构建下一代区块链的要素——跨链互操作性

​译者 | 陈峻

审校 | 孙淑娟

提到Web 2，您一定会想到其集中化、以及需要借助第三方系统来实现相互沟通等局限性。如今，为了克服Web 2的各种与生俱来的缺陷，Web3应运而生。它是一种分散式的、高安全性的多链（multi-chain）网络。当然为了延续区块链生态系统的开放与互通，人们进一步提出了一项关键性的技术——互操作性（Interoperability）。本文将从概念、优势以及组成等方面，向您介绍跨链互操作性这一构建下一代区块链的要素。

1.区块链网络孤立的由来

过去的Web 2时代，由于我们已经构建了标准化的底层传输协议，因此各类数据与信息能够轻松地彼此交换和使用。如今的Web3时代，各个区块链有着不同的主链，不一致的用例、不同的共识机制、以及不尽相同的语义和哈希算法。它们之间并无信任基础，互联互通自然成了大问题。这也导致它们很难形成全球可相互操作的去中心式生态系统。每个人、甚至各个企业都只能在自己所注册的区块链上，运行完全孤立的DApp（分布式应用），以及在“孤岛”上进行数据传输和信息交换。

2.了解互操作性

互操作性的英文为Interoperability，它是Interaction、Operation和Ability三个单词的组合，即“相互操作的能力”，简称互操作性。维基百科上的解释为：互操作性是指不同系统和组织机构之间相互合作、协同工作的能力。简单而言，互操作性是指不同硬件和软件能够在不受限制的情况下，具有自由地交换信息的能力。

让我们来假想一个场景：您坐在家中，既能够使用oraimo pods在苹果手机上听着音乐，又可以向您的朋友发送电子邮件。而您的朋友则使用连接到Netgear WiFi路由器的Windows 11操作系统上的浏览器，打开其Yahoo Mail帐户，接收该邮件。可以说，没有互操作性，我们几乎不可能使用多台设备或网络，进行相互协同与处理。

3.Web3中的互操作性

区块链的互操作性是指在不同的区块链网络中，各个区块链之间共享与利用数据，以及交换各种数字资产的能力。众所周知，目前已有以太坊（Ethereum）、波卡（Polkadot）和索拉纳（Solana）等相互单独的区块链网络。不过，某一条区块链是无法了解另一条区块链上可能存在的信息。例如，由于比特币区块链完全独立于以太坊区块链，因此比特币区块链无法知道以太坊区块链上记录的任何信息，反之亦然。可见，我们虽然有这么多热火朝天的区块链项目可以选择，而且都属于同一个行业，但它们彼此孤立、相互隔绝。

近年来，随着区块链社区的快速扩张，其用户群和受众也不断增多。有的用户是区块链系统的新手，只会使用某种特定界面；而有的用户是“币圈老司机”，并不介意灵活多变的不同平台界面。因此，只要具备了跨链的互操作性，用户就能够无障碍地使用各自偏好的平台，加快区块链之间的通信速度，增加相互访问性，降低使用前的学习与熟悉用时，进而更轻松将区块链技术作为一种工具，去拓展业务。可以说，互操作性能够为此类网络的互通铺平道路，并促进支持区块链的产品和服务相互协同。

在此，让我借用发表在核心刊物–《The Knowledge Engineering Review》上的定义：“跨链互操作性是指两个或多个系统提供或接受其他系统的服务的能力。这种联系能够允许不同的系统准确、有效、一致地交换数据，并实现了在不同网络之间交换或检索信息或价值”。

4.跨链互操作性的优势

顾名思义，跨区块链的操作兼容性，意味着不同的区块链无需中介机构，即可相互通信。在此基础上，处于各个区块链业务生态系统中的企业，可以轻松地实现与其他与之兼容的区块链客户的各项交易，并且互相认可对方的信息价值。整个交易过程将不会再发生任何转换，它们的交易中间费用也会大幅降低。

5.跨链互操作性的基本组成

针对各个区块链领域所面临的：应用与不同底层链对接切换难、不同区块链系统之间跨链互通难、链上链下可信交互难的三大问题，跨链互操性会包含：用于解决上层应用与底层链紧耦合问题的应用层互操作、用于解决“链级孤岛”的链间互操作，以及用于解决链上链下安全可信交互的链下数据互操作这三个方面。

其中应用层互操作，主要解决了上层应用与底层链对接难、以及切换难的问题。而对接难、切换难的根本原因在于不同底层链所提供的包括接口定义与实现方式等方面的不一致性问题。通过规范和统一不同区块链系统接口在实现方式上的交集部分，并对其予以标准化，我们就能够实现上层应用对底层数据库的平滑切换。

正如传统的关系型数据库（如MySQL、SQL Server、Oracle等）利用ODBC、JDBC来完成对不同数据库接口的标准化一样。当然，应用层互操作也可以采用中间件的形式，来解决不同区块链接口差异性问题。接口中间件能够对上层应用提供统一的标准化接口，而对下采用适配器的方式，完成不同底层链的原生接口到标准化接口的转换，从而实现上层应用与底层区块链的轻松扩展与平滑切换。

6.互操作性的行业前景

在医疗保健领域，由于行业的特殊性和对于患者的隐私保护，医疗数据往往无法直接被共享。有研究表明，该行业中86％的受访者都无法轻松共享重要的医疗保健信息。医疗与保健机构仍然需要依靠集中式的服务器，在各个部门与机构之间传输大量的数据。在整个过程中，一旦出现了安全风险，数据泄露就只是时间问题了。一直以来，企业和管控部门都在致力于寻求此方面的技术解决方案。

而借助区块链的互操作性，医疗保健行业的参与者可以在保持对数据的控制权的基础上，通过区块链的数字化分类技术，以及读/写访问日志，通过不可变的密钥，实现信息的有限共享，并减少数据的意外泄露、以及被恶意修改情况的发生。

7.小结

通过上述讨论，我们可以看到，作为一种手段，跨链互操作性可以允许用户将一种数字资产解读为被另一种网络锁认可的数字资产，甚至可以在两个不同的区块链网络之间进行交易，而不需要一个中心化的机构去促成。目前，已经有不少的区块链应用实现了彼此通信。在不久的将来，我们会看到有更多的区块链网络，通过跨链互操作性这座桥梁，具备相互沟通的能力。

原文链接：https://hackernoon.com/cross-chain-interoperability-building-for-the-next-generation-blockchain

译者介绍

陈峻 （Julian Chen），IDC.NET社区编辑，具有十多年的IT项目实施经验，善于对内外部资源与风险实施管控，专注传播网络与信息安全知识与经验。​