區塊鏈是去中心化的計算機網絡，可以在數字賬本中追蹤用戶賬戶余額和數據。區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成一致協議，并最終執行更新。這為多方記賬和流程自動化建立了新范式，比傳統的計算環境更加中立、防篡改且透明。

然而，區塊鏈就像是沒有聯網的計算機，本身無法與其他區塊鏈或鏈下API通信。這個問題也被稱為預言機問題，不僅導致區塊鏈無法與傳統系統交互，而且還導致鏈與鏈之間無法實現互操作性。隨著我們不斷朝著多鏈的世界發展，區塊鏈互操作性協議成為了鏈與鏈之間（即跨鏈）交換數據和通證不可或缺的基礎設施。

本文闡述了區塊鏈互操作性的定義及其價值，并且列舉了不同類型的區塊鏈互操作性解決方案，以及Chainlink的跨鏈互操作性協議（CCIP）如何擴展預言機的功能，支持數據在任何鏈之間跨鏈傳輸。

什么是區塊鏈互操作性？

區塊鏈互操作性指區塊鏈相互通信的能力。區塊鏈互操作性的基礎是跨鏈消息傳輸協議，這類協議能讓區塊鏈面向其他區塊鏈讀寫數據。

跨鏈消息傳輸協議可以支持創建跨鏈去中心化應用(dApp)，一個dApp可以在不同區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通常在多個區塊鏈上部署同樣的應用，但是每條鏈上部署的智能合約都是相互獨立的，與其他區塊鏈沒有關聯。

跨鏈dApp部署在不同區塊鏈上的智能合約的邏輯都是統一的。

跨鏈dApp如果利用跨鏈消息傳輸協議，則功能會受限。比如通證橋只能將一條區塊鏈上的通證轉移到另一條區塊鏈上。然而，如果使用可以傳輸任意數據的消息傳輸協議，則能實現更加豐富的跨鏈功能和更加復雜的dApp，比如跨鏈去中心化交易平臺（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用。

區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展。目前已經有超過100個L1區塊鏈（即底層鏈）和越來越多的L2，之后還會出現基于底層鏈的L3網絡。L2和L3網絡本質上是不同的區塊鏈，但都依賴底層鏈的安全機制（如：Rollup）。

L1和L2網絡的發展充分體現了區塊鏈技術和生態的創新設計思路。區塊鏈通過不斷優化協議來創新功能，以此吸引開發者和應用加入其生態。要做到這一點，通常需要在功能上做出一些權衡。比如，一些區塊鏈更關注去中心化以及抗操控性，因此在底層區塊鏈的吞吐量和可組合性方面做出了一定妥協；而另一些區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方面做出了一定妥協。

區塊鏈通過不斷探索各種共識協議、執行環境以及數據存儲方案來進行優化，因此開發者可以在成本、活躍度、性能、數據可用性、安全性、加密經濟機制以及環保方面對區塊鏈進行篩選。另外，區塊鏈為了差異化，還會支持特定的編程語言，聚焦某些應用場景和地域市場，并建設獨特的品牌和價值觀來吸引目標客群。

其中，差異最大的優化方案就是區塊鏈生態的擴容方案。現有擴容方案如下：

一個高性能的底層區塊鏈支持所有垂直行業中的所有應用。
一個去中心化水平極高的底層區塊鏈通過一系列L2和L3擴容方案，支持各種模塊化的應用。
每個應用、智能合約或應用場景都運行自己的底層區塊鏈或主權L2網絡。

要詳細了解區塊鏈的擴容方案，請查看博客文章《一文讀懂區塊鏈可擴展性——執行、存儲和共識》。

現在出現了各種各樣的區塊鏈生態，因此必須要讓這些鏈上環境實現互操作性。特別是一些開發者希望開發出跨鏈/模塊化應用，在多個鏈上環境中維持統一的全局狀態和流動性，這點尤其重要。另外，還有一些開發者希望能夠訪問其他鏈上獨特的資產和功能。互操作性對他們來說也非常重要。

區塊鏈互操作性協議對于傳統系統來說也同樣重要，傳統系統需要從后端接入許多不同的區塊鏈。互操作性協議可以為開發區塊鏈抽象層打下基礎，傳統后端和dApp可以通過一個區塊鏈中間件統一接入任何鏈上環境。如果沒有區塊鏈抽象層，Web2系統和dApp就不得不針對每個跨鏈交互場景親自開發單獨的解決方案，這不僅會耗費大量時間和資源，而且流程也非常復雜。

不同類型的區塊鏈互操作性方案

將區塊鏈互操作性方案歸類的最好切入點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，并在目標鏈上收到另一種通證。跨鏈通證互換采用了原子互換協議和跨鏈自動做市商(AMM)，這些自動做市商在每條鏈上分別建立流動性池，以實現通證互換。

通證橋——通過源鏈上的智能合約鎖定或銷毀通證，并通過目標鏈上的另一個智能合約解鎖或鑄造通證。通證橋可以將資產跨鏈轉移，實現跨鏈流動性，并因此提升通證利用率。通證橋有以下三類通證處理機制：

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，然后在目標鏈上鑄造包裝通證，這類資產通常也被稱為“bridged assets”（橋接資產）。反向操作的話就是將目標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，然后解鎖目標鏈上流動性池中同樣的通證。這幾類通證橋通常會推出收入共享等激勵機制來吸引兩條鏈上的流動性。

原生支付——源鏈上的應用觸發在目標鏈上用原生資產進行支付。另外，也可以基于另一條區塊鏈的數據觸發在源鏈上用原生資產進行跨鏈支付。大多數支付都是作為某種結算方式，并且可以基于區塊鏈數據或甚至外部事件來結算。

合約調用——源鏈上的智能合約可以基于本地數據調用目標鏈上的智能合約函數。可以一次性發起多個合約調用，實現更復雜的跨鏈應用，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，一旦通證從源鏈發送到目標鏈，就會立刻發起合約調用。這些都包含在一筆交易中，因此可以實現豐富的跨鏈功能，比如權益質押、通證互換或者將通證存入目標鏈上智能合約中，以完成通證橋功能。

要實現跨鏈操作，可以采用以下四種互操作性方案來驗證目標鏈的狀態，并將后續交易傳遞到目標鏈。狀態驗證和消息傳遞對于多數跨鏈交互來說都是不可或缺的功能。

Web2驗證

Web2驗證指使用Web2服務來執行跨鏈交易。最常見的案例就是用戶利用中心化交易平臺來互換通證或跨鏈發送通證。用戶只需將資產存入源鏈上由交易平臺控制的地址中，然后在目標鏈上由用戶控制的地址中取出相同或不同的通證（注：通過交易平臺兌換）。

Web2驗證對于個人交易來說非常方便，而且技術要求更低。但是Web2驗證對于跨鏈應用的價值沒那么大，而且需要信任中心化的托管方。另外，多數Web2驗證只能與交易平臺支持的區塊鏈之間進行通證互換和跨鏈轉賬。

外部驗證

外部驗證指除了跨鏈交互所涉及的兩條鏈上的節點外，還專門建立第三組驗證節點，用來驗證源鏈的狀態，并在特定條件滿足時觸發目標鏈上的后續交易。基于委員會的共識有許多不同的實現方法，比如多方計算、去中心化的預言機網絡以及門限多重簽名合約等，但這些方案都需要驗證節點進行信任最小化的鏈下計算，并在鏈上進行驗證（即混合型智能合約）。

外部驗證通常要假設一半以上的節點是誠實的，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，比如樂觀的通證橋驗證（optimistic bridge validation）、反欺詐網絡以及加密經濟質押。雖然外部驗證需要額外的信任假設，但是目前是唯一可行的方案，可以在某類區塊鏈之間執行跨鏈智能合約調用的同時保障信任最小化。另外，這個方案也是通用性非常高且可擴展的跨鏈計算方案，可以支持更復雜的跨鏈應用。

本地驗證

本地驗證指跨鏈交互中的對手方互相驗證對方的狀態。如果雙方都確認對方狀態有效，則執行跨鏈點對點交易。本地驗證的跨鏈通證互換通常也被稱為“原子互換”。

通過原子互換進行本地驗證可以在很大程度上保障信任最小化，因為互換的結果要么是成功，要么兩個交易都失敗。不過這種方式無法擴展到其他跨鏈合約調用場景中，而且會不經意間導致“看漲期權”的問題，即原子互換中的第二個交易方可以選擇兌換也可以選擇不兌換，因此在一段時間內擁有看漲期權。因此本地驗證最常用于跨鏈流動性協議中，這類協議會在每條鏈上建立獨立的流動性池。

原生驗證

原生驗證指在跨鏈交互中目標鏈驗證源鏈的狀態，以確認交易并在本地執行后續交易。通常的做法是在目標鏈虛擬機的源鏈上運行輕客戶端，或二者并行。

原生驗證需要誠實的少數派或同步假設，委員會里至少有一個誠實的中繼者（即誠實的少數派），或如果委員會無法正常運行，用戶必須自己傳輸交易（即同步假設）。本地驗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，開發靈活性較低，而且更適合狀態機相似度較高的區塊鏈，比如以太坊和L2網絡之間，或者基于Cosmos SDK開發的區塊鏈之間。

跨鏈互操作性協議（CCIP）

為了滿足生態對區塊鏈互操作解決方案不斷增長的需求，Chainlink目前正在開發跨鏈互操作性協議（CCIP）。這是一個全新的跨鏈通信開源標準，包括任意消息傳輸和通證轉移。CCIP的目標是提供簡單好用的統一接口，為區塊鏈網絡建立通用的連接。另外，它還致力于將一系列預言機服務集成至可編程通證橋框架中，以實現復雜的跨鏈操作。

由于跨鏈攻擊事件頻發，過去一年價值約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家和計算機安全專家都參與到了開發中，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，包括建立防欺詐網絡來監控惡意行為；利用大量鏈上聲譽良好的優質節點運營商展開去中心化的預言機計算（這些節點的歷史服務水平可驗證）；開發了鏈下報告協議（OCR），目前該協議已經在各個區塊鏈主網上保障了數千億美元的價值。

要了解更多關于Chainlink CCIP的信息，請查看這篇博客文章。

CCIP是Chainlink去中心化預言機網絡開發的跨鏈消息傳輸協議旨在為各種跨鏈dApp、通證橋和可編程通證橋提供支持