浅谈XChain的跨链设计机制

一、跨链的背景与难题

区块链技术日异月新，从BitCoin的诞生到现在已经有十年已久，在此期间各种公链百花齐放百家争鸣，然而如果从价值流通的角度来看，这些公链之间都是一座座价值孤岛，他们之间相互孤立无法让价值流通。如同互联网的发展史一般，二十世纪六七十年代，网络底层传递协议有ARPANET、UUCP、Usenet、Bitnet等，这些协议组网，最终导致信息只能在有限范围的网络内传递，直至TCP/IP出现之后，才让所有的局域网互联互通，进而形成形成更大广域网、互联网乃至物联网。反观现在区块链技术的发展，正如互联网的二十世纪六七十年代一般，区块链技术蓬勃发展，但最终形成的确是一座座价值孤岛，资产及其价值无法跨链传递、流通。所以跨链技术的研究也是区块链技术研究的重要方向之一，让价值自由流通，消除价值孤岛，这也正是XChain所追求的目标之一。

想解决资产流通问题，务必先提出跨链的解决方案。我们对跨链方案必须要解决的几大难题做了汇总，如下：

• 操作的原子性。跨链操作具备事务性，必须要保证所跨的两个链中的操作具有原子性，即要么两个链上的操作都执行成功，要么都执行失败，否则会导致两链结果不一致，最终导致跨链失败。
• 交易的有效性。有效性包含两层意思：一是怎样信任这个交易是合法的，单链中我们很容易校验交易的合法性，因为区块链内部有一套演算机制，保证交易的合法性，而在跨链时，两链之间必须校验对手链的交易的合法性；二是怎样信任这个交易是最终确认的，xBFT系列的共识的具备最终确认性，及出块即可确认，而POW、POS系列的算法需要N（6个）区块后才能确认，在此期间的交易有可能会被回撤，因此跨链过程中的必须判断对手端交易是否被确认，方可被认定为有效。
• 资产的守恒性。资产转移后，可用资产的总量务必守恒，否则资产凭空增加或消失，必然导致跨链失败。

在问题和因素已经确定的情况下，解决问题的办法和方案就可以有多种多样。XChain在分析和设计跨链方案的过程中，充分考虑了以上各种因素和难题，总结和设计了以下几种可行性较高的跨链方案：

• 公证人方案（Notary schemes）
• HASH 锁定方案（Hash-locking）
• 侧链/中继方案（Sidechains/relays）

这些各种方案各有利弊，后续系列的文章，我们将会分别予以深入分析和探讨，今天我们则主要讨论公证人方案。

二、公证人方案

         公证人机制顾名思义，即由一个/一组人担当公证人节点，承担一条链接收资产，另一条链里转出资产的功能。这种机制的优势较为明显，轻量级，简单易实现，扩展性高。另外功能丰富，公证人在这个过程中，可以充当兑换（资产交换）资产的角色，也可以充当资产转移（锁定原始资产，并发行等量等属性的资产）的角色。公证人需要在跨链的过程中，公证人承载着如下的功能：

• 保证跨链交易的原子性。公证人（节点/程序）必须保证两链操作的原子性，即两条交易的执行结果要么同时成功，要么同时失败。
• 检验数据的有效性。公证人必须主动检查