什么是区块链互操作性？深度解析跨链技术的关键

当一条链上的资产和数据无法与另一条链或链下API通信时，所谓“多链世界”还转得动吗？区块链本质上是去中心化的账本网络，能在数字账本中追踪账户余额和数据，并通过共识对账本更新达成一致，从而为多方账本和流程自动化带来比传统计算环境更中立、防篡改和透明的范式；但区块链就像没有互联网的计算机，本身无法与其他区块链或链下API通信，这就是预言机问题，也导致链与链之间难以实现互操作性。随着行业不断走向多链世界，区块链互操作性协议正成为链与链之间交换数据和通证路由的基础设施。那么，互操作性究竟指什么、价值何在，又有哪些解决方案？下面，小编将为大家详细介绍区块链互操作性。

什么是区块链互操作性?

区块链互操作性是指区块链相互通信的能力。区块链互操作性的基础是跨链消息传输协议，此类协议使区块链能够面向其他区块链读写数据。

跨链消息传输协议可以支持创建跨链去中心化应用(dApp)，dApp可以在不同的区块链上部署智能合约。跨链dApp与多链dApp的不同端点，多链dApp通常在多个区块链上部署相同的应用，每条链上部署的智能合约都是相互独立的，与其他区块链没有关联。

跨链dApp部署在不同区块链上的智能合约的逻辑都是统一的。

跨链dApp如果利用跨链消息传输协议，则功能会基础。比如通证桥只能将一条区块链上的通证转移到另一条区块链上。然而，如果可以使用传输任何数据的消息传输协议，则能实现更丰富的跨链功能和更复杂的dApp，比如跨链去中心化交易平台(DEX)、跨链去中心化自治货币市场、跨链去中心化自治货币组织(DAO)以及各种类型的优先应用。

区块链互操作性的意义

目前，Web3正朝着多链和多体系的方向发展。目前已经有超过100个L1区块链(即底层链)和越来越多的L2，之后将会出现基于底层链的L3网络。L2和L3网络本质上是不同的区块链，但都依赖底层链的安全(依赖机制如：Rollup)。

L1和L2网络的发展充分体现了区块链技术和生态的创新设计思路。区块链通过不断优化协议来创新功能，从而吸引开发者并加入生态。做到这一点，通常在功能上做出一些权衡。比如，一些区块链更关注中心化以及抗操控性，在底层区块链的处理和可组合性方面取得了一定的进展;而另一些区块链则更加重视隐私功能，因此在硬件硬件的安全性应用方面取得了一定的进展。

区块链通过不断探索各种共识协议、执行环境以及数据存储方案来进行优化，开发者可以在成本、活跃度、性能机制、数据可用性、安全性、加密经济以及环保方面对区块链进行筛选。此外，区块链为了差异化，还会支持特定的编程语言，聚焦某些场景应用和地域市场，并建设独特的品牌和价值来吸引目标客群。

其中，差异最大的优化方案就是区块链生态的扩容方案。现有扩容方案如下：

• 一个性能较差的区块链支持所有垂直行业中的所有应用。
• 一个去中心化水平达到极高的底层区块链通过一系列L2和L3扩容方案，支持各种层次的应用。
• 每个应用进程、智能合约或应用进程都运行自己的底层区块链或主权L2网络。

现在出现了各种各样的区块链生态，因此必须让这些链上环境实现互操作性。特别是一些开发者希望开发出跨链/自定义应用，在多个链上环境中维持统一的全局状态和流动性，这一点尤其重要。另外，还有一些开发者希望能够访问其他链上独特的资产和功能。互操作性对于来说也非常重要。

区块链互操作性协议对于传统系统也同样，传统系统需要从入口接入许多重要的区块链。互操作性协议可以为开发区块链抽象层打下基础，传统网关和dApp可以通过一个区块链中间链件统一接入任何上环境。如果没有区块链抽象层，Web2系统和dApp就必须针对每个跨链交互场景内部开发单独的解决方案，这不仅会带来大量时间和资源，而且流程也非常复杂。

不同类型的区块链互操作性方案

将区块链互操作性方案梳理的最佳切入点就是研究最受欢迎的跨链交互场景。

通证互换——在源链上交易一种通证，并在目标链上收到另一种通证。跨链通证互换采用了原子互换协议和跨链自动做市商(AMM)，这些自动做市商在每条链上分别创建流动性池，以实现通证互换。

通证桥——通过源链上的智能合约锁定或感知通证，并通过目标链上的另一个智能合约解锁或铸造通证。通证桥可以将资产跨链转移，实现跨链流动性，并提升相应的通证利用率。通证桥有以下三类通证处理机制：

• 锁定/铸造型通证桥(即：打欠条)——在源链上的智能合约锁定中通证，然后在目标链上铸造包装通证，此类资产通常也被称为“桥接资产”(桥接资产)。反向操作的话就是将目标链上的包装通证回调，以释放源链上的原始通证。
• 引入/铸造型通证桥(即原始通证)——引入源链上的通证，然后在目标链上重新铸造同样的通证。
• 锁定/解锁型通证桥——锁定源链上的通证，然后解锁目标链上流动性池中同样的通证。这几类通证桥通常会推出收入共享等机制激励来吸引消耗链上的流动性。
• 支付——源链上的应用触发在目标链上与原始资产进行支付。另外，也可以另一种基于区块链的数据触发在源链上与资产进行跨链支付。大多数支付都是作为某种结算方式，并且基于区块链数据或者什至可以至外部事件来初步结算。
• 合约调用——源链上的智能合约可以基于本地数据调用目标链上的智能合约函数。可以一次性发起多个合约调用，实现更复杂的跨链应用，包括通证对接和桥接。
• 最强通证桥——包含通证桥和各种消息传输功能，一旦通证从源链发送到目标链，就会发起发起合约调用。这些都包含在补记交易中，因此可以实现丰富的跨链功能，比如权益质押、通证对接或者将通证进入目标链上智能合约中，以完成通证功能。

要实现跨链操作，可以采用以下四种互操作性方案来验证目标链的状态，然后进行后续交易消息传递到目标链。状态验证和消息传递对于大多数跨链交易来说都是驾驶员的功能。

Web2验证

Web2验证是指使用Web2服务来执行跨链交易。最常见的案例是用户利用中心化交易平台来对接通证或跨链发送通证。用户只需将资产存入源链上由交易平台控制的地址中，然后在目标链上由用户控制的地址中取出相同或不同的通证(注：通过交易平台兑换)。

Web2验证对于个人交易来说非常方便，而且技术要求很高。但是Web2验证对于跨链应用的价值没那么大，而且需要信任中心化的托管方。此外，大多数Web2验证只能与交易平台支持的区块链之间进行通证互换和跨链转发。

外部验证

外部验证指除跨链交叉所涉及的过剩链上的节点之外，还专门创建组第三验证节点，用于验证源链的状态，并在特定条件满足时触发链上目标的后续交易。基于委员会的想法有许多不同的实现方法，比如多方计算、去中心化的邻机网络以及门限签名合约等，但这些方案都需要验证节点进行信任最小化的链下计算，并在链上进行混合验证(即型智能合约)。

外部验证通常要分配一半以上的节点是公平的，这样才能维持跨链交易的可靠性。但是，要提升信任最小化水平，还需要采用其他技术，比如乐观的通证桥验证(乐观桥)虽然外部验证需要额外的信任假设，但目前是唯一可行的方案，可以在某种区块链之间执行跨链智能合约调用的同时信任最小化。另外，该方案也是通用性非常高且可扩展的跨计算方案，可以支持更复杂的跨链应用。

本地验证

本地验证是指跨链交互中的对方相互验证对方的状态。如果双方都确认对方状态有效，则执行跨链点对点交易。本地验证的跨链通证对接通常也被称为“原子对接”。

通过原子协议进行本地验证可以在很大程度上保证信任最小化，因为协议的结果是成功，或者两个交易都失败。但是这种方式无法分割其他跨链合约调用场景中，而且不会意间导致“看涨选项”的问题，即原子协议中的第二个交易方可以选择交换也可以选择不交换，因此在一段时间内拥有看涨选项。因此本地验证最常用于跨链流动性协议中，这样协议会在每条上创建独立的流动性池链。

初步验证

初步验证是指在跨链交互中目标链验证源链的状态，以确认交易并在本地执行后续交易。通常的做法是在目标链虚拟机的源链上运行轻客户端，或两端。

初期验证需要诚实的几派或同步假设，委员会里至少有一个诚实的借贷者(即诚实的少数派)，或者如果委员会无法正常运行，用户必须自己进行传输交易(即同步假设)。本地验证是信任最小化程度最高的一种跨链通信方式，成本也很高，开发可能较低，而且更适合状态机度相似的区块链，比如以太坊和L2网络之间，基于CosmosSDK开发的区块链之间。

跨链互操作性协议(CCIP)

为了满足生态对区块链互操作方案不断增长的需求，Chainlink目前正在开发跨链互操作性协议(CCIP)。这是一个全新的跨链通信开源标准，包括各种消息传输和通证转移。CCIP的解决方案的目标是提供简单好用的统一接口，为区块链网络创建通用的连接。此外，还将继续推进一系列前置机服务集成至简化通证桥框架中，以实现复杂的跨链操作。

由于跨链攻击事件频发，过去一年价值约12亿美元的金额被盗，CCIP将安全放到了废水位置。全球最顶尖的加密专家和相应的安全专家都参与到了开发中，其中包括AriJuels、DanBoneh、LorenzBreidenbach以及DahliaCCIP目前正采取一系列措施提升安全性，包括创建防欺诈网络来监控恶意行为;利用大量链上良好的优质节点运营商去中心化的下游机计算(这些节点的历史服务水平可验证);开发了链下报告协议(OCR)，目前该协议已经在各个区块链主网上获得了数千亿美元的价值。

CCIP是Chainlink中心化中部机网络开发的跨链消息传输协议，旨在为各种跨链dApp、通证桥和初步通证桥提供支持。

实现区块链互操作性，推动Web3发展

区块链互操作性是Web3未来发展的关键。CCIP等互操作性协议不仅可以解锁复杂的应用，跨不同区块链实现统一的功能，还能赋能企业、机构和政府安全地从一个统一接口接入任何链上环境。这两个功能对于下一代dApp开发来说都至关重要，可以将传统用户接口接入这些dApp应用，并推动Web3实现主流应用。

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