區(qū)塊鏈?zhǔn)侨ブ行幕挠?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可以在數(shù)字賬本中追蹤用戶賬戶余額和數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈沒有中心化的管理者，而是采用去中心化共識對賬本更新達(dá)成一致協(xié)議，并最終執(zhí)行更新。這為多方記賬和流程自動(dòng)化建立了新范式，比傳統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境更加中立、防篡改且透明。
然而，區(qū)塊鏈就像是沒有聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，本身無法與其他區(qū)塊鏈或鏈下API通信。這個(gè)問題也被稱為預(yù)言機(jī)問題，不僅導(dǎo)致區(qū)塊鏈無法與傳統(tǒng)系統(tǒng)交互，而且還導(dǎo)致鏈與鏈之間無法實(shí)現(xiàn)互操作性。隨著我們不斷朝著多鏈的世界發(fā)展，區(qū)塊鏈互操作性協(xié)議成為了鏈與鏈之間（即跨鏈）交換數(shù)據(jù)和通證不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。
本文闡述了區(qū)塊鏈互操作性的定義及其價(jià)值，并且列舉了不同類型的區(qū)塊鏈互操作性解決方案，以及Chainlink的跨鏈互操作性協(xié)議（CCIP）如何擴(kuò)展預(yù)言機(jī)的功能，支持?jǐn)?shù)據(jù)在任何鏈之間跨鏈傳輸。
什么是區(qū)塊鏈互操作性？
區(qū)塊鏈互操作性指區(qū)塊鏈相互通信的能力。區(qū)塊鏈互操作性的基礎(chǔ)是跨鏈消息傳輸協(xié)議，這類協(xié)議能讓區(qū)塊鏈面向其他區(qū)塊鏈讀寫數(shù)據(jù)。
跨鏈消息傳輸協(xié)議可以支持創(chuàng)建跨鏈去中心化應(yīng)用(dApp)，一個(gè)dApp可以在不同區(qū)塊鏈上部署智能合約。跨鏈dApp與多鏈dApp的不同之處在于，多鏈dApp通常在多個(gè)區(qū)塊鏈上部署同樣的應(yīng)用，但是每條鏈上部署的智能合約都是相互獨(dú)立的，與其他區(qū)塊鏈沒有關(guān)聯(lián)。
跨鏈dApp部署在不同區(qū)塊鏈上的智能合約的邏輯都是統(tǒng)一的。
跨鏈dApp如果利用跨鏈消息傳輸協(xié)議，則功能會(huì)受限。比如通證橋只能將一條區(qū)塊鏈上的通證轉(zhuǎn)移到另一條區(qū)塊鏈上。然而，如果使用可以傳輸任意數(shù)據(jù)的消息傳輸協(xié)議，則能實(shí)現(xiàn)更加豐富的跨鏈功能和更加復(fù)雜的dApp，比如跨鏈去中心化交易平臺(tái)（DEX）、跨鏈去中心化貨幣市場、跨鏈去中心化自治組織（DAO）以及各種類型的模塊化應(yīng)用。
區(qū)塊鏈互操作性的意義
如今，Web3正朝著多鏈和多層級的方向發(fā)展。目前已經(jīng)有超過100個(gè)L1區(qū)塊鏈（即底層鏈）和越來越多的L2，之后還會(huì)出現(xiàn)基于底層鏈的L3網(wǎng)絡(luò)。L2和L3網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是不同的區(qū)塊鏈，但都依賴底層鏈的安全機(jī)制（如：Rollup）。
L1和L2網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展充分體現(xiàn)了區(qū)塊鏈技術(shù)和生態(tài)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路。區(qū)塊鏈通過不斷優(yōu)化協(xié)議來創(chuàng)新功能，以此吸引開發(fā)者和應(yīng)用加入其生態(tài)。要做到這一點(diǎn)，通常需要在功能上做出一些權(quán)衡。比如，一些區(qū)塊鏈更關(guān)注去中心化以及抗操控性，因此在底層區(qū)塊鏈的吞吐量和可組合性方面做出了一定妥協(xié)；而另一些區(qū)塊鏈則更重視打造原生隱私功能，因此在可信硬件的安全假設(shè)方面做出了一定妥協(xié)。
區(qū)塊鏈通過不斷探索各種共識協(xié)議、執(zhí)行環(huán)境以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案來進(jìn)行優(yōu)化，因此開發(fā)者可以在成本、活躍度、性能、數(shù)據(jù)可用性、安全性、加密經(jīng)濟(jì)機(jī)制以及環(huán)保方面對區(qū)塊鏈進(jìn)行篩選。另外，區(qū)塊鏈為了差異化，還會(huì)支持特定的編程語言，聚焦某些應(yīng)用場景和地域市場，并建設(shè)獨(dú)特的品牌和價(jià)值觀來吸引目標(biāo)客群。
其中，差異最大的優(yōu)化方案就是區(qū)塊鏈生態(tài)的擴(kuò)容方案。現(xiàn)有擴(kuò)容方案如下：
- 一個(gè)高性能的底層區(qū)塊鏈支持所有垂直行業(yè)中的所有應(yīng)用。
- 一個(gè)去中心化水平極高的底層區(qū)塊鏈通過一系列L2和L3擴(kuò)容方案，支持各種模塊化的應(yīng)用。
- 每個(gè)應(yīng)用、智能合約或應(yīng)用場景都運(yùn)行自己的底層區(qū)塊鏈或主權(quán)L2網(wǎng)絡(luò)。
要詳細(xì)了解區(qū)塊鏈的擴(kuò)容方案，請查看博客文章《一文讀懂區(qū)塊鏈可擴(kuò)展性——執(zhí)行、存儲(chǔ)和共識》。
現(xiàn)在出現(xiàn)了各種各樣的區(qū)塊鏈生態(tài)，因此必須要讓這些鏈上環(huán)境實(shí)現(xiàn)互操作性。特別是一些開發(fā)者希望開發(fā)出跨鏈/模塊化應(yīng)用，在多個(gè)鏈上環(huán)境中維持統(tǒng)一的全局狀態(tài)和流動(dòng)性，這點(diǎn)尤其重要。另外，還有一些開發(fā)者希望能夠訪問其他鏈上獨(dú)特的資產(chǎn)和功能。互操作性對他們來說也非常重要。
區(qū)塊鏈互操作性協(xié)議對于傳統(tǒng)系統(tǒng)來說也同樣重要，傳統(tǒng)系統(tǒng)需要從后端接入許多不同的區(qū)塊鏈。互操作性協(xié)議可以為開發(fā)區(qū)塊鏈抽象層打下基礎(chǔ)，傳統(tǒng)后端和dApp可以通過一個(gè)區(qū)塊鏈中間件統(tǒng)一接入任何鏈上環(huán)境。如果沒有區(qū)塊鏈抽象層，Web2系統(tǒng)和dApp就不得不針對每個(gè)跨鏈交互場景親自開發(fā)單獨(dú)的解決方案，這不僅會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間和資源，而且流程也非常復(fù)雜。
不同類型的區(qū)塊鏈互操作性方案
將區(qū)塊鏈互操作性方案歸類的最好切入點(diǎn)就是研究最受歡迎的跨鏈交互場景。
通證互換——在源鏈上交易一種通證，并在目標(biāo)鏈上收到另一種通證。跨鏈通證互換采用了原子互換協(xié)議和跨鏈自動(dòng)做市商(AMM)，這些自動(dòng)做市商在每條鏈上分別建立流動(dòng)性池，以實(shí)現(xiàn)通證互換。
通證橋——通過源鏈上的智能合約鎖定或銷毀通證，并通過目標(biāo)鏈上的另一個(gè)智能合約解鎖或鑄造通證。通證橋可以將資產(chǎn)跨鏈轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)跨鏈流動(dòng)性，并因此提升通證利用率。通證橋有以下三類通證處理機(jī)制：
- 鎖定/鑄造型通證橋（即：打欠條）——在源鏈上的智能合約中鎖定通證，然后在目標(biāo)鏈上鑄造包裝通證，這類資產(chǎn)通常也被稱為“bridged assets”（橋接資產(chǎn)）。反向操作的話就是將目標(biāo)鏈上的包裝通證銷毀，以解鎖源鏈上的原始通證。
- 銷毀/鑄造型通證橋（即原生通證）——銷毀源鏈上的通證，然后在目標(biāo)鏈上重新鑄造同樣的通證。
- 鎖定/解鎖型通證橋——鎖定源鏈上的通證，然后解鎖目標(biāo)鏈上流動(dòng)性池中同樣的通證。這幾類通證橋通常會(huì)推出收入共享等激勵(lì)機(jī)制來吸引兩條鏈上的流動(dòng)性。
原生支付——源鏈上的應(yīng)用觸發(fā)在目標(biāo)鏈上用原生資產(chǎn)進(jìn)行支付。另外，也可以基于另一條區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)觸發(fā)在源鏈上用原生資產(chǎn)進(jìn)行跨鏈支付。大多數(shù)支付都是作為某種結(jié)算方式，并且可以基于區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)或甚至外部事件來結(jié)算。
合約調(diào)用——源鏈上的智能合約可以基于本地?cái)?shù)據(jù)調(diào)用目標(biāo)鏈上的智能合約函數(shù)。可以一次性發(fā)起多個(gè)合約調(diào)用，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的跨鏈應(yīng)用，其中包括通證互換和橋接。
可編程通證橋——包含通證橋和任意消息傳輸功能，一旦通證從源鏈發(fā)送到目標(biāo)鏈，就會(huì)立刻發(fā)起合約調(diào)用。這些都包含在一筆交易中，因此可以實(shí)現(xiàn)豐富的跨鏈功能，比如權(quán)益質(zhì)押、通證互換或者將通證存入目標(biāo)鏈上智能合約中，以完成通證橋功能。
要實(shí)現(xiàn)跨鏈操作，可以采用以下四種互操作性方案來驗(yàn)證目標(biāo)鏈的狀態(tài)，并將后續(xù)交易傳遞到目標(biāo)鏈。狀態(tài)驗(yàn)證和消息傳遞對于多數(shù)跨鏈交互來說都是不可或缺的功能。
Web2驗(yàn)證
Web2驗(yàn)證指使用Web2服務(wù)來執(zhí)行跨鏈交易。最常見的案例就是用戶利用中心化交易平臺(tái)來互換通證或跨鏈發(fā)送通證。用戶只需將資產(chǎn)存入源鏈上由交易平臺(tái)控制的地址中，然后在目標(biāo)鏈上由用戶控制的地址中取出相同或不同的通證（注：通過交易平臺(tái)兌換）。
Web2驗(yàn)證對于個(gè)人交易來說非常方便，而且技術(shù)要求更低。但是Web2驗(yàn)證對于跨鏈應(yīng)用的價(jià)值沒那么大，而且需要信任中心化的托管方。另外，多數(shù)Web2驗(yàn)證只能與交易平臺(tái)支持的區(qū)塊鏈之間進(jìn)行通證互換和跨鏈轉(zhuǎn)賬。
外部驗(yàn)證
外部驗(yàn)證指除了跨鏈交互所涉及的兩條鏈上的節(jié)點(diǎn)外，還專門建立第三組驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)，用來驗(yàn)證源鏈的狀態(tài)，并在特定條件滿足時(shí)觸發(fā)目標(biāo)鏈上的后續(xù)交易。基于委員會(huì)的共識有許多不同的實(shí)現(xiàn)方法，比如多方計(jì)算、去中心化的預(yù)言機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及門限多重簽名合約等，但這些方案都需要驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信任最小化的鏈下計(jì)算，并在鏈上進(jìn)行驗(yàn)證（即混合型智能合約）。
外部驗(yàn)證通常要假設(shè)一半以上的節(jié)點(diǎn)是誠實(shí)的，這樣才能維持跨鏈交互的可靠性。不過，要提升信任最小化水平，還需要采用其他技術(shù)，比如樂觀的通證橋驗(yàn)證（optimistic bridge validation）、反欺詐網(wǎng)絡(luò)以及加密經(jīng)濟(jì)質(zhì)押。雖然外部驗(yàn)證需要額外的信任假設(shè)，但是目前是唯一可行的方案，可以在某類區(qū)塊鏈之間執(zhí)行跨鏈智能合約調(diào)用的同時(shí)保障信任最小化。另外，這個(gè)方案也是通用性非常高且可擴(kuò)展的跨鏈計(jì)算方案，可以支持更復(fù)雜的跨鏈應(yīng)用。
本地驗(yàn)證
本地驗(yàn)證指跨鏈交互中的對手方互相驗(yàn)證對方的狀態(tài)。如果雙方都確認(rèn)對方狀態(tài)有效，則執(zhí)行跨鏈點(diǎn)對點(diǎn)交易。本地驗(yàn)證的跨鏈通證互換通常也被稱為“原子互換”。
通過原子互換進(jìn)行本地驗(yàn)證可以在很大程度上保障信任最小化，因?yàn)榛Q的結(jié)果要么是成功，要么兩個(gè)交易都失敗。不過這種方式無法擴(kuò)展到其他跨鏈合約調(diào)用場景中，而且會(huì)不經(jīng)意間導(dǎo)致“看漲期權(quán)”的問題，即原子互換中的第二個(gè)交易方可以選擇兌換也可以選擇不兌換，因此在一段時(shí)間內(nèi)擁有看漲期權(quán)。因此本地驗(yàn)證最常用于跨鏈流動(dòng)性協(xié)議中，這類協(xié)議會(huì)在每條鏈上建立獨(dú)立的流動(dòng)性池。
原生驗(yàn)證
原生驗(yàn)證指在跨鏈交互中目標(biāo)鏈驗(yàn)證源鏈的狀態(tài)，以確認(rèn)交易并在本地執(zhí)行后續(xù)交易。通常的做法是在目標(biāo)鏈虛擬機(jī)的源鏈上運(yùn)行輕客戶端，或二者并行。
原生驗(yàn)證需要誠實(shí)的少數(shù)派或同步假設(shè)，委員會(huì)里至少有一個(gè)誠實(shí)的中繼者（即誠實(shí)的少數(shù)派），或如果委員會(huì)無法正常運(yùn)行，用戶必須自己傳輸交易（即同步假設(shè)）。本地驗(yàn)證是信任最小化程度最高的一種跨鏈通信方式，但是它成本也很高，開發(fā)靈活性較低，而且更適合狀態(tài)機(jī)相似度較高的區(qū)塊鏈，比如以太坊和L2網(wǎng)絡(luò)之間，或者基于Cosmos SDK開發(fā)的區(qū)塊鏈之間。
跨鏈互操作性協(xié)議（CCIP）
為了滿足生態(tài)對區(qū)塊鏈互操作解決方案不斷增長的需求，Chainlink目前正在開發(fā)跨鏈互操作性協(xié)議（CCIP）。這是一個(gè)全新的跨鏈通信開源標(biāo)準(zhǔn)，包括任意消息傳輸和通證轉(zhuǎn)移。CCIP的目標(biāo)是提供簡單好用的統(tǒng)一接口，為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)建立通用的連接。另外，它還致力于將一系列預(yù)言機(jī)服務(wù)集成至可編程通證橋框架中，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的跨鏈操作。
由于跨鏈攻擊事件頻發(fā)，過去一年價(jià)值約12億美元的金額被盜，因此CCIP將安全放在了首要位置。全世界最頂尖的加密學(xué)家和計(jì)算機(jī)安全專家都參與到了開發(fā)中，其中包括Ari Juels、Dan Boneh、Lorenz Breidenbach以及Dahlia Malkhi。CCIP目前正采取一系列措施提升安全性，包括建立防欺詐網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)控惡意行為；利用大量鏈上聲譽(yù)良好的優(yōu)質(zhì)節(jié)點(diǎn)運(yùn)營商展開去中心化的預(yù)言機(jī)計(jì)算（這些節(jié)點(diǎn)的歷史服務(wù)水平可驗(yàn)證）；開發(fā)了鏈下報(bào)告協(xié)議（OCR），目前該協(xié)議已經(jīng)在各個(gè)區(qū)塊鏈主網(wǎng)上保障了數(shù)千億美元的價(jià)值。
要了解更多關(guān)于Chainlink CCIP的信息，請查看這篇博客文章。
CCIP是Chainlink去中心化預(yù)言機(jī)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的跨鏈消息傳輸協(xié)議旨在為各種跨鏈dApp、通證橋和可編程通證橋提供支持
實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈互操作性，推動(dòng)Web3發(fā)展
區(qū)塊鏈互操作性是Web3未來發(fā)展的關(guān)鍵。CCIP等互操作性協(xié)議不僅可以解鎖復(fù)雜的應(yīng)用，跨不同區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的功能，還能賦能企業(yè)、機(jī)構(gòu)和政府安全地從一個(gè)統(tǒng)一接口接入任何鏈上環(huán)境。這兩個(gè)功能對于開發(fā)下一代dApp來說都至關(guān)重要，可以將傳統(tǒng)用戶接口接入這些dApp應(yīng)用，并推動(dòng)Web3實(shí)現(xiàn)主流應(yīng)用。
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