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本体的跨链治理,与 Cosmos、Polkadot 有何不同?

江鹏江鹏 2019-05-29 4,713 次 收藏0

《硬核:本体如何更好的跨链、打造信任协作?》 介绍了本体的多链架构设计以及侧链的生命周期,本篇将对比目前业界颇为关注的跨链项目 Cosmos 与 Polkadot,看一下本体在解决区块链互操作性问题如何在采取类似规则的同时,但因为在协议和设计上的不同,使其在跨链的执行效率、安全性等方面产生若干创新之处。

跨链治理

Cosmos

根据 Cosmos 官方提供的资料,主网启动之初,网络状态和安全性无法得到足够的保障,在启用通证转账之前,如果 Cosmos Hub 中存在错误或漏洞,有可能会出现状态回滚或者重启网络。在主网足够稳定安全之后,Cosmos Hub 中通证 ATOM 的持有者将会投票决定是否开启 ATOM 链上转移,这一部分也会通过区块链上投票治理的方式实现。如果第二阶段开启后,用户将可以转移 ATOM,同时交易所也将可以对 ATOM 进行充提,更多的人可以购 买 ATOM,并参与到委托验证人出块的环节。

待 IBC (链间通讯)协议完成测试并发布后,ATOM 持有者同样需要链上治理来进行投票是否将其整合到 Cosmos-SDK 中。目前,IBC 还没有在 Cosmos 主网真正实施,有待进入第三阶段实施。因此,IBC 现在还是一个验证性的原型,还需要更多的优化,在测试网络环境测试时,还需要认真严谨地对复杂的分布式环境进行验证,才能真正投入到主网上使用。

Polkadot

在 Polkadot 架构,主链叫做中继链(Relaychain,相当于 Cosmos 生态里 Hub 的地位),网络中基于 Polkadot 发行的链,叫做平行链(Parachain),其安全和治理都是由 Polkadot 的中继链来支持,而 Cosmos 各链都由自己独立治理。

相比于大多数 PoS 公链中只有委托人与验证者两个角色,Polkadot 设置了“验证人(validator)”、“提名人(nominator)”、“校对人(collator)” 和“渔夫(fishermen)”四种角色,新增的校对人与验证人互相辅助,生成有效的平行链区块。校对人还需对未封装的块进行零知识证明,并将其提供给一个或多个负责向中继链提交平行链区块的验证人。渔夫则是赏金猎人,监督验证人与校对人的作恶行为,通过举报寻求大笔奖励。

Polkadot 的治理机制更为复杂。除了全民公投以外,还引入了一个链上”委员会“的概念,这个委员会很可能从大约 6 人开始,并且在 9 个月内增加到 24 人(每两周大约增加一个人)。所有成员都有固定任期(12 个月),每个成员都通过批准投票选出。

本体 Ontology

本体的多链设计采用双层结构,Ontology 作为当前的主链,负责侧链的注册以及资产抵押等事宜。侧链既可以是与主链架构相同的同构链,也可以是异构链。侧链需要向主链进行注册,等待主链治理委员会审核通过后即可激活与主链或者其它侧链间的跨链交互。

本体侧链在向主链注册时,需要抵押一定量的 ONG 资产防止其作恶,并在注册提交该侧链的创世块区块头等基本信息。从注册伊始,直至侧链需要从主链退出时,本体 Relayer 都会实时监听侧链的情况,若监听到当前区块头的 StatesRoot 与实际运行的 StatesRoot 不符,可立即提交该证明到主链中,并获得相应的激励。

Ontology 主链、各条同构侧链及异构侧链形成本体整个链网体系,在这个链网体系中使用 ONG 作为统一的燃料手续费和矿工费。

本体的跨链治理,与 Cosmos、Polkadot 有何不同?

侧链注册时抵押一定量的 ONG 资产:在侧链初始化时,需要向主链发起注册请求,并提交侧链的区块头信息,该区块头信息中包含验证人信息。若共识周期切换验证人信息发生变更时,侧链需要提交包含新验证人集合的周期切换区块头信息去变更旧的验证人信息。类似的,其他异构链的跨链也可以采用同步某些关键区块的方式。侧链在向主链注册时需要抵押一定量的 ONG 资产防止其作恶。

Relayer 设计:本体的 Relayer 是一个状态信息同步程序,持续监听跨链合约的跨链请求和某些关键区块,监听到后进行跨链交易或者关键区块头的同步获取矿工费。当信息状态同步程序 Relayer 将新的共识周期的验证人区块头提交到主链时,主链会验证关系是否成立。若不成立,则该区块头同步将会被拒绝;反之,旧的侧链验证人抵押的 ONG 将会在两次验证人信息变更后被解锁。

关键区块头同步:在本体主链的共识治理模型中,本体网络每隔一定数量的区块更换一次共识节点,即在一个共识周期内,验证者集合保持不变。因此,如果侧链是同构链,那么链区块头同步过程不需要同步所有区块,只需要同步关键区块(即切换验证者集合的周期切换区块)和跨链交易发生的区块即可。

主链与侧链的跨链交互:当 dApp 来处理主链与侧链的跨链交互时, dApp 合约先处理其在源链上的逻辑,需要跨链时调用跨链管理合约的跨链接口。Relayer 将状态信息的证明同步给目标链(的跨链管理合约)后,dApp 将继续处理其在目标链上的逻辑。

本体的跨链治理,与 Cosmos、Polkadot 有何不同?

举个例子,若 A 链发起了一笔跨链交易到 B 链,则用户需要锁定一定的 ONGx 作为矿工费在 A 链的跨链管理合约中,Relayer 在完成跨链操作后,就可拿到 B 链的成功的跨链记录。

本体的跨链治理,与 Cosmos、Polkadot 有何不同?

保证金方式、交易过程中的监听程序 Relayer 、侧链退出时设立挑战期,其实和我们在网上通过第三方平台购物的规则类似:交易前押金、交易中监控、交易后验证。本体这些设计,是目前 Cosmos、Polkadot 方案所没有的。由此可见,本体在跨链交易上的安全性,做了更多的考虑。

如何防止侧链作恶?

跨链交互中涉及一个重要安全问题,就是如何防止侧链验证人集体作恶,即”侧链作恶“。在 Cosmos 中侧链是各链自治,侧链验证人的选举由侧链自己决定;而在 Polkadot 中,侧链验证人的管理由 Polkadot 主链”中继链“决定。无论验证人选举还是自治的还是统一的,都会面临一个根本性的挑战:这些侧链验证人都不一定可靠,若跨链交互的资产实际价值大于验证人抵押的实际价值,验证人会有足够的动力去作恶。

例如,某个 dApp 的开发者同时在主链和侧链上部署了智能合约,希望进行跨链的资金交互。当该 dApp 的用户将一部分资产转移到侧链后,侧链验证人可以直接将这部分资产转移到自己的名下,然后转移到主链上去,并在交易所卖掉这部分资产。当然,侧链验证人在主链抵押的保证金会赔付给用户。但是如果侧链验证人抵押的保证金小于转移的这部分资产的实际价值,侧链验证人很有可能会采取集体作恶的方式来获得这部分的额外收益。

作恶方式

现有的跨链方案大都采用梅克尔树证明的方式:即侧链在每一个区块中生成当前区块中所有交易产生状态的 States Root,侧链验证人会对该 States Root 进行签名。当有跨链交易发生时,通过验证该 States Root 即可验证跨链状态的合法性。如果此时侧链验证人发现用户跨链交互的资产实际价值大于这些验证人抵押资产的实际价值,那么侧链验证人可以基于当前区块伪造一个 States Root,即无视当前区块的执行结果,强行构造一个对自己有利的 States Root,从而窃取用户锁定在主链上的资产。

那么,是否可以实现,即使侧链被恶意矿工或节点控制,用户依旧可以利用主链的安全机制来保证自身的安全性呢?

如何解决作恶

验证人作恶是通过集体在当前区块构造虚假的 States Root,区块中的交易因为无法伪造用户签名并不能被改变。

我们可以看到,在 Cosmos 中,Hub 的矿工不对 Zone 的安全负责,或者说不对整个系统的安全负责。这样就会导致一个问题,如果跨链交互的过程两条链交互的资产价值大于某一条链抵押的价值,会发生验证人集体作恶而偷取资产的情况发生。所以,Cosmos 可能更适合可信的公链间的信息交流。

而在 Polkadot 中,有“验证人”、“提名人”、“校对人” 和“渔夫”四种不同的角色在维持网络安全。在其一个可能实现里,“验证人”有可能会被拆分成”基础验证人“和”可用保证人(guarantor)“,各分片的验证人由主链统一分配,各分片的验证人需要有所有分片的全量账本,数据的存储量会比较大。另外,如果跨分片交互的过程两个分片交互的资产价值大于该分片的验证人在主链上抵押的价值,还是会发生验证人集体作恶而偷取资产的情况。

针对验证人作恶的情况,本体提出一个解决问题的设想:即可以设置一个挑战期。在挑战期内,若发现某一笔交易作恶,Relayer 可以提交该交易状态的上一个状态、当前区块的交易、合约源码去虚拟机中运行,并比较运行结果的 States Root 与 区块中包含的 States Root,验证该 States Root 是否合法。同时,不管是否有跨链交易的发生,Relayer 都会实时实时监听侧链的情况,若监听到当前区块头的 StatesRoot 与实际运行 StatesRoot 的的不符,可立即提交该证明到主链中,并获得相应的激励。

可以看到,该方案的验证过程较复杂,特别是对于异构链而言,且挑战期对用户体验也不是足够的友好,本体表示会在这一设想的基础上继续研究更为可行高效的解决方案。

最后,虽然在防止侧链作恶这一问题还未找到完美的解决方案,但本体提出的设计对于整个区块链世界探索如何搭建并实现轻量级、低耦合、安全可靠的多链体系和跨链解决方案还是具有十分重要的意义。

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