什么是区块链互操作性？
- Chainlink
- 发布于 2023-08-10 14:19
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本文介绍了区块链互操作性的概念、重要性以及不同类型的解决方案，重点介绍了Chainlink的跨链互操作性协议（CCIP）。区块链互操作性是指区块链网络之间相互通信的能力，对于构建跨链应用和实现Web3的愿景至关重要。文章还讨论了各种验证跨链交易的方法，包括Web2验证、外部验证、本地验证和原生验证。
定义
区块链互操作性是指区块链网络之间相互通信，发送和接收消息、数据和 token 的能力。
区块链 是去中心化的计算机网络，用于在数字账本中跟踪用户的账户余额和数据。区块链不依赖于中心化机构，而是使用去中心化共识来集体商定对账本的提议更新，然后才能接受这些更新。其结果是一种新的、最小化信任的计算范式，用于多方记录保存和流程自动化，与传统计算环境相比，这种范式更具可信的中立性、防篡改性和透明性。
然而，区块链类似于没有互联网连接的计算机——它们不具备与其他区块链或 外部 API 的内置通信能力。这种限制通常被称为 预言机问题，它不仅禁止区块链与传统系统交互，而且还阻止了区块链之间的互操作性。随着多区块链世界日益成为现实，区块链互操作性协议是不同区块链之间交换数据和 token（即跨链）的关键基础设施。
以下文章是对区块链互操作性的定义和重要性的教育性入门，并概述了不同类型的区块链互操作性解决方案，以及由 Chainlink 提供支持的 跨链互操作性协议 (CCIP) 如何扩展 预言机 的功能以支持跨链的任意数据消息传递。
什么是区块链互操作性？
区块链互操作性是指区块链与其他区块链通信的能力。区块链互操作性的基础是跨链消息传递协议，它使区块链能够从其他区块链读取数据和/或向其他区块链写入数据。
跨链消息传递协议支持创建 跨链去中心化应用程序 (dApp)，其中单个统一的 dApp 可以在跨多个不同区块链部署的多个不同 智能合约 上运行。跨链 dApp 与多链 dApp 的不同之处在于，多链 dApp 通常在多个区块链上部署相同的应用程序，但每个实例都是一组独立的智能合约，与其他区块链没有连接。
跨链 dApp 在部署于不同区块链上的智能合约之间具有统一的逻辑。
利用跨链消息传递协议的跨链 dApp 的范围可能有限；例如，token 桥仅用于使源区块链上的 token 能够转移到目标区块链。然而，任意数据消息传递协议提供了更通用的跨链功能，可以支持更复杂的 dApp，例如跨链 去中心化交易所 (DEX)、跨链 去中心化货币市场、跨链 NFT、跨链 去中心化自治组织 (DAO) 以及各种类型的 模块化应用程序。
区块链互操作性的重要性
当前的 Web3 格局正变得越来越多链和多层。已经有 100 多个 layer-1 区块链（即基础层）以及越来越多的 layer-2 以及最终的 layer-3 网络，它们存在于基础层区块链之上。Layer-2 和 layer-3 网络本质上是独立的区块链，它们将其部分安全性锚定到基础层（例如，rollups）。
基础层和 layer-2 网络的激增是区块链技术和区块链生态系统富有表现力的设计空间的结果。区块链通过优化其协议以支持某些功能集来争夺开发人员和应用程序——通常是通过与其他功能进行权衡来实现的。例如，一些区块链更关注去中心化和抗审查性，而不是基础层的吞吐量和可组合性，而其他区块链则选择以可信硬件中的新安全假设为代价来构建原生隐私功能。
区块链通过试验不同的共识协议、执行环境和数据存储解决方案来进行优化，这些解决方案为开发人员提供了关于成本、活跃性、性能、数据可用性、安全性、密码经济学和环境影响的各种假设。此外，区块链可以通过提供对选定编程语言的支持、专注于捕获特定用例和地域以及发展独特的品牌和价值观来区分自己，从而使其受到受众的喜爱。
优化选择的主要区别之一围绕着特定区块链关于如何扩展其生态系统的论点。扩展论点的示例包括：
- 拥有一个高性能的基础层区块链，支持所有行业垂直领域的所有应用程序。
- 拥有一个高度去中心化的基础层区块链，通过 layer-2 和 layer-3 可扩展性网络支持各种模块化应用程序。
- 让每个应用程序和/或智能合约部门或用例在其自己的基础层区块链或主权 layer-2 网络上运行。
要更深入地了解区块链可扩展性解决方案，请查看博客 区块链可扩展性：执行、存储和共识。
鉴于区块链生态系统的多样性，所有这些不同的链上环境都能够互操作至关重要。这对于希望构建跨链/模块化应用程序的开发人员来说尤其重要，这些应用程序在众多链上环境中保持单一的全局状态和统一的流动性。对于希望利用每个区块链的独特资产和功能的应用程序开发人员来说，这也非常重要。
区块链互操作性协议对于需要从其现有后端与许多不同的区块链交互的传统系统同样重要。互操作性协议是构建区块链抽象层的基础，该抽象层允许传统后端系统和 dApp 通过单个区块链中间件解决方案与任何链上环境交互。如果没有区块链抽象层，Web2 系统和 dApp 将需要为他们想要利用的每个跨链交互构建单独的内部实现——这是一个非常耗时、资源密集且复杂的过程。
区块链互操作性解决方案的类型
在尝试对区块链互操作性解决方案进行分类时，最好的起点是查看最流行的跨链交互。
token 交换涉及在源链上交易 token 并在目标链上接收不同的 token。跨链 token 交换通常通过原子交换协议和/或跨链 自动化做市商 (AMM) 实现，它们在每个区块链上都有单独的流动性池以促进交换。
Token 桥涉及通过源链上的智能合约锁定或销毁 token，并通过目标链上的单独智能合约解锁或铸造 token 。 Token 桥允许资产跨区块链移动，通过实现跨链流动性来提高 token 效用。有三种 token 处理机制可以实现 token 桥：
- 锁定和铸造 token 桥（即 IOU）将 token 锁定在源链上的智能合约中，然后在目标链上铸造 token 的包装版本，通常称为桥接资产。在相反的方向，目标链上的包装 token 将被销毁以解锁源链上的原始 coin。
- 销毁和铸造 token 桥（即原生）销毁源链上的 token，然后通过在目标链上铸造 token 来重新发行相同的 token。
- 锁定和解锁 token 桥将 token 锁定在源链上，然后从目标链上的流动性池中解锁相同的 token。这些类型的 token 桥通常通过收入分成等激励计划来吸引桥两侧的流动性。
原生支付涉及源链上的应用程序以其原生资产触发目标链上的支付。跨链支付也可以基于来自单独区块链的数据在源链上以其原生资产进行。这些支付中的大多数通常代表某种形式的结算，并且可以基于区块链数据甚至外部事件。
合约调用涉及源链上的智能合约调用部署在目标链上的智能合约函数，可能基于源链上的数据。可以组合多个合约调用以形成更复杂的跨链应用程序，这可能涉及 token 交换和桥接。
可编程 token 桥涉及 token 桥接和任意消息传递的组合，其中一旦 token 从源链传递到目标链，就可以执行合约调用。这发生在单个交易中，从而实现更丰富的跨链功能，例如将 token 抵押、交换或存入目标链上的智能合约，作为完成桥接功能的一部分。
为了支持这些跨链交互，有四种通用互操作性解决方案用于验证源区块链的状态并将后续交易中继到目标区块链。状态验证和中继这两个功能是完成大多数跨链交互的关键。
Web2 验证
Web2 验证是指某人使用 Web2 服务来执行跨链交易。实践中最常见的例子是用户利用中心化交易所来交换或桥接他们自己的 token。用户只需将其资产存入源链上受交易所控制的地址，然后将相同的 token 或不同的 token（通过交易所的交换）提取到用户控制的目标链上的地址。
Web2 验证对于个人交易来说非常方便，并且需要的技术专业知识较少。但是，它对于支持跨链应用程序不是很有用，并且需要信任中心化托管人。此外，它主要限于将 token 交换和桥接到交易所支持的区块链。
外部验证
外部验证是指使用一组与跨链交互中涉及的任何一个区块链的验证器节点不同的验证器节点来验证源区块链的状态，并在满足特定标准集后触发目标链上的后续交易。虽然基于委员会的共识有很多方法——即多方计算、去中心化预言机网络、阈值多重签名合约——但它们都涉及验证器节点执行最小化信任的链下计算，该计算在链上进行身份验证（即 混合智能合约）。
外部验证通常需要诚实多数假设，其中大多数外部验证器节点必须诚实行事，才能维护跨链交互的完整性。但是，可以利用其他技术来提高信任最小化程度，例如乐观桥验证、风险管理网络和密码经济学质押。尽管有额外的信任假设，但外部验证是目前在仍然提供最小化信任的保证的情况下，在某些类型的区块链之间执行跨链合约调用的唯一实用方法。它也是一种高度通用且可扩展的跨链计算形式，能够支持更复杂的跨链应用程序。
本地验证
本地验证是指跨链交互中的交易对手方验证彼此的状态。 如果双方都认为对方有效，则执行跨链交易，从而产生点对点跨链交易。 使用本地验证的跨链交换通常被称为原子交换。
在合理的区块链假设下，通过原子交换进行的本地验证具有很高的信任最小化程度，因为交换要么发生，要么两个交易都失败。但是，它对于各种跨链合约调用不是很通用， 并且存在一些权衡，例如 无意看涨期权问题——在这种情况下，原子交换中的第二方可以对交换采取行动或不采取行动，从而在一定时间内赋予他们无意的看涨期权。因此，本地验证主要用于涉及独立存在于每个链上的流动性池的跨链流动性协议中。
原生验证
原生验证是指跨链交互中的目标区块链验证源区块链的状态以确认交易，然后在其自己的链上执行后续交易。这通常通过在目标链的虚拟机中运行源链的轻客户端或将它们并排运行来完成。
原生验证依赖于诚实少数或同步假设，其中委员会中必须存在至少一个诚实的中继器（即诚实少数），或者如果委员会失败，用户必须中继他们自己的交易（即同步假设）。原生验证是跨链通信的最信任最小化形式，但它更昂贵，提供的开发灵活性更少，并且更适合具有相似状态机的区块链，例如以太坊和基于 EVM 的 layer-2 网络之间，或者仅在基于 Cosmos SDK 的区块链之间。
跨链互操作性协议 (CCIP)
为了适应不断增长的区块链互操作性解决方案的生态系统需求，Chainlink 目前正在开发 跨链互操作性协议 (CCIP)——一种用于跨链通信（包括任意消息传递和 token 转移）的新全球标准。CCIP 旨在通过一个简单而优雅的接口在区块链网络之间建立通用连接。此外，它旨在与可编程 token 桥框架中的各种其他预言机服务集成，以支持高度复杂的跨链交互。
鉴于越来越多的跨链漏洞利用——过去一年中损失了大约 价值 12 亿美元——一种安全至上的心态正在应用于 CCIP 中。它的开发得到了世界上一些最好的密码学和计算机安全专家的支持，包括 Ari Juels、Dan Boneh、Lorenz Breidenbach 和 Dahlia Malkhi。应用于 CCIP 的一些安全增强功能包括监控恶意活动的风险管理网络、来自具有可验证的链上性能历史记录的各种高质量节点运营商的去中心化预言机计算，以及链下报告 (OCR) 协议，该协议已在区块链主网上保护了数千亿美元。
要了解有关 Chainlink CCIP 的更多信息，请查看此博客 https://blog.chain.link/introducing-the-cross-chain-interoperability-protocol-ccip/ 。
CCIP 是一个由 Chainlink 去中心化预言机网络提供支持的跨链消息传递协议，计划支持各种跨链 dApp、token 桥和可编程 token 桥。
通过区块链互操作性发展 Web3
区块链互操作性是不断发展的 Web3 格局的下一个前沿领域的一个重要组成部分。像 CCIP 这样的互操作性协议不仅可以帮助解锁在许多区块链上作为统一实体运行的复杂应用程序，还可以帮助企业、机构和政府从单个界面安全地访问任何链上环境。这两个功能对于开发可以通过更传统的用户界面访问的下一代 dApp 至关重要，从而加速 Web3 的采用率。
要了解有关 Chainlink 的更多信息，请访问 Chainlink 网站 并关注官方 Chainlink Twitter 以了解最新的 Chainlink 新闻和公告。
- 原文链接： chain.link/education-hub...
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