区块链作为一种分布式账本技术,以其多方共识、分布式存储、难以篡改等特点,在促进数据共享、提升协同效率、建立可信体系方面具有广阔的应用前景,已在金融科技、政务民生、司法存证、供应链协同、税务发票、版权保护等领域得到一定程度的应用[1]。但随着区块链在各行各业应用广度和深度的不断拓展,不同链系统之间互操作难、上层应用与底层链对接切换难、链上链下可信交互难的问题日益突出,以上问题在一定程度上限制了区块链的应用范围,阻碍了区块链的发展。为解决以上问题,区块链互操作逐渐成为行业焦点。
一、区块链行业现状自比特币诞生以来,区块链已经过十余年的发展,已在金融科技、政务民生、司法存证、供应链协同、税务发票、版权保护等领域得到一定程度的应用,但大多属于边缘业务,以探索试点为主,应用深度和广度不足。为什么会这样?是什么阻碍了区块链的发展进程?
首先,用户觉得区块链“难”。“难”表现在两个方面:1)认识层面的难,区块链是一项综合了密码学、P2P网络、共识机制、智能合约的复杂技术,概念抽象,普通用户难以在短时间内消化吸收;2)工程层面的难,用户好不容易了解了区块链是什么,实际应用中,不同底层链数据结构、共识机制、接口实现等方面各不相同、互不兼容的现实,增加了用户学习预研、研发实施、运维升级的工作量与工作难度;尤其是用户直接交互的接口层面的不一致,大大增加了应用与不同底层链对接适配、切换适配的工作量。
其次,技术成熟度不够。2014年以太坊的诞生,完成了区块链5大核心技术(密码算法、P2P网络、共识机制、智能合约、账本数据库)拼图,区块链实现基本“可用”,但不够“好用”。随后,各区块链平台纷纷发力以解决“好用”问题,如升级密码算法,提升安全性;优化共识机制,提升共识效率;研发新的合约系统,提升图灵完备性、强化合约安全、降低合约编写门槛等。区块链技术的快速迭代升级,提升了区块链的“好用”程度,但也给行业带来了“区块链技术不够成熟”的印象,加上部分链系统升级后不能兼容旧版本的问题,加剧了链系统使用方观望跟踪为主,落地实践为辅的的现象。
最后,应用场景有限。相对于互联网互联互通的便利性、生态的繁荣性,区块链应用生态则相对单薄,主要表现在两个方面:1)不同链间互联互通难导致行业面临“链级孤岛”的困境,“孤岛”问题限制了区块链的网络边界与应用范围;2)链上链下可信交互难,导致链上数据不够丰富,限制了区块链应用范围。
因此,为了促进区块链的发展,首先需要从认识和工程层面降低区块链的应用门槛,强化区块链的易用性、通用性;其次需要加强区块链核心技术研究,加速技术成熟期的到来;最后需要解决好不同链之间互联互通难和链上链下可信交互难的问题,拓展应用边界,丰富产业生态,促进网络规模价值和数据汇聚价值的释放。针对以上问题,以跨链互通为代表的互操作技术逐渐成为了行业焦点。
二、什么是区块链互操作?1.什么是互操作性?互操作性英文为Interoperability,是Interaction、Operation和Ability三个单词组合而成,即“相互操作的能力”,简称互操作性。维基百科认为:互操作性又可称之为互用性或协同能力,是指不同系统和组织机构之间相互合作,协同工作的能力[2]。IEEE(Institute of Electrical & Electronic Engineers,电气与电子工程师协会)在1990年给出互操作性定义:两个或多个系统或组成部分之间交换信息,以及对所交换的信息加以使用的能力[3]。
2. 什么是区块链互操作?
以维基百科和IEEE关于互操作性的定义为基础,行业出现了对区块链互操作的不同认识。以太坊创始人Vitalik Buterin认为跨链即为互操作[4];WEF(World Economic Forum,世界经济论坛)和德勤认为,区块链互操作聚焦于不同链系统之间资产和信息的交互[5];埃森哲公司的David等人认为,区块链互操作是分布式账本系统能够与多个DLT系统,以及DLT多个子系统之间互联互通的能力[6];可信区块链推进计划认为,区块链互操作是指区块链系统实例与其他系统实例交换信息,并对所交换信息加以使用的能力[7]。
相对于跨链即为互操作的狭义认识,可信区块链推进计划将区块链互操作的内涵广义化,认为区块链互操作应该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三个方面。该定义准确的把握了区块链行业所面临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。以该定义为基础,分析区块链互操作技术框架。
三、区块链互操作框架

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