Wanchain通用跨链机制重磅升级—跨链质押金全域共享

 空投网   2021-01-14   来源:互联网  0 条评论
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背景介绍

Wanchain聚焦跨链机制的创新与研发,其通过连接同构链与异构链,实现了资产在不同链的生态间自由流转。近日,Wanchain团队发布了Wanchain 5.0版本,其跨链机制具备无需许可和去中心化的特性。Wanchain 5.0包含以下优势:

  • Wanchain 5.0率先实现了跨链节点的开放(Open Storeman),这意味着任何人都可以参与成为跨链节点(Storeman)。我们知道,Wanchain通过跨链节点完成资产在两条链间的互跨。Wanchain 5.0的发布,实现了跨链节点机制的完全去中心化和全面开放。从技术上讲,这是通过开放多方计算(MPC)过程实现。多方计算是Wanchain一项核心技术,它将锁定账户的所有权拆分给跨链节点组的成员,即每个跨链节点拥有锁定账户完整私钥的一个碎片。为了实现账户上的资金转移,至少需要三分之二以上的节点以各自私钥碎片为输入运行门限签名算法才能生成合法签名,以完成该笔跨链交易。多方计算再加上质押和惩罚机制,能够有效避免跨链节点合谋的问题。
  • 开放跨链节点的收益率受到Wanchain PoS星系共识收益率的影响,这能有效防止质押的WAN全部涌入PoS验证节点或跨链节点。据我们的了解,Wanchain是业内首个实施这种联动机制的项目,它保证了验证节点质押量和跨链节点质押量之间的平衡和稳定。
  • Wanchain 5.0提供了一套完整的、开源的跨链产品“套装”,它包括跨链机制、跨链节点代理(Storeman Agent)、P2P发现网络、钱包、浏览器,所有这些产品和技术都进行了重新设计和实施,提高了产品性能和用户体验。

下一阶段:综合提升Wanchain跨链平台的能力

随着Wanchain 5.0无需许可兼去中心化的平台上线,Wanchain如期兑现了白皮书中承诺的基础设施建设及各大里程碑。Wanchain平台的下一步是要提升其跨链能力,使其能够承载更大规模的资产跨链,建造更多链与链间的跨链桥。提升跨链桥能力的主要挑战体现在以下几个方面:


安全问题

由于Wanchain跨链桥是去中心化和无需许可的,因此,跨链资产的安全性是由质押在跨链节点上的资产保障的,通过这种方式保证节点间不会合谋,避免节点运营者的做恶行为,因为节点质押金会因节点作恶而被扣除。随着跨链桥数量的增加,单座桥内的质押资金也需要相应增加从而确保桥的安全。因此,有限的节点质押资金会阻碍跨链能力的提升。

额度问题

跨链节点组的跨链额度代表了这座跨链桥上能够进行安全跨链流动的资产的数量。当前,跨链交易的安全性是由跨链桥的质押金保证,换句话说,每一座跨链桥都有自己的质押量,可跨链额度(TCV)绝不能超过该桥的质押量。由于每座桥的跨链节点质押量不尽相同,因此每一座桥的可跨链额度也高低不一。这会导致一种“失衡”现象发生,即一些跨链桥过度质押,可跨链额度使用率很低,而另一些跨链桥则质押量不足,可跨链额度早已用满,跨链交易不得不中断。不同跨链桥可跨链额度的差异会对整个跨链生态体系的安全性造成负面影响。

全域跨链节点组的兼容性问题

Wanchain已开始着手建设全域跨链节点组的运营机制。一种链上的资产可以是来自多条外部的链。例如,BTC@Ethereum可以是来自比特币网络的BTC@Bitcoin,也可以是来自Wanchain的BTC@Wanchain。所以,问题来了,我们如何保证来自不同链上的比特币是等效的。为了确保资产通过跨链桥跨到不同链上依然等效,那么智能合约的逻辑必须确保一致并且所有的跨链桥必须安全。此外,节点运营商们也要求是能够兼容不同链的代码的跨链节点即全域跨链节点,他们共同组成全域跨链节点组。

为了应对上述挑战,提高Wanchain跨链平台的能力,我们引入了普适的全域跨链节点组机制,该机制由参与的跨链节点组成公共池,节点的质押金在全域范围内共享。换句话说,原先一组跨链节点组在一座跨链桥上的质押金只能由该座桥享有;现在则是一组跨链节点组的质押金将适用于所有跨链桥,由全体跨链桥共同享用。

全域跨链节点组机制

机制介绍

Wanchain通用跨链机制,具备以下几方面特性:1. 客户端的跨端支持,包括移动端、浏览器和桌面应用等;2. 跨链机制API网关支持跨设备互联,支持不同架构的区块链、跨链桥、区块中枢;3. 支持同构跨链和异构跨链;4. 通用跨链桥支持本地交易和跨链交易。如下图所示,跨链API网关由多种技术实现。例如,API网关可能是由一台HTTP服务器作为前端,与客户端进行通信;API网关也可能是以P2P网络连接的方式与客户端土端进行通信并接收来自客户端的信息;此外,API网关还可以是一台负载均衡服务器,增加网关的可伸缩性和可靠性。API网关的后端则连接原生区块链、跨链桥、跨链中枢等。原生区块链是指支持单链和协议簇的区块链,如比特币、以太坊、EOS、瑞波、Corda、超级账本等。区块链中枢(Blockchain Hub)是一个具有跨链操作功能的区块链,它能够对资产、数据和价值进行转移和聚合操作。像Wanchain、Polkadot、Cosmos这类公链都可以归为区块链中枢。

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在上述这张架构图中,区块链跨链桥是连接两个同构链或异构链间的连接器,允许数据、价值和资产在不同链间流转。Wanchain跨链桥方案是通过跨链节点Storeman实现的。跨链节点Storeman是一个组件节点,用于监听多条链上的事件,将事件进行处理并转送到目标链上。一个跨链节点可能由多个程序共同运行形成一个集群,单个节点持有密钥的一个碎片,用来解锁跨链资产的账户。Storeman机制支持跨链节点将自己的资金质押到智能合约中并运行节点,从跨链交易和质押挖矿中获取收益。

跨链节点Storeman

跨链节点组件如图2所示。一座跨链桥或跨链节点可拥有两个甚至多个端口用于连接相应的区块链。端口中包含了可执行代码,如智能合约、链代码或者脚本等,用于在所连接的区块链上执行相应操作。可执行代码将相关操作和数据传输到跨链桥,由跨链桥所提供的服务进行进一步处理。这些服务包括了用于跨链交易验证的验证代理,用于桥与桥之间数据和状态信息同步的同步代理,以及用于侦听和处理事件的事件代理。跨链节点彼此互联,形成一个多方计算组,通过共同控制共享密钥来实现原链和目标链上账户的锁定和解锁。

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跨链节点质押金共享

在通用跨链平台上,区块链上的账户将一定数量的资产锁定在跨链桥上,以此来获得质押收益和跨链交易手费费。用户可以通过智能合约的质押函数来实现,比如质押金额函数stake_deposit是由链ID、账户地址、金额、跨链桥ID、质押时长和质押签名构成。 此处,链ID代表账户所在的链,该账户属于EOA账户(外部所有权账户),通过该账户可将资产锁定在跨链桥上或从跨链桥上取回,用以支持跨链交易;金额代表质押的资金数量;跨链桥ID表示资金质押所对应的那座跨链桥;时长代表质押资金锁定的时间长度;质押签名账户所有人的已签名信息,用于加强账户质押请求的真实性。

当账户所有人将资金质押到跨链桥后,这些资金便被计入到桥的总资金池里。如图3所示。跨链桥的资金是由桥上的资产及其价值共同构成。一座跨链桥的质押量是由质押到该座桥上的所有跨链节点的质押量之和。质押和资产之间并非1对1的关系。例如,质押量的最终数值可能是通过资产价值再加上质押时长和其他因子如随机数的函数运算得到。通常,节点的质押量越大,它被选中进入跨链节点组的可能性就越高,同时,节点每天的收益占比也将越多。

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通用跨链平台的一项重要变化是,质押资金在所有跨链桥间实现共享,按需分配,合理动态地调配给跨链资产转移需求更高的跨链桥。

我们把这种质押资金共享方式的跨链节点组称为全域跨链节点组,把组里的跨链节点称为全域跨链节点。

通用跨链机制优势

与Wanchain现有的Storeman方案相比,全域跨链节点机制在安全性、跨链资产转移能力和可扩展性方面具有多重优势,如下图所示:

资产的跨链转移变得异常简单

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全域跨链节点组让链与链间的资产管理和消息验证更加容易,资产在链与链间的转移变得更加简单。

上图展示了以太坊、EOS和Wanchain同时存在情况下的某一场景。每条链上都有跨链资产wanBTC。新的跨链机制出来之前,在以太坊和Wanchain之间建立一组跨链节点组(SG1),在Wanchain和EOS之间也建立一组跨链节点组(SG2)。将wanBTC从以太坊跨链转移到EOS的流程如下:

  • 第一步:用户在以太坊上销毁wanBTC;
  • 第二步:SG1接收到该事件后为用户在 Wanchain上铸造出同等数量的wanBTC;
  • 第三步:用户在Wanchain上销毁收到的wanBTC;
  • 第四步:SG2接收到该事件后为用户在EOS上铸造出同等数量的wanBTC。

上述过程共产生了四笔交易,包括以太坊的一笔交易,Wanchain上的两笔交易,EOS上的一笔交易。在这四笔交易中,用户需要发起两笔交易,一笔是在以太坊上,一笔是在Wanchain上。

但当我们采用全新的全域跨链节点组机制后,整个流程就会变得异常简单:

  • 第一步:用户销毁他在以太坊上的wanBTC;
  • 第二步:全域跨链节点组SG收到该事件后,直接在EOS上铸造出相同数量的wanBTC。

上述过程共产生了两笔交易,包括以太坊上的一笔交易和EOS上的一笔交易。在这两笔交易中,用户只需要在以太坊上发起一笔交易。

更低的跨链交易手续费

从上面的阐述中我们可以看到,采用全域跨链节点组后,用户只需要在两条链间发起一笔跨链交易便可。因此,新的跨链机制的跨链交易费用会比原来的交易费用降低约50%。

跨链桥造价成本降低

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在Wanchain 5.0中,锁定账户是由跨链节点组中的跨链节点共同生成的,此过程称为KeyGen,它要求全体跨链节点共同参与,既费时又费力。具体而言,随着跨链桥数量的增加,总运行时间和计算资源消耗呈线性增长。采用全域跨链节点组机制后,只需要运行一次KeyGen过程,因为所有跨链桥共用同一个锁定账户。因此,即便跨链桥数量持续增加,总运行时间和计算资源消耗保持不变。假定建设一座跨链桥的资源消耗是C,则总资源消耗与跨链桥数量的关系如上图所示。从图上可以看出,按原先的跨链机制,随着跨链桥数量的增加,建桥成本线性增长,而采用新的全域跨链节点组机制后,不管跨链桥数量增加多少,建桥成本保持恒定。

更安全

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按照原先的跨链机制,跨链节点被分散在了不同的组里,而新的全域跨链节点组,所有跨链节点都集中在一个组里。我们通过在单个组里增加跨链节点数量,从而一步到位提高组的安全性。我们通过一个简单的例子来说明。

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从上图可以清楚地看到,单个跨链节点组遭遇黑客攻击的概率P相对是较高的,但全域跨链节点组的机制大大增加了组的安全性。当P值减小时,安全性的提升并不是那么显著,但图上仍然可以看出全域跨链节点组在理论上的安全性是占优的。

上图还反映了减少跨链节点组的数量可以提高系统整体安全性。

更灵活

跨链节点组的质押金是为了确保跨链资产的安全性。因此,跨链资产的价值不能超过跨链节点组的质押金。当跨链节点组的质押金与跨链资金的需求不匹配时,就会产生问题,出现质押金的利用率不佳的局面。理论上可以通过在跨链节点奖励机制中引入了一参数来缓解这一现象。但该参数在跨链节点组的运行周期内是无法改变的,灵活性较低,因此这一方案并不十分完美。

采用全域跨链节点组机制后,所有跨链桥共享质押金,那么,那些对跨链交易需求强劲的跨链桥就会自然地“占用”更多的质押金,而那些跨链交易需求较低的跨链桥则“占用”小部分质押金。这一切都是跨链体系根据各链的跨链需求自动调节的。我们通过一个简单的例子来说明。

假设有三组跨链节点组,每组对应一座跨链桥,且每组的总质押金都是1000USDT,那么实际可跨链额度计算如下:

实际可跨链额度 = Min{质押金,跨链需求金额}

根据每组不同的情形,我们计算相应的质押金使用率:

质押金使用率 = 已使用跨链金额/总质押金额 = (500+1000+800)/(1000+1000+1000) = 76.7%

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采用全域跨链节点组后,我们拥有了更多的可跨链额度,如下图所示。

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质押金使用率计算如下:

质押金使用率 = 已使用跨链金额/总质押金额 = 2800/(1000+1000+1000) = 93.3%

更高的跨链额度

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通过全域跨链节点组,所有跨链桥共享质押金池。但实际上,整个系统的可跨链金额是不变的,但此时每一座桥的可跨链额度相比之前的跨链机制则增加了。通过一个质押金池来分配给所有跨链桥比之前一座桥单独维护一个质押金池要方便很多,也灵活很多。我们只需整体统筹,无需考虑单个细节。这样的设计能够有效的应对单桥跨链额度不足的情况。

结论

基于全域跨链节点组,Wanchain将研发一套通用跨链机制,极大提升跨链桥的可扩展性和安全性。全域跨链节点组机制将在今年一季度上线Wanchain主网。

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