下文中我們將通過描述Wanchain是如何解決跨鏈的兩個難點來說明我們的跨鏈實現方案。
解決兩個難點的方案:
難點Alpha
如何去信任的驗證另一條鏈上的交易,Wanchain在白皮書中提出了一個角色Voucher,Voucher不是單一的個體,而是一個共識組,通過共識去驗證另一條鏈的交易合法性和終局性。
Voucher共識的模式目前正在理論驗證和工程驗證的階段,Voucher面臨的主要障礙在于工程上和經濟上。工程上Voucher信息的提交和驗證如果上鏈,需要耗費較高的鏈上資源,會嚴重限制交易的吞吐量;經濟上,如何通過更合理的激勵機制讓Voucher成員積極參與并消極作惡。
在Voucher機制沒有完美實現之前,基于可用性與迭代開發原則,我們在即將上線的2.0方案中引入了原子互換完成跨鏈的過程。
原子互換的基本原則是不需要第三方公證人,而是讓交易的參與雙方自行判定對方的交易是否完成,通過哈希時間鎖(hash time lock)和密數(Secret)控制,實現交易雙方“一手交錢一手交貨”,也就是兩種不同
token的互換。這種方式能夠有效的規避第三方公證人不完美的問題。
在Wanchain的跨鏈過程中,兩種互換的token分別是指原鏈token與Wanchain上的映射token. 當原鏈上的某個用戶需要發送一筆跨鏈交易使原鏈token能夠轉移到Wanchain上時,用戶的錢包會構造一筆原鏈交易,這筆原鏈交易被哈希時間鎖鎖定,Wanchain上負責處理跨鏈交易的Storeman在檢測到這筆跨鏈交易后,會在Wanchain上發起一筆跨鏈的合約交易,該筆交易負責產生映射token并轉移到用戶指定的跨鏈接收賬戶,此時該筆交易被跨鏈合約鎖定。
當用戶的錢包檢測到被跨鏈合約鎖定的交易后,主動釋放密數到跨鏈合約中,Storeman通過該密數獲得鎖定賬戶中對應的原鏈token的控制權,用戶獲得Wanchain上映射token的控制權。如果這個過程中,用戶在哈希時間鎖的時間范圍內沒有釋放密數,則哈希時間鎖到期后,用戶重新獲得原鏈token的控制權,跨鏈合約中的交易自動失效。
以上跨鏈過程看似復雜,但多數功能都由錢包和合約完成,用戶只需要在發起交易、釋放密數、撤銷交易的環節進行操作。對于參與跨鏈的Storeman,Wanchain會提供專門的客戶端,客戶端根據協議進行無需值守的自動化運行。
難點Beta
對于原鏈鎖定賬號的去信任管理機制,Wanchain采用了首創的安全多方計算+門限秘鑰的方式,鎖定賬號的管理者命名為Storeman。相關內容詳見Wanchain白皮書及黃皮書。簡單描述,對于鎖定賬號的生成到轉賬操作,我們通過密碼學安全多方計算和門限的方法實現了一種小型的共識,參與方必須共同參與計算才能生成鎖定賬號的公私鑰,而鎖定賬戶的私鑰嚴格來說只是理論存在,從沒有實際出現在網絡中,而是以碎片的方式分散在各Storeman手中,通過多方計算的方式參與賬戶控制,當需要進行交易時,參與方要再次合力才能共同構造簽名,為了保證可用性,構造簽名的參與方并不需要完全參與,而只需要達到一個門限值即可(N個參與者中的M個,M<=N)。
理論上N與M的數量越大,安全性越高,計算代價越大。經過我們理論和工程上的驗證,我們在2.0版本中暫時選取N=21,M=16的參數運行(與EOS的21個超級節點數量相同完全是巧合)。經過測試,以如上參數進行交易簽名的吞吐量遠遠大于所需要連接的主流的
區塊鏈,也就是說安全多方計算和門限秘鑰方法不會是跨鏈的吞吐量瓶頸。
根據如上機制,16個以上的Storeman成員合謀會造成原鏈Token丟失。為了避免這一問題,類似POW或者POS的設計,任何參與者都需要付出參與的代價并獲得參與的回報,如果發生合謀行為,不但整個網絡受害,其自身的投資和未來的收益都將損失。在POW中這個代價是購買礦機,在POS中這個代價是鎖定一定數量的Token。我們在Storeman機制中引入了類似機制,任何Storeman的參與者(Storeman menbers)都必須繳納一定數量的WAN到管理Storeman的智能合約中鎖定,Storeman能夠處理的跨鏈token數量與繳納的鎖定金相關。同時Storeman作為保證跨鏈機制運行的參與者,會同時獲得系統獎勵和跨鏈手續費。
必須指出的是,當Storeman繳納的鎖定金WAN相對原鏈token的市場價值出現長期的巨大的貶值時,Storeman依然有合謀的動機。最大限度的避免這一情況,我們引入了兩個機制,一個機制是Storeman從申請退出到完全退出,有一個較長的時間周期。在這個周期內,Storeman無法準確預測市場的波動,也就無法準確判斷是作惡還是按規則游戲獲得的收益(或者遭受的損失)更大,短時的市場波動就不會造成影響。另一個機制是,通過Oracle輸入調整鎖定金的比例。這個Oracle輸入在2.0版本中會通過基金會完成,之后的版本會通過節點投票的形式完成。
對于保證交易的原子性,我們通過智能合約控制Storeman的交易行為,Storeman在Wanchain上有一個跨鏈的額度(Credit),當從原鏈跨出時,相應額度被凍結,交易完成時,額度轉換為等量的Wanchain上的映射token(
以太坊的映射token用WETH表示),如果交易撤銷,額度解鎖。當映射token返回原鏈時,映射token銷毀后解鎖Storeman額度。在這個過程中,嚴格遵循原鏈token與Storeman額度保持同方向記賬,Storeman額度與映射token保持反方向記賬的邏輯,以確保整個交易過程中任何一個環節的原子性。
在2.0中我們會實現的功能及應用場景
2.0是Wanchain跨鏈功能的第一個版本,這個版本的意義在于從工程上驗證我們理論設計的可行性以及瓶頸障礙,便于后期的迭代。2.0跨鏈功能并非一個相對完美的跨鏈版本,但肯定是一個可用的跨鏈版本。為了保證安全性,我們會謹慎的推進,包括在初期限制Storeman的數量,限制跨鏈的金額等。
2.0實現與Ethereum的跨鏈,基于此我們會推出:
1、Storeman客戶端(Command Line模式)
2、同時支持Ethereum和Wanchain的雙幣種錢包,能夠進行兩條鏈的鏈內轉賬和跨鏈轉賬
Storeman調用的RPC接口
3、與Ethereum網絡和Wanchain網絡交互的節點API接口(供輕錢包等發送和查詢交易)
4、能夠查詢Ethereum與Wanchain跨鏈交易的官方瀏覽器
5、針對開發者的開發文檔及針對普通用戶的操作文檔
2.0實現后可以使用的應用場景:
部署WAN,ETH與Wanchain上其他token的分布式交易合約
部署能夠同時支持WAN與ETH 的投資
部署WAN,ETH與Wanchain上其他token的借貸合約
Wanchain跨鏈的發展路徑
2018年
Wanchain將在即將發布的2.0版本中支持Ethereum到Wanchain的跨鏈。在之后的2.x版本中,隨著跨鏈功能的穩定,我們將逐步開放Storeman的注冊機制。最終形成分布式的、大規模的Storeman參與跨鏈生態。
在Storeman注冊機制開放之后,我們將預留給節點獎勵的WAN中預置10%作為Storeman的系統獎勵。獎勵每10,000個區塊結算一次。經過更嚴格的測算和測試后,我們將公布獎勵的具體規則。
Wanchain將在今年年底前支持
btc的跨鏈,并爭取完成一到兩種以太坊ERC20token的跨鏈。
Wanchain將在今年繼續完善Storeman的共識機制,包括完善對于Storeman的作惡,不作為等惡意行為的懲罰機制。
2019年
在2.0版本穩定之后,我們將鼓勵更多的開發者,利用Wanchain的跨鏈機制,開發更多的其他鏈上的Token的跨鏈,并對于開發者給予獎勵,以加快Wanchain與更多的公鏈實現跨鏈的進展。
明年的重點研發方向將在Wanchain的POS機制及普通交易性能及跨鏈交易性能的提升上。
參考文獻
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[6] Jack Lu,Wanchain whitepaper: https://wanchain.org/files/Wanchain-Whitepaper-EN-version.pdf, 2017年8月3日
[7] Jack Lu,Wanchain yellowpaper: https://wanchain.org/files/Wanchain-Yellowpaper-EN-version.pdf, 2017年8月10日
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