基于区块链Baas平台的跨链实践

前言
随着区块链技术的落地场景增多，不同区块链孤岛之间的跨链交互需求日趋迫切。例如，不同区块链上的通证（积分/资产）进行互换转移，不同区块链上业务合约的调用协同，不同区块链上业务数据的数据共享等。

本文以开源的异构跨链平台 BitXHub为例，分享跨链技术在区块链BaaS平台中的融合应用，两大产品强强联合，又会擦出怎样的火花？本文将从主流跨链技术、区块链BaaS平台的跨链实践等角度展开详细介绍。

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主流的跨链技术分享

▲公证人机制（Notary schemes）
公证人机制是跨链技术中最简单直接的一种模式。顾名思义，通过寻找一个公正独立的第三方（即公证人）来作为两条链之间的中介，该公证人会持续监听相应区块链上的跨链事件并确定跨链事件的正确参与方，随后处理相应的跨链事件。这个第三方公证人，可以是中心化的，也可以是去中心化的节点，可大致分为中心化公证人、多重签名公证人和分布式签名公证人。

1）中心化公证人
选择单一节点或是中心化组织作为公证人，一旦公证人受到攻击或遭逢意外，就很容易停摆。

2）多重签名公证人
需要多位公证人，在所有公证人都完成签名、达成共识之后，才能够完成跨链，更加去中心化和安全。

3）分布式签名公证人
需要多位公证人的参与。机制会随机抽取部分公证人，并在公证人完成签名后加密完成私钥。这种机制涉及密码学的公私钥，所以比起多重签名公证人机制，更加复杂和安全。

▲侧链/中继链（Sidechains/relays）
侧链可以理解为依赖于主链的一条规模较小的区块链，可视为主链的一个外置配件。侧链能够接收并读取主链交易信息，并通过「锚定」的方式锁定要验证的资产。当交易信息通过验证后，主链资产将被锁定，然后在侧链上释放等额资产，反之侧链回主链的交易亦是同理。

中继链与侧链最大的差别在于中继链是与其他区块链独立、平行的关系，他不依附于任何区块链，从某种角度而言中继链类似于结合了公证人机制和侧链机制，是分布式的公链交易调度中心。在读取和验证区块链a上的交易信息后，中继链锁定区块链a上的资产，然后在目标链b上释出等值资产，达成资产锚定的功能，确保两边的交易资料一致。当前国外Cosmos与Polkadot等典型跨链项目都属于中继链模式。

▲哈希锁定技术（Hash-locking）
哈希锁定技术最早出现于比特币闪电网络的解决方案中，其通过资产锁定并设置相应的时间和解锁条件来实现公平交易。哈希锁定是系统之间进行原子交易的基本框架，能保障跨链交易的原子性，可拓展应用于中心化账本或去中心化账本的系统之间。运作流程如下：

1、智能合约锁定使用者在A链上的资产
2、智能合约用随机产生的数字和杂凑函数产生一组私钥
3、使用者于规定时间内，在B链上提供正确的私钥
4、智能合约在B链上释放出相对应价值的资产，完成跨链。
如果交易失败，或是未能在时间内提供正确的数字，A链上锁定的资产会自动解锁，返还给使用者。

▲分布式私钥控制（Distributed private key control）
分布式私钥（Distributed private key control）运用智能合约，投射原链上的资产到其他不同的链上，同时产生一组控制这些资产的私钥。这份私钥会分散由不同的机构或节点保管，达成去中心化的模式，充分保障资产安全。当使用者需要转移资产到另一条公链时，就可以通过这组私钥，在不同链上锁定与解锁和解锁资产。

区块链BaaS平台的跨链实践

■链驱动与跨链驱动有机结合，实现同构或异构链间灵活跨链

BaaS平台作为可视化的区块链服务平台，其支持的区块链底层数量直接决定了平台的应用广度。在大量的私有化客户交付场景中，用户往往希望BaaS平台除了能够支持国产自主联盟链底层外，还能尽可能多的支持其他不同类型的联盟链以满足当前或者预留未来潜在的业务拓展可能，也有的客户在采购BaaS平台之前，已经投产运营了Fabric联盟链等多种区块链底层。

为了全面满足多底层兼容的诉求，趣链BaaS平台整体采用微服务架构研发，在设计时充分考虑系统的灵活性。平台通过创造性地引入链驱动的模式，将联盟链生命周期管理、节点生命周期管理、合约管理等核心能力封装成链驱动内的服务接口，从而以驱动插件的方式实现区块链底层的灵活拔插兼容。

更进一步地，为了深度集成BitXHub跨链服务，平台同步研发了跨链驱动包，实现部署中继链、部署跨链网关和插件等基础能力。下图直观展示了链驱动和BitXHub驱动之间如何有机结合，实现同构或异构链间跨链的完整能力。

首先，趣链BaaS驱动引擎总结了一套异构链标准接入规范，关于异构链管理的核心功能如链生命周期管理、节点生命周期管理和合约生命周期管理能力均已封装成了标准服务接口，因此当需要支持新的异构链时，只需进行简单的适配研发工作即可；其次，当需要对两条异构链实现跨链通讯时，可借助跨链驱动包分别为两条异构链部署对应的网关、插件并在中继链开通跨链操作。由此，链驱动使得BaaS平台具备积木式拔插兼容不同异构链的能力，而跨链驱动则使得异构链间可灵活通讯交互。

■基于真实业务场景提供通用跨链模板，持续降低跨链合约研发门槛
在前文提到当前已有多种主流跨链技术，其中国外的跨链项目往往聚焦于公链资产跨链的场景，而国内跨链项目则是针对联盟链场景下的实体应用，用于解决不同联盟链之间业务数据共享和业务协同，实现不同区块链上的价值互通。

在私有化项目交付实施过程中，我们往往发现不同业务场景对于如何进行跨链交易验证往往需要量身定制，构建一套符合多方利益的跨链方案。

因此，为满足上述需求，BitXHub中继链内设跨链交易验证引擎，具有灵活注入的特点，即不同的应用链可基于智能合约编写特定的验证规则并动态注入，且支持验证规则的在线升级与改造。

更进一步地，为了充分降低跨链智能合约研发门槛，平台内提供多份基于真实业务场景抽象出的跨链管理合约和跨链业务合约，一方面用户可选择直接部署上述跨链合约模板，在平台内一键开通、切实感受跨链业务的全流程；另一方面也可以根据业务需求，通过BaaS平台提供的在线 IDE服务，直接针对跨链合约模板进行编辑和调试，还可以使用安全检测工具，在充分确认合约安全性、业务逻辑准确性后，再进行可视化部署或对已部署的合约实例进行升级。

■实时动态监控跨链业务，探索以链治链新模式
据2020年信通院测试报告，国内的跨链解决方案中的62%采用的是中继链架构，31%采用的公证人机制。之所以倾向于中继链架构，主要是出于安全性、通用性及支持大规模商用等考虑，中继链不仅需要支持成员准入机制，同时可需要支持大规模的商用，提升跨链网络的灵活性与效率，且支持对跨链网络的高效协同治理，保障跨链服务的健康稳定运行。

那么，趣链跨链服务在跨链治理方面又有哪些具体实践呢？

▲跨链数据实时监控
中继链管理员可选择任意一条在趣链BaaS平台内创建的中继链，在其跨链管理的首页大屏中，通过实时显示跨链联盟概览、应用链动态、最新区块、最新交易数据，帮助中继链管理员直观洞悉整个异构链跨链通信系统的运行全貌。

▲中继链治理
要实现“以链治链”的公信力，前者（中继链）的参与节点，往往需要由后者（应用链）的参与方联合参与，如下展示了中继链节点管理功能，除此之外还可以进行成员管理、投票策略管理等治理功能，灵活适应多方共治的需求。

▲应用链管理
除了中继链本身的治理，中继链管理员还可以对应用链进行综合管理，如应用链的注册、验证规则管理和跨链服务管理等，例如当某一跨链业务违规异常时可选择临时冻结。

应用实例解读

下图展示了趣链为某地政府搭建的区块链服务平台，在整套方案中，支持在不同的可信主机IT环境中一键部署区块链。在横向角度看，这些区块链可以是相同的技术底层、也可以异构的底层；从纵向看，平台内创建的区块链之间可以借助跨链服务积木式的自由搭建多级业务链体系，实现多级数据协同和治理审计。与此同时，只要是BaaS平台内创建的链，就可以直接在平台内进行可视化的区块链管理、节点管理、合约管理等操作。

因此，通过将趣链BaaS平台和跨链BitXHub等产品有机结合，可提供一整套完整的区块链服务平台建设方案，不仅可支持异构应用链接入，也可以支持建设国家级区块链基础网络（如国家级→省级→市级等多级体系），全面支撑更复杂的区块链业务协同和数据共享。