区块链技术--公证人机制

公证人机制是一种简单的跨链机制，在数字货币交易所中使用广泛，本质上它是一种中介的方式。假设区块链A和B本身是不能直接进行互操作的，那么他们可以引入一个共同信任的第三方作为中介，由这个共同信任的中介进行跨链消息的验证和转发。

公证人机制主要包括三种类型：单签公证人、多重签名公证人、分布式签名公证人
单签公证人
单签公证人也叫中心化公证人机制，通常由单一指定的独立节点或者机构充当，它同时承担了数据收集、交易确认、验证的任务。公证人在该交易过程中充当交易确认者和冲突仲裁者的角色，是用中心化机构替代了技术上的信用保障，这种模式虽然交易处理速度快，兼容性强，技术架构简单，但中心节点的安全性也成为系统稳定的关键瓶颈。

最传统的公证人机制是基于中心化交易所得跨链资产交换，这种跨链的方式比较单一，只支持资产的交换，如下图演示了Alice通过交易所，用比特币和Bob交换ETH的过程。

Alice 通过交易所钱包将自己的比特币打入交易所地址;

Alice 在交易所上挂上卖单1个BTC卖出20ETH价格；

Bob需要将自己的ETH打入交易所的以太坊地址；

Bob通过交易所挂出购买比特币的单子 20ETH买一个比特币；

交易所将Alice的卖单和Bob的卖单进行撮合；

交易所将Alice在交易所存储的1BTC 转移给Bob的比特币地址；

交易所将Bob在交易所存储的20ETH 转移给Alice的以太坊地址；

多重签名公证人
多重签名公证人机制，由多位公证人在各自账本上共同签名达成共识后才能完成跨链交易。多重签名公证人的每一个节点都拥有自己的一个密钥，只有当达到一定的公证人签名数量或比例时，跨链交易才能被确认。

公证人是一群机构组成的联盟，跨链资金的转移是这个联盟所控制的。这种方式相较于单签名模式的安全性更高，少数几个公证人被攻击或者是作恶都不会影响系统的正常运行。

分布式签名公证人

分布式签名公证人机制和多重签名公证人机制最大的区别在于签名方式不同，它采用了多方计算MPC（Multi-Party Computation）的思想，安全性更高，实现也更复杂。基于密码学生成秘钥（系统有且仅产生一个密钥），并拆分（公证人组中谁都不会拥有完整的密钥）成多个碎片（经过处理后的密文）分发给随机抽取的公证人（即使所有公证人将碎片拼凑在一起也无法得知完整的密钥），允许一定比例的公证人共同签名后即可拼凑出完整的秘钥，从而完成更加去中心化的“数据收集验证”过程。

分布式签名公证人机制全面地保障了密钥的安全性，这种方法更灵活，也更安全，当少数节点遭受攻击时或发生各种错误时，并不会影响整个系统。

公证人机制案例-Ripple

一种著名的分布式账本技术Ripple，也是采用类似公证人的机制来解决全球金融机构之间的资产交换。利用大数据和分布式技术为某全球知名审计机构（四大会计事务所之一）完成了Ripple的数字货币审计业务

Ripple的系统架构如上图所示，Ripple系统中交易通过网络中的验证者进行交易的验证，验证者验证的交易通过加密算法保护交易内容不能被验证着窥探从而保证交易的隐私性。Ripple采用Interledger协议可以让两种不同链上的资产通过一个可信任的第三方，这个第三方可以是一个连接器，也可以是一个验证器，然后实现互相自由的传输数字资产。与上面员外举的例子不同的是，交易双方是无需信任中间这个连接器的，因为在这个Interledger协议中是有相应加密算法的，这个算法用连接器可以为交易双方的账户系统创建一个资金托管方，当所有的参与方对这笔交易达成共识时，便可自由交易。Interledger协议的亮点是它移除了交易参与者所需的信任，因为这个连接器是基于协议本身来运行的，而且交易双方的资产是有一个资金托管方来管理。只要Interledger协议的代码开源，自然会有开发者去验证，用户对Interledger协议的信任也基于此产生。

公证人机制特点

公证人机制的优点在于能够灵活地支持各种不同结构的区块链（前提是公证人能够访问相关方的链上信息），缺点在于存在中心化风险。参与跨链的相关方需要对中间人给予较大的信任。

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