區塊鏈:探討：跨鏈技術在金融基礎設施的應用

撰文：郝凱，就職于HashKeyCapitalResearch

審核：鄒傳偉，萬向區塊鏈、PlatON首席經濟學家

來源：鏈聞

編者注：原文標題為《跨鏈技術在金融基礎設施的應用》

本文對幾種主流的跨鏈技術做了描述和對比，并對跨鏈技術在金融基礎設施中的應用做了分析。公證人機制理論上可以實現不同央行數字貨幣之間的跨鏈轉賬，但存在公證人的選擇問題；哈希時間鎖受到各國央行的重視，可以成功實現央行數字貨幣的跨賬本券款對付、同步跨境轉賬等功能，但哈希時間鎖還存在缺陷，需要進一步改進；側鏈技術方案對于央行數字貨幣不適用；中繼鏈技術方案的實際運行經驗非常少，如果Cosmos和Polkadot未來能成功實現中繼鏈功能，對于央行數字貨幣會是一種可行的選項。

未來央行數字貨幣的格局

區塊鏈技術在貨幣和支付領域的應用，已成為備受關注的前沿問題。近期，人民銀行DC/EP開始在深圳、雄安、成都、蘇州進行試點測試；Facebook發起的全球穩定幣項目Libra做出重大修改，發布2.0版本白皮書，開始加速推進；日本銀行與歐央行合作的Stella項目、新加坡金管局的Ubin項目和加拿大銀行的Jasper項目等都已經對區塊鏈技術在金融領域的應用做了大量的研究工作。

V神發文探討代幣投票治理利弊，并提出替代解決方案:V神發文稱，去中心化治理是必要的，但目前形式的代幣投票治理存在許多公認和未公認的危險，因此擴大或超越代幣投票是解決方案的關鍵部分。關于代幣投票，V神稱主要擔心兩種類型的問題：1.不平等和激勵失調（即使在沒有攻擊者的情況下）；2.通過各種形式的（通常是模糊的）買票形成直接攻擊。第一種問題具體包括：

- 小群體的富有參與者（鯨魚）比大群體的小型持有者更善于成功地執行決策；

- 代幣投票治理以犧牲社區的其他部分為代價，賦予持有者和權力和利益；

- 利益沖突問題。

V神就此給出以下解決方案：

解決方案1：有限治理

- 僅對應用程序使用鏈上治理，而不是基礎層；

- 將治理限制為固定的參數選擇；

- 添加時間延遲；

- 對于分叉更加友好。

解決方案2：非代幣驅動的治理

- 人格證明系統：該系統可驗證帳戶對應于唯一個人，因此治理可以分配給每人一票。可以還可查看正在開發的一些技術，ProofOfHumanity和BrightID是實現這一功能的兩種嘗試。

- 參與證明系統：該系統可證明帳戶對應于參與過某事件、通過了某些教育培訓或在生態系統中執行過一些有用工作的人。

解決方案3：風險共擔

通過改變投票規則來打破公地悲劇。代幣投票失敗的原因是，雖然選民需要對他們的決定承擔集體責任，但每個選民并不需要單獨承擔責任。所以V神提議創造一種投票系統來改變這種動態，讓選民們獨立而不是集體地為他們的決定負責。

其他方案：各種混合形式的futarchy治理、時間延遲加上選舉專家治理、松耦合（咨詢）代幣投票等。

V神總結道，目前的代幣投票形式是“safe defaults”，在更大的經濟壓力、更成熟的生態系統和金融市場條件下，它們的功能仍有很多有待觀察的地方，現在是開始同時試驗替代方案的時候了。[2021/8/16 22:17:20]

雖然Libra項目的愿景是成為「全球支付系統和金融基礎設施」，但考慮到Libra一籃子貨幣穩定幣可能引發的貨幣主權和貨幣替代問題，Libra將以單一貨幣穩定幣為主。未來大概率的場景是，主權國家發行自己的央行數字貨幣，輔以市場機構推出的單一貨幣穩定幣。

李小加：港交所正在探討利用區塊鏈技術為港股通交易活動向內地傳送報告:港交所行政總裁李小加于11月3日出席香港金融科技周論壇上表示，港交所正在探討利用區塊鏈技術，為港股通交易活動向內地傳送的報告，以區塊鏈形式發送。而區塊鏈技術亦有助降低交易成本，例如內地的商品交易所活動，便有利用區塊鏈與供應商連繫，讓商戶取得便捷融資；同時商品交易所地位沒見受到影響，因為交易所的監管角色獲得市場信任，這并非區塊鏈技術可以取代。（金融界）[2020/11/3 11:31:25]

在這種情況下，各國的央行數字貨幣是基于不同的區塊鏈。在跨境轉賬、券款對付等場景中，信息和資產需要在不同的區塊鏈上進行流轉，各國的央行數字貨幣之間必須實現互聯互通。跨鏈技術是實現鏈間交互的解決方案。

主流的跨鏈技術

不同區塊鏈之間的信息隔離會造成區塊鏈的孤島效應，大大限制區塊鏈的價值轉移能力和應用范圍。跨鏈技術可以把不同的區塊鏈連接起來，實現不同鏈之間的互聯互通。目前，主流的跨鏈技術包括公證人機制、哈希時間鎖、側鏈和中繼鏈。

公證人機制

公證人機制是所有跨鏈技術中最簡單的一種，不同區塊鏈之間使用共同信任的第三方充當公證人進行連接。公證人為交易雙方創建資金托管，當所有交易參與方對這筆交易達成共識時，便可自動觸發交易。根據公證人的數量和簽名方式，公證人機制可以進一步細分為單簽名公證人機制、多簽名公證人機制和分布式簽名公證人機制等。

動態 | 印度即將推出加密脫口秀節目Hard Fork，將探討加密監管等問題:據bitcoin.com消息，印度本月即將推出名為Hard Fork的加密電視脫口秀節目。根據制片人的說法，該節目“將深入探討加密領域的問題、主題的復雜性以及區塊鏈和加密貨幣領域領導者的遠見。”，包括印度現在亟待解決的加密監管問題。[2019/4/9]

因為公證人機制非常簡單，所以這種模式的適用范圍非常廣泛，理論上可以用于任意兩條區塊鏈之間的交互。但也有觀點認為，公證人機制是中心化的產物，與區塊鏈的去中心化理念不相符。

哈希時間鎖（HashTimeLockedContract，HTLC)

哈希時間鎖最早起源于閃電網絡，使多個用戶之間的「條件支付」能以去中心化、無需第三方受信任中介的方式完成，在多跳支付、原子交換和跨鏈交易等中有廣泛應用。

HTLC的核心是時間鎖和哈希鎖。時間鎖指，交易雙方約定在某個時間內提交才有效，超時則承諾方案失效。哈希鎖指，對一個哈希值H，如果提供原像R使得Hash(R)=H，則承諾有效，否則失效。如果交易因為各種原因未能成功，時間鎖能夠讓交易參與各方拿回自己資金，避免因欺詐或交易失敗造成的損失。

假設Alice想開啟一個與Bob的交易，交易金額為0.5BTC，但Alice需要通過Carol才能與Bob建立通道進行交易，如下圖所示。

SEC正在進一步探討ICO監管 已收到高質量建議:據彭博社消息，一位SEC（美國證券交易委員會）官員周三表示，SEC已經看到了針對ICO的高質量建議，隨著SEC在過去的幾個月里已經與更多的監管人士討論了這種數字籌款工具。[2018/5/24]

圖1：HTLC與支付路徑

第一步：Bob設定原像R，把哈希值H=Hash(R)告訴Alice。

第二步：Alice通過HTLC向Carol進行條件支付：當且僅當Carol在T時刻前提供與哈希值H對應的原像R，Alice才向Carol支付0.5BTC。類似地，Carol通過HTLC向Bob進行條件支付：當且僅當Bob在t時刻前提供與哈希值H對應的原像R，Carol才向Bob支付0.5BTC，其中t

第三步：Bob如果在t時刻前向Carol提供R，獲得0.5BTC，此時Carol知悉R。反之，0.5BTC會返回給Carol，Carol不會遭受任何損失。第四步：Carol如果在T時刻前向Alice提供R，獲得0.5BTC。反之，0.5BTC會返回給Alice，Alice不會遭受任何損失。

側鏈（Sidechain)

側鏈是一種錨定主鏈代幣并使該代幣可以在主鏈和側鏈之間進行價值轉移的協議。最初，側鏈是一種解決主鏈可擴展性問題的擴容技術，可以讀取主鏈的事件和狀態。一般來講，主鏈可以不知道側鏈的存在，而側鏈必須要知道主鏈的存在。需要注意的是，側鏈實現的是貨幣價值的轉移，不是貨幣的轉移。

水滴籌創始人沈鵬：將與騰訊共同探討區塊鏈與公益應用:近日，水滴籌創始人沈鵬在接受媒體采訪時表示：“區塊鏈本質上是一種分布式、去中心化的數據庫記賬技術，目前水滴籌正在聯合騰訊探討如何將區塊鏈與公益結合起來，打造能夠有效保障公益信息真實透明的水滴鏈。”[2018/4/19]

雙向錨定是實現側鏈的基礎，即暫時將主鏈上的代幣鎖定，然后將等價值的代幣在側鏈上釋放；當等價值的代幣在側鏈上被鎖定時，釋放主鏈上被鎖定的原始代幣。針對雙向錨定中的資產管理和監督問題，目前主要有以下三種模式：單一托管人模式、聯盟托管模式和SPV模式。

中繼鏈

中繼鏈本質上是公證人機制和側鏈機制的融合和擴展，可以視為側鏈的升級版本。目前，最知名的兩個跨鏈項目Cosmos和Polkadot采用的都是基于中繼鏈的異構多鏈系統。

Cosmos是在Tendermint共識算法基礎上建立的一個支持跨鏈交互的異構網絡，具有高性能、一致性等特點。Cosmos系統中主要包括樞紐和分區兩種角色。Hubs是指用于處理跨鏈交互的中繼鏈，Zones是指一般的平行鏈。但是，Cosmos目前只支持資產的跨鏈，功能開發進度比較慢并且團隊內部傳出不和聲音。

Polkadot是一個異構多鏈系統，旨在支持并行的多個區塊鏈。Polkadot系統中包括中繼鏈和平行鏈。中繼鏈實現多條平行鏈之間的跨鏈交互，平行鏈可以滿足構建不同應用程序的特定需求。目前，Polkadot主網剛剛上線，還處在項目早期，很多功能還有待在實際運行中檢驗。

技術方案的對比

表1：跨鏈技術方案的對比

跨鏈技術在金融基礎設施的應用

各國央行著重于研究區塊鏈技術在支付系統、證券結算系統、同步跨境轉賬等金融市場基礎設施的應用，這同時也是央行數字貨幣未來主要的應用場景。對于央行數字貨幣而言，上述幾種跨鏈技術的適用性存在明顯的差別。

理論上講，公證人機制非常簡單，可以直接采用開源的Interledger協議。公證人機制適用于任意兩條區塊鏈之間的交互，實現不同央行數字貨幣之間的跨鏈轉賬。同時，如果由商業銀行來充當公證人的角色，可以直接復用部分現有的銀行體系。當兩個不同國家的用戶和商家進行支付和轉賬時，商業銀行作為公證人為交易雙方創建資金托管，當交易參與方達成共識后便可觸發交易。在現行的系統中，跨境轉賬涉及銀行賬戶操作復雜、國際支付標準不一、流程透明度低、監管重復、費用高等缺點。采用公證人機制的央行數字貨幣之間的跨境轉賬則可以避免這些缺點。

圖2：現行跨境支付流程示意圖

但在實際應用中，使用公證人機制還存在一些問題。央行數字貨幣是央行對公眾的負債，最終的結算服務必須通過各國的中央銀行。而不同中央銀行之間進行跨鏈交互時，公證人角色是很難選擇的。商業銀行的信用低于中央銀行，不能為中央銀行擔任公證人；而IMF和BIS這類國際金融機構的信用高于一般商業銀行，但這類機構的信用也很難說高于主要中央銀行。因此，公證人機制在央行數字貨幣中的應用存在公證人的選擇問題。

對于哈希時間鎖來講，Ubin、Stella和Jasper等各國央行主導的區塊鏈研究項目都非常重視對哈希時間鎖的研究和使用。在這些研究項目中，哈希時間鎖可以成功實現跨賬本券款對付、同步跨境轉賬等功能。在參與者理性前提下，哈希時間鎖中所有「條件支付」要么全部完成，要么全不完成但所有參與者都能拿回自己的資金，交易是原子式的。同時，原像和資金相向流動，原像可以被視為收據。

但并不是所有參與者都會做出理性選擇，哈希時間鎖不是一種完美的解決方案。Stella項目測試發現，使用HTLC的跨賬本券款對付可能發生結算失敗，并導致兩種不同結果。第一種結果是資金和證券被退還給各自原始持有人，兩個交易對手方都不會承擔太大風險，但會面臨重置成本風險和流動性風險。第二種結果是資金和證券都會被一個交易方獲得，另一方會承擔較大的本金風險。目前，哈希時間鎖還存在缺陷，需要進一步改進。

對于側鏈技術方案來講，在這種機制中存在主鏈和側鏈，主鏈可以不知道側鏈的存在，而側鏈必須要知道主鏈的存在，通過側鏈技術方案進行交互的區塊鏈之間有明顯的主次之分。而不同的央行數字貨幣之間的關系是對等的，側鏈機制與央行數字貨幣的實際情況不相符。所以，側鏈技術方案是不適用的。

從結構上看，中繼鏈技術方案適用于不同央行數字貨幣之間的交互。各國的央行數字貨幣以平行鏈的形式接入同一個中繼鏈。各國央行可以擔任中繼鏈驗證人，運行中繼鏈節點、保護中繼鏈的安全。但是，中繼鏈技術方案的實現難度比較高，實際運行經驗還非常少。如果Cosmos和Polkadot未來能成功實現中繼鏈功能，做到系統穩定、可擴展性高、易于接入和升級等特點，中繼鏈技術方案會是一種可行的選項。

綜上所述，對于央行數字貨幣而言，幾種主流的跨鏈技術方案具有不同的特點和適用性。公證人機制理論上可以實現不同央行數字貨幣之間的跨鏈轉賬，但存在公證人的選擇問題；哈希時間鎖受到各國央行的重視，可以成功實現央行數字貨幣的跨賬本券款對付、同步跨境轉賬等功能，但哈希時間鎖還存在缺陷，需要進一步改進；側鏈技術方案對于央行數字貨幣不適用；中繼鏈技術方案的實際運行經驗非常少，如果Cosmos和Polkadot未來能成功實現中繼鏈功能，對于央行數字貨幣會是一種可行的選項。

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