原文来自IOHK Dr. Weijia Zhang，由卡尔达诺大使陈哲Anson翻译
以下是 Dr. Weijia Zhang 和 Temujin Louie的客座博文
几个月前，Wanchain 的一个团队联系了 Input Output Global, Inc.（“IOG”），讨论如何实现 Cardano 主网、Cardano 侧链和其他异构区块链网络之间的互操作性。
目标是什么呢？目标是构建跨多个区块链的真正 RealFi 应用程序所需的基础设施，以推动 Cardano 生态系统的采用，Wanchain 的不可知网络区块链互操作性解决方案，并支持 Web3 的未来。
我们很快就发现这是一项艰巨的任务，需要多个团队的投入（和产出！）。事实上，将 Cardano 连接到异构区块链将是一项复杂的任务，因为 Cardano 与大多数其他区块链网络根本不同。这里值得注意的是，卡尔达诺使用：
• 不同的智能合约环境和编程语言：Cardano 使用 Plutus 和 Haskell，而不是 EVM 和 Solidity；
• 不同的交易模型：Cardano 使用 UTXO 模型（如比特币），而不是基于账户的模型（如以太坊）；
• 不同的签名方案和椭圆曲线：Cardano 支持 EdDSA 和 Curve25519，而不是 Shnorr 和 Secp256k1。
这些差异中的每一个都值得他们专门发表一篇文章，但可以说，结合起来，它们构成了一个独特的障碍，限制了 Cardano 的互操作性潜力。
幸运的是，工程师喜欢挑战！
来自 IOG、Wanchain 和 MLabs（业界最佳的 Haskell、Rust、区块链和 AI 咨询公司）的团队合作设计了一个可操作的计划，以使 Cardano 具有互操作性。现在，在 Cardano 互操作性解决方案的基础上，我们认为是时候分享一些迄今为止令人兴奋的努力的细节。
在本文中，我们解释了将 Cardano 连接到异构区块链网络的基本基础设施，揭示了一种新颖的侧链解决方案，并分享了该项目的近期和长期路线图。
Wanchain：区块链的广域网
首先，关于Wanchain。 Wanchain 既是一个可持续的一层 PoS 区块链，也是一个去中心化的区块链互操作性解决方案。 Wanchain layer 1 PoS 区块链是一个完整的类似以太坊的环境，可与行业标准的以太坊工具、DApps 和协议一起使用。重要的是，它与卡尔达诺有一些联系。 Wanchain 使用 Galaxy 公示，一种权益证明共识算法，利用各种加密方案，包括分布式秘密共享和阈值签名，来改进随机数生成和块生产机制。由世界级研究人员和学者开发的 Galaxy 共识是 Cardano 自己的 Ouroboros 的延续。
同时，Wanchain 网桥是去中心化、直接、非托管的网桥，连接 EVM 和非 EVM 网络，无需任何中继链或中介网络。这些网桥结合使用安全多方计算 (sMPC) 和 Shamir 的秘密共享来保护跨链资产。目前，超过 15 个第 1 层和第 2 层网络（并且还在增加！）由 Wanchain 的区块链广域网连接。
基础区块 1：Cardano 跨链桥
构建 Cardano 的跨链互操作性解决方案所需的第一个元素是将 Cardano 连接到其他第 1 层区块链的去中心化、非托管、双向跨链桥。
跨链桥将资产和/或数据从源链传输到目标链。在其最基本的形式中，这通常是通过锁定源链上的资产并在目标链上铸造具有相同价值的包装资产来完成的。我们称之为 Lock-Mint-Burn-Unlock 方法。为了使 Lock-Mint-Burn-Unlock 方法起作用，我们部署了三个主要的智能合约：一个在源链上处理源资产，一个在目标链上处理目标资产，在管理链上处理桥接节点的注册和质押。
对于那些不熟悉的人，下面的图 1 说明了源链到目标链的交易。简要说明：用户发起跨链交易时，指定目标链和目标地址。源链智能合约锁定源代币并发出 Lock 事件。桥接节点检测到 Lock 事件并指示目标链智能合约在目标链上铸造相同价值的代币。
图 1. 一个基本的跨链交易
要将代币带回源链，代币的所有者只需向目标链智能合约发送“赎回”交易。目标链智能合约烧毁包裹的代币并发出烧毁事件。桥接节点检测到 Burn 事件并指示源链智能合约解锁源链上的代币。 Wanchain 桥接节点是无需权限的，使用多方计算和 Staking 来防止串通。
如上所述，Cardano 有几个根本性的差异，使部署跨链桥的任务变得复杂。以下是 IOG、Wanchain 和 MLabs 如何解决这些问题：
不同的虚拟机和编程语言：Cardano 使用 Plutus 和 Haskell，而不是 EVM 和 Solidity
Wanchain 的专长是连接完全异构的区块链。当前的跨链基础设施已经包括使用 EVM 的区块链（如 Ethereum 和 Wanchain）、WebAssembly（如 Polkadot），甚至完全没有虚拟机的区块链（如比特币、XRP Ledger 和 Litecoin）。如果可能，我们会通过在源链和目标链上开发原生智能合约来解决这个问题。否则，如果网络不支持智能合约，Wanchain 桥接节点使用 sMPC 共同管理一个专用锁账户。 Wanchain 不断变化的无许可桥接节点选择，然后根据需要与每条链上的智能合约（或锁定账户）进行通信。
不同的交易模型：Cardano 使用 UTXO 模型（如比特币），而不是基于账户的模型（如以太坊）
Wanchain 桥节点具有连接到不同区块链的适配器。适配器可以基于预期区块链的交易模型构建交易。 IOG 提供的 API 规范使 Wanchain 能够定义交易格式以调用 Cardano 上的智能合约。
不同的签名方案和椭圆曲线：Cardano 支持 EdDSA 和 Curve25519，不支持 Shnorr 和 Secp256k1
这被证明是 Cardano 互操作性解决方案的最大依赖项。 Cardano 最初支持 EdDSA 和 Curve25519，而不是 Schnorr 和 Secp256k1。应 Wanchain 和 MLabs 的请求，Input Output 协调内部努力，为 Cardano 添加对 Schnorr 签名和 Secp256k1 曲线的原生支持。两者都将在 Cardano 的 Vasil 硬分叉后公开发布。
基础区块 2：额外的安全性，Wanchain 作为 Cardano 侧链
以太坊联合创始人 Vitalik Buterin 最近评论说，由于桥的基本安全限制，他对跨链应用持悲观态度。尽管 Wanchain 不同意他的结论，但他的担忧是有道理的。因此，我们正在特别考虑保护跨链桥并最大限度地提高 Cardano 互操作性解决方案的安全性。
这就引出了构建 Cardano 跨链互操作性解决方案所需的第二个要素：Wanchain 桥接节点将升级为锚定 Wanchain 和 Cardano 网络，以进一步保护 Cardano 的跨链桥接和交易。简而言之，Wanchain 将作为 Cardano 的 EVM 兼容侧链。
Cardano-Wanchain 挂钩基于两阶段 Merkle 交易验证。该证明机制包括以下组件：
• 部署在Cardano 上的状态管理合约；
• Bridges 节点负责验证 Wanchain 区块链数据的有效性，计算 Merkle 根，并定期将 Merkle 根值保存到 Cardano；
• 两阶段默克尔树证明。
两阶段 Merkle 树证明用于使用存储在 Cardano 中的压缩数据来证明 Wanchain 交易的正确性。这种两阶段证明有两个组成部分，即第一阶段证明（FSP）和第二阶段证明（SSP）。 FSP 用于证明 tx 存储在某个以 bh 作为其交易 Merkle 根的 Wanchain 块中。 SSP 用于证明 bh 是 Wanchain 中某个区块的有效交易 Merkle 根。结合 FSP 和 SSP，我们可以知道 tx 是 Wanchain 中的有效交易。该过程如下图 2 所示。
图 2. 2-Stage Proof 的验证路径
为了证明 Tx1 的正确性，两阶段证明构造如下：
1.构建FSP：
FSP={Tx1，Tx2，Tx34，LRoot3}
2.构建SSP：
SSP={LRoot3,LRoot4,LRoot12}
3. 组合看两个证明：
2StageProof={FSP,SSP}
如果以下等式成立，则 2 阶段证明是有效的：
1. LRoot3=SHA256(SHA256Tx1,Tx2,Tx34);
2. 根=SHA256(LRoot12,SHA256LRoot3,LRoot4);
这种新颖的方法不仅最大限度地提高了 Cardano 互操作性解决方案的安全性，而且还兼作可扩展性解决方案。现在可以安全地将交易移出卡尔达诺，仅记录第 1 层区块链上的重要信息，以确保安全性和不变性。
路线图：近期的与远期的
实现 Cardano 主网、Cardano 侧链和其他异构区块链网络之间的完全互操作性是一个长期项目。因此，该项目将通过渐进式改进来定义，而不是激进的飞跃。
第一个基本的 Cardano-Wanchain 桥已经在测试环境中运行了几个月，允许在 Wanchain 上铸造包装的 ada。在卡尔达诺的 Vasil 硬分叉之后，这些网桥将部署到主网。
图 3. 测试环境中封装的 ADA
同时，继续使 Wanchain 成为 Cardano 的正式 EVM 兼容侧链的工作将继续下去。一旦两阶段 Merkle 交易验证到位，Wanchain 将被定位为当前在 Cardano 上运行的应用程序的可扩展性解决方案。
随着时间的推移，完整的 Cardano-Wanchain 互操作性拓扑将形成，如下图 4 所示。
图 4. Cardano-Wanchain 互操作性拓扑
拓扑的底层由第 1 层区块链形成，例如 Cardano、Ethereum、Cardano、Polkadot 或比特币。这些都通过现有的 Wanchain 跨链桥连接起来。垂直连接将第 1 层连接到第 2 层网络和侧链，例如 Arbitrum、Polygon、Optimistic。第 2 层/侧链层非常适合托管代币和 RealFi 项目。跨越这一层桥梁的资产不需要通过第 1 层网络即可到达其目标目的地。 Wanchain 已经部署了其中的几个第 1 层、第 2 层和侧链到侧链的桥。
随着卡尔达诺自己的侧链战略不断成熟，我们今天正在构建的互操作性解决方案将能够满足卡尔达诺的跨链和侧链需求。
关于Wanchain：
Wanchain 是广域网链，是一种去中心化的区块链互操作性解决方案，其使命是通过建立完全去中心化的、非托管的桥来连接世界上许多孤立的区块链网络，从而通过互操作性来推动区块链的采用。 Wanchain 使开发人员能够构建真正去中心化的跨链应用程序，为 Web3 的未来提供动力。
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原文链接：Bridges and sidechains: Wanchain making Cardano interoperable - IOHK Blog