一共识协议 Tendermint。分区要接入 Hub ，还需要符合 Cosmos 标准协议，即IBC链间通信协议。

Cosmos 分区各自承担交易执行、数据存储，同时分区之间还能够互操作，也实现了分片的目标。系统内的每个分区都是独立的区块链具有自己不依靠 HUB 的治理。

一言以蔽之，对于Cosmos的Zone来说，活儿你来自己干，怎么干得听我的。

PalletOne 共识分区采用独立共识和独立的交易验证节点，可以自定义通证。分区可以使用与主链相同的共识算法，在共识分区中，用户不必再必须使用PTN支付交易费，可以使用自定义通证支付交易费。

在PalletOne上的自定义通证可以实现主链到分区的无缝迁移，即：用户前期可以在PalletOne主链上定义通证，随着该通证交易量的增多，用户可以选择自己组建分区并连接到PalletOne主链，原有的在主链上定义的通证将迁移到其分区上继续正常流转。

关于共识

Polkadot目标平行链的收集人执行交易，生成区块，由验证人组敲定。Polkadot 采用混合共识协议，出块协议的英文缩写是 BABE，小孩子；敲定协议的缩写是 GRANDPA，老爷爷

Cosmos Hub 以及其他用 Cosmos SDK 开发的分区都采用 Tentermint 共识协议，出块和敲定过程是合一的，只要出块，就是得到了 2/3 以上验证人的签名验证。这样做的好处是简洁快速，出块时间可以达到秒级甚至亚秒级，而且具有即时最终性. 而在网络发生分叉的时候，Tendermint 不允许分叉，在这种情况下，Tentermint 共识有可能暂停出块，任何新的交易也就都无法写入。

PalletOne，在PalletOne共识机制中，有两种角色 ：Mediator和 陪审团。

Mediator是整个PalletOne的核心部分，Mediator节点是由PTN持有者投票产生。Mediator节点轮流“工作”，每个节点在一个Time Slot中负责的其中两项工作包括利用VRF（Verifiable Random Function，可验证随机函数）算法随机选择陪审员组建陪审团，和在陪审员无法达成共识时进行仲裁。

陪审团（Jury）是维护PalletOne安全性和完整性的基本单位。更具体的说，陪审团被委任运行和验证智能合约以及管理多重签名账户。

主链及共识分区中，Mediator使用DPOS+BFT的共识机制，即先“出块”后”敲定；由于陪审团由VRF算法随机选举，在合约执行以前，没有人清楚哪些是节点，黑客很难攻击，保证了安全性。

陪审团内部可达成BFT拜占庭容错共识，各自去执行智能合约，独立完成跨链操作。完成后每个陪审员之间再进行相互通信，认证对方的结果，保证结果最终的一致性之后，产生一个总签名，从而达成一致。

对 Dapp的开发支持

Polkadot支持开发特定应用的区块链，其应用链开发工具叫做Substrate，具备完整的应用链框架。Substrate 所有模块都可以定制或者替换。

Cosmos支持应用链的开发，其工具是Cosmos SDK ，主要提供Tendermint共识引擎，IBC链间通信协议及通证等核心模块，大部分上层建筑需要自行开发。

PalletOne目前支持智能合约的开发，更多的聚焦在建立一个完整的智能合约生态，让开发者、用户和“矿工”都能在PalletOne平台中各取所需，营造一个健康的生态。

首先为开发者提供了主流开发语言支持，同时“开设”智能合约商店（类似于Apple的AppStore），开发者为合约自主定价，“我的合约我做主”。

其次用户来讲，进入合约商店，选择自己所需的合约，支付费用后即可使用，省去了自己动手进行智能合约开发和调试的繁琐过程。

再次对于“矿工节点”，其可通过申请成为陪审员，为智能合约的运行提供良好的硬件环境，从中收取一定的手续费。由于采用了DPoS共识和陪审团共识，“矿工”不需要使用大量的矿机竞争挖矿，避免了能源的极度浪费，提高了硬件的使用率。

Cosmos 和 Polkadot 提供了开发 DApp 的第二种方式，就是开发应用区块链。与智能合约相比，应用链的优势是具有极大的灵活性。开发者可以自行选择或者定制共识算法、治理模型、经济模型等等，并根据实际需求配置硬件和网络。

但是另一方面，应用链开发、运营的成本会显著高于智能合约。例如要部署 Cosmos 的分区链，至少需要4台以上的主机，而且要质押相当数量的 Atom 通证，才能接入 Hub。可以预计，达到一定规模的团队，才有足够的资源开发并运营 Cosmos 或者 Polkadot 的应用链。

性能

Polkadot Hub 应该能达到上千 tps，平行链可以自己决定共识算法、硬件和网络，理论上说没有性能限制。

Cosmos Hub 和绝大多数分区都采用 Tendermint，能够达到数千 tps。

PalletOne 的性能能够达到数千TPS

互操作层面

Polkadot 平行链通过 Relay 与其他平行链互操作，通过 Bridge 与其他链互操作。

Cosmos 分区通过 Hub 可以互转通证，通过锚定分区与其他链互转通证。IBC 消息也数据字段，就像电子邮件的附件，通过扩展数据字段，分区之间也可以传递通证以外的数据。

PalletOne的共识分区通过主链与 其他共识分区互操作，或者通过Adapter与其他实时区块链互操作，在实时区块链方面，目前已实现BTC与ETH的资产互换。

接入方式

Polkadot Relay 接入要拍卖插槽，质押数量不菲的 DOT。

Cosmos 与 Polkadot 类似，是质押 Atom 拍卖接入资格。

PalletOne共识分区接入PalletOne需要交纳一定数量的PTN。Dapp开发者支付一定的 PTN作为保证金并提交其他材料，成为认证 DApp 开发者，只有认证 的 DApp 开发者应用才会出现在智能合约模板商店。同时可获得保证金带来的年利率 2%的收益，收益以 PalletOne 通证的形式发放。

掌握这两点，一眼识破真假跨链

与传统的互联网信息传递不同，区块链之间的价值传递有哪些不同之处？以下这些特征可能帮你识破哪些是“真跨链”，哪些是假跨链：

第一点，参与跨链这件事儿的所有链，其状态改变需具备原子性。

也就是说，参与的两条或者多条区块链的状态发生了一致性的改变，都是写操作。如果一边是读，另一边是写，或者说是根据一个区块链的数据去修改另一个区块链的状态，这不叫跨链。当然从多个链读数据，更加不是跨链。

第二点，参与跨链这件事儿的所有链，需满足去中心化和去信任。

以PalletOne跨链转帐举例，从 A链（共识分区）经过 PalletOne主链到 B 链（共识分区），你需要相信 A链（共识分区）、PalletOne主链 和 B 链（共识分区）三个区块链网络。三个区块链的去中心化程度越高，被攻击成本越高，那其去信任度越高。

在某些跨链项目中，Relay（Hub）的部分是不是区块链网络，而是个网关，并由一个实体来充当网关的角色，在这种情形下，无论该实体是否值得信任，均不属于本文所指代的跨链范畴了。