在基础设施层面，今天热门的研究主题集中在快速共识而不妥协于拜占庭容错、分片而不妥协于安全性，以及跨链通信而不放弃效率。截至目前，跨链通信因最近推出的 Cosmos 和 Polkadot（越来越 близо！）而获得了最多的关注。

跨链通信 — 这样一个简单的原理

许多专家认为，未来公共区块链将仅合并为少数几个；然而，在需要新的公共区块链的情况下，有许多场景。

• 场景A：现有的区块链可能无法提供应用程序所需的属性（例如，隐私保护计算）和可定制性（例如，数据的处理和存储）；
• 场景B：一个需要不同的治理模型，而现有的区块链不支持 – 在智能合约平台上构建应用程序迫使应用程序采用基础协议的治理规则。

这就是为什么未来的世界将包括数百（甚至数千）个不同的公共区块链。弄清楚这些区块链如何彼此通信是我们下一个伟大的挑战。

所有有关跨链通信的想法都始于亚当·巴克的论文 “通过绑定侧链启用区块链创新”，它阐明了一个简单却令人惊讶的事实，即如何将资产X从区块链A转移到区块链B。事实证明，“转移”实际上是一种幻觉。资产X并不是“转移”的，而是在区块链A上暂时被锁定，而在区块链B上铸造了相同数量的等值资产X。这被称为绑定，双向进行这种操作称为双向绑定（2WP）。

所有2WP系统都是基于投票的，由一组“见证人”决定何时解锁资产X以及将其发送到哪里。 这引发了一个问题 — 我们应该对这一组见证人投入多少信任? 最简单的方法是让一个可信的单一见证人来完成这项工作（例如，加密交易所）。然而，更好的方法是实施2WP，让一组见证人必须批准才能解锁/移动资产。

在侧链的情况下，这一组见证人代表区块链A和区块链B的利益相关者（例如，矿工，代表，BP），这虽然有效但增加了技术复杂性。对于区块链A，在协议层实现与区块链B（可能会随着时间的推移进行升级）通信的逻辑是一种负担。当将区块链C、D、E等引入这个图景时，问题变得更加复杂。

一种不同的方法是拥有一个公共的见证人组，这使得跨越一组区块链网络的通信成为可能，这就是Cosmos Hub、Polkadot Relay Chain和IoTeX Root Chain背后的直觉。每个项目采用不同的方法和加密经济学 使其公共见证人组值得信赖，并能够适应许多异构区块链。Cosmos假设每个区块链都有自己的验证者集、安全性和共识，而IoTeX和Polkadot则利用共享共识池和“默认安全性”来简化区块链接入过程。 与Polkadot的使命不同，后者旨在连接世界上所有区块链，IoTeX的跨链通信目标更具体：为运行在IoTeX网络内的所有Layer 2链提供互操作性。所有这些Layer 2链将用于不同方面的物联网应用，如存储、身份、可信计算、物联网数据市场等等。总的来说，跨链通信是人类为实现巴别塔愿景所做的又一努力。

为什么跨链通信很重要

区块链完全是关于去中心化和安全性的，通过跨链通信可以进一步增强这一点。更具体地说，跨链通信允许资产在不同的区块链之间流动，寻求：

• 不同级别的安全性（例如，快速交易与更强的反审查）
• 不同的属性（例如，明文交易与保密交易）
• 各种应用（例如，去中心化金融与游戏）

跨链通信还使加密资产与其表现和基础区块链的解耦成为可能。虽然这似乎微不足道，但这种解耦在许多有意义的方面增强了当前的区块链。

首先，它允许各种团队/项目/链在区块链技术的不同方面进行重点关注，同时使它们集体变得有用和有影响力。例如，想象一下两个区块链：“区块链1”专注于用户体验（例如，优秀的钱包、应用接口），而“区块链2”则专注于反审查，使其变得缓慢且普通用户很难操作。自然会发生的事情是，用户会将资产从区块链2转移到区块链1以便于使用，并再转回用于长期保存。

其次，它使区块链协议的快速演变成为可能。相对成熟的协议面临更好安全性与更快演变的困境——快速进展通常意味着破坏现象，而良好的安全性则暗示某种程度的停滞。通过跨链通信，移动资产几乎没有成本。因此，理论上可以创造以太坊的一个副本作为警示地，迅速迭代，并最终将所有资产从以太坊迁移到这个新的警示地。如果新的警示地并不理想，所有资产可以回迁，这是一个分叉无法提供的绝妙特性。从长远来看，吸引到最多资产的链将是最繁荣的链。那些无法吸引资产的链将是衰退的，最终会灭亡。

最后但同样重要的是，它允许“证券的借贷”，这可能对区块链领域的治理结构产生深远影响。借贷证券的一种表现形式是一个新颖的概念，称为跨链治理，我们将在以下章节中进行解释。

新范式——跨链治理

当我们在2019年4月首次启动IoTeX根链时，我们面临一个如何安全引导新区块链的挑战问题，这归结为我们所称的自私代表。由于刚开始只有有限的投票者，早期利益相关者可以轻松控制许多代表席位，并拒绝那些不符合其利益的治理交易。例如，从区块生产中拒绝投票交易将会阻止新代表的加入。

为了安全地引导IoTeX主网，我们发明了跨链治理。这意味着治理活动发生在一个更成熟的区块链上，而治理结果应用于一个不太成熟的区块链。IoTeX网络目前在两个公有区块链上拥有资产——以太坊（IOTX-E用于治理）和IoTeX根链（IOTX用于实用性）。IOTX和IOTX-E组成了总供应量为100亿代币，并通过IoTube进行兑换，IoTube是以太坊和IoTeX之间的去中心化桥接。

虽然可以互换，IOTX-E和IOTX具有不同的属性，因此用于不同的目的。IOTX-E设计为具有低流动性（理想情况下低交易量，移动缓慢）且对治理IoTeX网络更具安全性（参见 http://member.iotex.io）。IOTX设计为具有高流动性（理想情况下高交易量，移动较快），适用于IoTeX网络内的操作和应用。也就是说，IOTX和IOTX-E在价值上是等价的。这类似于谷歌股票的A类和C类股份——C类股份没有投票权，而A类股份每股有一次投票权。有了这种结构，自私代表无法拒绝与其利益背道而驰的治理交易，这使得代表的重新选举和削减变得有效。

我们还发现，这种跨链治理能够有效减轻长距离攻击，这是所有PoS区块链的一般担忧。简言之，长距离攻击是指一个大型早期利益相关者花费其代币，在区块链上从非常早的区块开始创建分支，并超越主链。由于质押/投票历史在以太坊上，这提供了足够的抵抗力来反击较弱的主观性（因为它是一个PoW链，51%的攻击是非常昂贵的）。

一些更疯狂的想法

这只是跨链通信和治理可以带来的开始。IoTeX正在研究和探索许多疯狂的想法。以下是一些例子！

一个年轻的区块链如何在总价值为Y的区块链上承载和运营价值为X的资产，且X > Y?

一个预算充足的攻击者通过购买控制~⅔（甚至所有）区块生产者的插槽，意图窃取资产。目前对此问题的解决方案是“等待和成长”这个链，这可能耗时较长。我们内部正在进行的一个实验叫做多资产跨链治理——代表除了质押IOTX-E外，可以质押其他资产，如 NUSD, WETH, WBTC 来构建一个加密货币篮子。这个篮子的价值可以使用 Chainlink 预言机轻松计算，并用于排名候选人和分享奖励（即IOTX）。多资产质押可能会增加质押资产的总额，使链更加安全。这只有与跨链治理结合在一起，许多其他资产可能会存在于成熟的区块链上。

如何在不引入过多复杂性的前提下限制“无所事事”的攻击？

“无所事事”攻击是所有PoS区块链的另一个普遍关注。它意味着每个代表在分叉发生时会在每个分叉上进行构建，因为生产一个块几乎没有成本（与PoW链不同），并最大化他们的经济自利。为了模拟PoW链上发生的事情，每个代表花费X代币来生产一个块，如果提议成功，则奖励Y代币，其中X < Y。这在某种程度上相当于通过没收部分或全部质押/存款来削减搅局者。在同一链上，假设存在自利代表的情况，这种削减是非凡的，因为代表及其共谋代表可以选择性地丢弃削减交易。跨链治理允许受害者向以太坊发送证明，确保搅局者被削减。

结论

总之，跨链通信为许多有趣的设计和应用打开了大门。区块链行业首次，我们将很快允许链“借用”其他链的资产、安全性和属性。我们认为这在区块链系统设计方面是一种新的范式。