视野 | 浅谈区块链互操作性

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2022年02月28日 15:05 领航车道

视野 | 浅谈区块链互操作性

2019-08-30 18:04·轻信区块链

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“互联网是信息自由流通的网络,区块链则是价值自由流通的网络”,这是对区块链的一个美好愿景,就目前来说,区块链还无法做到高效互通,还不是自由流通的网络。

类比上世纪60年代以局域网形式存在的计算机网络,无法与局域网范围外的计算机互联,直到1969年美国高等研究计划局(ARPA)投入使用拥有四个节点的阿帕网络(ARPAnet),计算机之间第一次具备了同构环境下的联网能力。

时间推进到80年代TCP/IP协议的诞生,使得异构的网络之间可以彼此互联,加速了互联网的爆发。回到区块链,伴随技术的不断发展,涌现出大量项目,但大多属于高度异构状态,且在发展早期,更多聚焦在自身的技术创新与生态建设,网络逐渐被拥有特定利益的子群体隔离。

同时区块链作为一个大型异步的分布式网络,很难设计出一个“大一统”的链,各项目方会在不同技术层面做取舍,在特定场景下,如安全性、隐私性、效率等提供自身优势,最终导致应用层很难在单链上价值最大化。

因此,在当前多链并存的情况下,区块链的互操作性由于可以带来价值自由流动,促进链间协同工作,将会变得重要且充满意义,是区块链向着网络效应规模化发展的强力推手。

那么区块链互操作性到底是什么呢?我们可以做名词拆解,首先说说互操作性,电气与电子工程师协会(IEEE)对其做出了如下定义:

两个或多个系统或组成部分之间交换信息以及对所已经交换的信息加以使用的能力

加上区块链作为限定后,美国国家标准技术研究所(NIST)曾作过如下解释:

An interoperable blockchain architecture is a composition of distinguishable blockchain systems, each representing a unique distributeddata ledger, where atomic transaction execution may span multipleheterogeneous blockchain systems, and where data recorded in oneblockchain are reachable, verifiable, and referenceable by anotherpossibly foreign transaction in a semantically compatible manner.

简单来说,区块链互操作性是不同链间可以执行原子性交易,交易涉及的数据可以被访问、验证以及使用。相关定义与阐述虽然并未统一,但大多聚焦在不同链间的互操作性,因此业内存在另一个更加通俗易懂,被广泛引用的名词 ---跨链。

那么区块链互操作性等于跨链吗?笔者认为是前者包含后者的关系,若关注在不同链之间交换信息,可以叫做跨链,跨链可以按照交换信息的种类拆分为加密资产互操作与状态事件互操作;若将范围扩大,区块链链上世界与链外现实世界之间同样存在交换信息的需求,由于区块链本身是封闭的,确定性的,自洽的系统,完全与现实世界隔离,因此链上链下的互操作同样重要。结合链间与链上链下的互联互通,最终区块链网络可以支撑应用层系统互操作功能,有利于加大网络效应。

有关区块链互操作性的技术实现,以太坊创始人Vitalik Buterin 曾在链互操作性研究报告中提及三种主要方法,即哈希锁定、公证人机制、中继。有关中继可以更细的拆分为侧链与中继链。

哈希锁定应用在双链间加密资产互操作,利用哈希锁和时间锁保障跨链交易的原子性,即只有满足一定时间条件和哈希条件交易才能够完成,大体实现流程如下图:

假设链A中的Alice与链B中的Bob进行加密资产互换,交易成功完成需要六个步骤:

1. Alice随机生成密钥s,并针对密钥计算出哈希值h;

2. Alice将哈希值h发送给链B上的智能合约;

3. Alice在链A上锁定交易的资产,同时设定锁定时间Y,以及设置提供密钥s即可获得锁定资产的逻辑;

4. Bob向链B智能合约锁定交易资产,同时设定锁定时间X (X

5. Alice在锁定时间X内向链B合约发送密钥s,合约判定hash(s) == h,即解锁Bob资产给Alice,同时Bob获取密钥s;

6. Bob在锁定时间Y内向链A发送获得的密钥s,解锁Alice资产,双方完成跨链资产互换操作。

若Alice未在Bob设置的超时时间X内发送密钥s至链B智能合约,则Bob可以恢复之前锁定的资产;若Bob未在超时时间Y内发送密钥s至链A合约,则Alice可以恢复之前锁定的资产。

公证人机制是由一个或一组受信任的节点组织作为公证人,监听链间的跨链交易,针对收集的跨链交易进行有效性验证,交易双方依赖公证人来实现链间的互操作。依据公证人的构成以及签名方式,具体可以分为三类实现:

单签名公证人机制,公证人由单一指定的节点充当,用中心化的方式作为信用保障,将信任技术转换至传统的信用中介。

多重签名公证人机制,多个公证人节点在各自账本签名,当达成一定比例或数量的共识后,跨链交易才能被验证通过。

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