技術視點 | 如何解決目前所有跨鏈方案面臨的問題和挑戰？_區塊鏈

題記：區塊鏈作為一種分布式賬本技術，可以被應用在金融、健康醫療、供應鏈、資產管理等諸多領域，但是受吞吐量、網絡孤立性、伸縮性等因素的制約，目前的區塊鏈項目并不能很好的服務于商業應用。在區塊鏈所面臨的諸多問題中，網絡孤立性阻礙了不同區塊鏈之間的協同操作，極大程度的限制了區塊鏈的發揮空間。

一、引言

在前面的技術視點文章中，我們詳細介紹了本體跨鏈的六大模塊的具體設計和實現，相信大家對本體跨鏈技術有了一個基本的了解。

圖|網絡

這次我們主要介紹

聲音 | 經濟日報：加大技術和政策投入 提高數字貨幣安全性:經濟日報今日發文《加大技術和政策投入 推動貨幣數字化發展》，文章指出，推動貨幣數字化發展，應加大技術和政策投入，不斷提高數字貨幣的安全性。技術層面上，需要應用區塊鏈技術，避免數字資產被復制；以大數據來把控貨幣走勢，防范投機行為。政策層面上，需要出臺數字錢包出入境管理政策，管理出入境資產；制定人才培養計劃，激發數字貨幣創新活力；完善數字貨幣監管體系，擴大監管范圍，避免風險積聚。[2020/1/21]

目前所有的跨鏈方案所面臨的問題和挑戰，以及為了應對這些問題和挑戰給出的進一步改進和優化方案。

二、

側鏈作惡

跨鏈交互中涉及到的一個重要安全問題就是如何防止側鏈驗證人集體作惡，即

聲音 | 北京市政協委員齊向東：應加強區塊鏈技術引導和規范:1月11號下午，北京市政協十三屆三次會議期間，北京市政協委員齊向東在接受記者采訪時表示，目前區塊鏈技術應用已延伸到數字金融、物聯網、智能制造、供應鏈管理、數字資產交易等多個領域，這些場景對安全性的要求極高。然而隨著時間的推移，區塊鏈的安全問題日趨突出。齊向東認為，北京市在實施“監管沙盒”試點過程中，要對國際上的一些經驗先吸收借鑒、先行試用，與參與企業加強良性溝通互動，為我國構建完整的監管沙盒體系提供示范模板。齊向東還表示，北京作為監管機構集聚的金融中樞，大力發展金融科技是北京建設科技創新中心的重要支撐和組成部分。建議市委市政府和相關管理機構，加強對區塊鏈技術的引導和規范，同時，在區塊鏈的建設中，還要加強對安全“三同步”的密切跟蹤，使區塊鏈技術在建設網絡強國、發展數字經濟、助力經濟社會發展等方面發揮更大作用。（人民政協網）[2020/1/13]

側鏈作惡。

動態 | 上海寶交中心引入區塊鏈技術:據證券時報消息，今天上午，“東盟+12國寶石與珠寶總裁峰會”在上海舉行。上海寶石交易中心與區塊鏈公司Everledge簽訂合作協議，引入區塊鏈技術，將“數字指紋”在區塊鏈平臺上通過認證，解決了鉆石和珠寶的國際市場信息鏈難題，使得國內消費者能夠在市場終端就與國際珠寶市場發生聯系，確保國際優質珠寶的可信。[2018/11/8]

在Cosmos中側鏈是自治的系統，側鏈驗證人的選舉由側鏈自己決定；而在Polkadot中，側鏈驗證人的管理由Polkadot主鏈決定。無論是自治的驗證人選舉還是統一的驗證人選舉，都會面臨一個根本性的問題——

這些側鏈驗證人都不一定可靠。若跨鏈交互的中任意一種或多種資產實際價值大于驗證人抵押的實際價值，驗證人會有足夠的動力去作惡。

金色財經現場報道 IPFS、Filecoin中國區技術布道人董天一：去中心化是手段不是目的:金色財經現場報道，在西部中小企業發展論壇上，開展了以《目前中國區塊鏈行業現狀》為主題的圓桌討論，IPFS、Filecoin中國區技術布道人董天一指出：去中心化是手段，不是目的。其實說到底就是區塊鏈的應用，在現行的經濟體中，區塊鏈又長出了一個側枝。我們要做的是，把長出來的這一塊東西融入到原有的經濟體中。區塊鏈只是來提升這個世界的效率。我們常說溯源、防偽，但是事實上，區塊鏈在落地上，連這一點都很難做到。我現在不是很贊同它會改變這個世界。如果只是為了提升TPS，那么完全可以只用支付寶就可以了。到底需不需要用區塊鏈這個東西，值得思考。[2018/4/28]

例如：

某個dApp的開發者同時在主鏈和側鏈上部署了智能合約，希望進行跨鏈的資產交互。當該dApp的用戶將一部分資產轉移到側鏈后，如果這部分資產的實際價值大于側鏈在主鏈上抵押資產的實際價值，那么惡意的側鏈可以直接將這部分的資產轉移到自己的名下，最終轉移到主鏈上并在交易所賣掉了這部分的資產。

當然，側鏈驗證人在主鏈抵押的保證金會賠付用戶的部分損失。但是如果側鏈驗證人在主鏈上抵押資產的實際價值小于這部分用戶資產的實際價值，惡意的側鏈驗證人會有動力采取集體作惡的方式來獲益。

作惡方式

現有的跨鏈方案中大都采用

?MerkleTree?證明的方式，即側鏈會在每一個區塊中生成當前區塊中所有交易產生狀態的StateRoot，側鏈驗證人會對該StateRoot?進行簽名。當有跨鏈交易發生時，通過驗證該StateRoot即可驗證跨鏈狀態的合法性。

若側鏈驗證人發現用戶跨鏈交互的資產實際價值大于這些驗證人抵押資產的實際價值，那么側鏈驗證人可以基于當前區塊偽造一個StateRoot，即無視當前區塊的執行結果，強行構造一個對自己有利的StateRoot，從而竊取用戶鎖定在主鏈上的資產。

三、如何解決側鏈作惡

我們可以設置一個

挑戰期，在挑戰期內可以分為如下幾個步驟進行作惡舉證：

(1)是否能提交作惡的區塊；

(2)是否能提供作惡的交易的前一個狀態；

(3)是否能提供作惡的智能合約；

(4)是否在對應虛擬機中運行生成的StatesRoot是否與當前區塊的StateRoot一致。

驗證人作惡是通過集體在當前區塊構造虛假的StateRoot，但區塊中的交易因為無法偽造用戶簽名并不能被改變。因此，針對驗證人作惡的情況，我們提出一個解決該問題的設想。

在挑戰期內，若發現某一筆交易作惡，可以通過作惡區塊、作惡區塊中的交易、作惡區塊中交易的前一個狀態、作惡智能合約去對應的虛擬機中運行結果，并比較運行產生的StateRoot與提交作惡區塊中的StateRoot是否一致，從而驗證該StateRoot是否合法。

圖|網絡

同時，不管是否有跨鏈交易的發生，Relayer都會實時監聽側鏈的情況，若監聽到當前區塊頭的StateRoot與實際運行StateRoot的不符，可立即提交該證明到主鏈中，舉證側鏈的惡意行為，并獲得側鏈驗證人抵押在主鏈中相應的激勵。

可以看到，目前該方案也存在進一步優化的空間。其驗證過程稍顯復雜，特別是對于異構鏈而言；另外，挑戰期的存在對用戶也不是足夠的友好。因此，本體會在該方案的基礎上繼續研究其它更可行、更高效的解決方案。

四、后記

在這一系列關于跨鏈的技術視點文章中，我們給大家帶來了關于跨鏈設計的相關具體細節。目前，本體提供了詳細的跨鏈使用教程和多鏈開發手冊，希望廣大技術愛好者來體驗本體跨鏈測試網絡。

多鏈開發手冊

https://github.com/siovanus/documentation/blob/master/multichain/Testnet_Dev_Manual.md

跨鏈使用教程：

https://github.com/siovanus/documentation/blob/master/multichain/Tutorial_Case.md

來源：本體

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