什么是区块链互操作性？

2024年07月30日

区块链互操作性是指区块链网络之间通过交换资产、数据或两者进行相互交互的能力。

然而，区块链互操作性的实现并不像听起来那么简单，这源于区块链系统的确定性特征。确定性意味着账本的当前状态是由之前的交易决定的。

在一个无信任的开放区块链网络中，这导致了一个原则：所有用于生成账本的数据必须能够被网络信任地验证。来自区块链网络外部的数据或资产无法满足这一基本标准，因此区块链网络被设计为隔离于外部来源，这一问题被称为“预言机问题”（oracle problem）。

跨链技术的重要性日益增强

历史上，确定性意味着像比特币和以太坊这样的区块链无法相互通信，或与其他系统和网络交互。即便是作为硬分叉创建的区块链，例如比特币现金（Bitcoin Cash）或以太经典（Ethereum Classic），也是如此。这种互操作性的缺失导致对中心化交易所的高度依赖，以促进资产在不同链之间的移动。

虽然中心化交易所在维持市场流动性方面发挥了重要作用，但它们作为区块链之间的中介，造成了用户体验的摩擦以及高额费用，促使人们寻求去中心化的替代方案。

随着区块链生态系统变得愈发复杂，平台、协议和应用程序不断增加，互操作性作为减少碎片化和摩擦的重要工具，其重要性日益凸显。

互操作性还可以解决诸如可扩展性等问题。以太坊的先发优势导致了显著的网络效应，开发者纷纷涌向该平台，但将活动限制在一个链上则造成了主链的拥堵。因此，Layer 2 平台应运而生，以与以太坊进行互操作并支持该链的可扩展性。

另一个优势是灵活性——一个互操作的生态系统意味着开发者可以选择最适合特定用例的网络属性。例如，开发者可以利用一个网络的隐私性，而利用另一个网络的可扩展性来构建他们的应用程序。

除了区块链的确定性特征，构建互操作性解决方案还面临其他挑战。并非所有区块链使用相同的编程语言或基本协议。例如，一些区块链，例如 Solana，无法与以太坊虚拟机兼容，因此它们依赖于定制的互操作性解决方案。

然而，这些解决方案可能并不总是像它们所连接的主网络那样安全。一个流行的跨链示例是区块链跨链桥，但早期发展中有多个高调攻击事件发生，这些攻击往往因验证者集规模小而导致的安全漏洞。

目前存在几种不同类型的互操作性协议，服务于区块链生态系统中的不同目的。

原子互换（Atomic Swaps）应运而生，使用户能够在区块链之间交易资产，而无需通过中心化交易所。它们使用一种称为哈希时间锁合约（Hashed Timelock Contracts）的智能合约，这是一种时间绑定的智能合约，其中每一方在其各自区块链上生成交易的哈希。

原子互换是早期的互操作性代币交换形式，但随后的跨链去中心化交易所（DEX）提供了类似的功能。例如，Osmosis 是一个使用 Cosmos 跨链通信（IBC）协议构建的项目，能够在 Cosmos 生态系统内进行链间交换。SushiSwap也推出了自己的跨链交换解决方案。

桥接是允许资产和信息在与桥接连接的区块链之间转移的协议或应用程序。桥接通常使用一种燃烧 - 铸造（burn-and-mint）或锁定 - 铸造（lock-and-mint）机制，在原始主链上锁定资产，同时在目标链上创建一个镜像版本。一旦资产通过桥返回，镜像版本将被销毁或锁定。

桥接的示例包括 Portal Token Bridge（前称 Wormhole），它连接了以太坊、Solana、Polygon、Sui 和 NEAR 等多个区块链，以及 Celer cBridge，该桥连接了超过 40 个区块链和 Layer 2。

一些区块链项目是针对互操作性问题而构建，旨在促进各自生态系统内的跨链通信和转移。最突出的例子是 Cosmos 和 Polkadot 。两者都提供了一套协议和开发工具，使开发者能够构建自己的区块链并连接到中心链，以实现与更广泛网络的互动、安全性和共识等功能。

Chainlink 是另一个例子。作为去中心化预言机的提供者，它在允许区块链将现实世界数据整合到智能合约交易中发挥了作用。该项目开发了自己的跨链互操作性协议（CCIP），促进了不同区块链网络之间的无权限跨链代币转移和任意智能合约消息传递，包括开发者可以触发在其他区块链上部署的智能合约的调用。

Layer 2 和侧链旨在与基础层或主链进行互操作。例如，Arbitrum 和 Optimism 都是以太坊的 Layer 2，它们将批量交易发送到主以太坊链。这些协议可能不会以与上述其他解决方案相同的方式促进用户和开发者之间的互操作性，但它们与其他区块链的互操作能力使其在可扩展性方面具有优势。