跨链互操作性：构建下一代区块链的要素

跨链互操作性指不同平台的智能合约能互相沟通，而无需跨链发送实际的代币。 例如，资产、服务和交易都作为文档记录在区块链上。一个区块链上进行的任何活动都能通过恰当的互操作性解决方案在另一个区块链上体现，也就是说无论资产和服务是在哪个区块链上的，都能通过应用程序进行操作。

什么是区块链互操作性

区块链互操作性指区块链相互通信的能力。区块链互操作性的基础是跨链消息传输协议，这类协议能让区块链面向其他区块链读写数据。

跨链消息传输协议可以支持创建跨链去中心化应用（dApp），一个dApp可以在不同区块链上部署智能合约。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同样的应用，但是每条链上部署的智能合约都是相互独立的，与其他区块链没有关联。

跨链dApp部署在不同区块链上的智能合约的逻辑都是统一的

跨链dApp如果利用跨链消息传输协议，则功能会受限。比如通证桥只能将一条区块链上的通证转移到另一条区块链上。然而，如果使用可以传输任意数据的消息传输协议，则能实现更加丰富的跨链功能和更加复杂的dApp。

比如跨链去中心化交易平台（DEX）、跨链去中心化货币市场、跨链去中心化自治组织（DAO）以及各种类型的模块化应用。

为什么互操作性很重要

如今的区块链和早期的互联网处于类似的位置：有许多孤立的生态系统，彼此无法交换信息。

由于缺乏互操作性与连接性，区块链技术无法更广泛地应用，因为数据和价值不能跨网络进行无障碍传输。

从开发者的角度看，每一个部署构成了一个个孤立的独立实体，导致后端合约彼此之间没有联系，也不知道彼此的存在。例如，去中心化交易平台（DEX） DApp可能分别需要在以太坊、BNB Chain和Polygon网络上部署。这样每个版本的DApp都是彼此隔绝的。

作为用户，采用多重部署方法可能会造成很多困难。用户无法将代币从一个区块链无缝转账到另一个区块链。转账过程通常是资产在源区块链上被销毁，然后使用第三方桥接在目标区块链上重新铸造。

这一过程非常耗时且令人困惑，导致数据孤岛现象且用户体验欠佳。在多个区块链上持有资产的安全风险也很高，容易被黑客攻击，导致资金丢失。

跨链互操作性解决方案

开发人员构建了多种解决方案，跨链的连接性正逐步改善，跨网络连接和传输数据与价值变得更加简单。这也为开发更多用户友好的、互连的区块链提供了新的可能性。

提高跨链互操作性有不同的方式，以下是一些解决方案。

Chainlink

Chainlink正在开发跨链互操作性协议（CCIP），这是一种支持跨链通信（包括发送信息和代币转账）的开源标准。CCIP的目标是使用标准化接口在数百个区块链网络之间实现通用连接，有希望降低构建跨链应用程序和服务的复杂性。

Wormhole

Wormhole协议是一种通用互操作性协议，该协议能实现代币和消息在不同区块链网络上进行传输。网络监护人监测源链上的信息，并对其进行验证，促进其向目标链的传输。使用Wormhole的开发人员可以构建称为XDApp的跨链去中心化应用程序。

LayerZero

LayerZero是一种全链互操作性协议，用于区块链之间的轻量级信息传递，提供安全可靠、去信任化的信息传递。

LayerZero的超轻节点（ULN）是一种智能合约，为提高效率提供其他桥接链的区块头。ULN仅按需触发，智能合约通过LayerZero端点与预言机和中继器通信。这一设计实现了轻量级和高效的跨链通信。

Hyperlane

Hyperlane是一种委托权益证明（DPoS）链协议，通过可配置的共识方法验证和保护跨链通信。在Hyperlane的网络中，每个验证者负责验证Hyperlane连接的每条链，确保跨链通信的安全和准确。

跨链信息传输

跨链信息传输协议（IBC）是Cosmos网络中的区块链交互的标准协议，旨在实现不同区块链之间的互操作性。IBC定义了跨链标准（ICS）中指定的一组最小函数，这些函数定义了区块链之间如何相互通信和交换数据。

其中的一个例子就是Osmosis，这是一个支持用户跨链兑换代币的去中心化交易平台（DEX）。Osmosis利用IBC协议实现了跨链无缝兑换代币，代币持有者直接受益于IBC提供的互操作性。

Avalanche Warp Messaging

Avalanche Warp Messaging（AWM）设计得更加灵活，开发人员可创建自己的信息传输规范以支持通信。AWM规范本身需要一个字节数组、一个参与BLS多重签名的索引，以及BLS多重签名。AWM让开发人员更轻松地在Avalanche网络上构建功能强大的DApp。

BTC Relay

BTC Relay是部署在实时环境中的链上中继站，支持将比特币的区块头提交到以太坊。通过这种方式验证提交到以太坊区块链上的比特币交易的有效性，在两个网络间创建去信任化的桥梁。

跨共识信息格式

跨共识信息格式（XCM）使不同共识系统在Polkadot上互相通信。XCM V3成功合并后，开发人员可以构建支持桥接、跨链锁定、交换、NFT、条件、上下文跟踪等功能的应用程序。

例如：Moonbeam XCM SDK主要支持XCM代币转账，开发者可以使用XCM与Polkadot网络进行交互。

Axelar

Axelar通过使用通用消息传递协议为跨链通信提供解决方案，开发人员可以构建跨多个区块链网络运行的去中心化应用程序。Axelar还通过委托权益证明（DPoS）为桥接代币的用户提供安全的链间通信。

例如，Axelar的桥接App Satellite将基于以太坊的BUSD连接到Cosmos，从而实现两个生态系统之间的互操作性。

互操作性的好处和局限性

区块链互操作性的好处显而易见，用户无需中心化的中介机构，即可在不同的区块链网络之间进行无障碍交易。同时还减少了碎片化现象，提高了更广泛的区块链生态系统中的互操作性，扩大了商业边界、开辟了新的商业模型。

但这些解决方案也有一定的局限性。

不同的区块链可能有不同的安全解决方案、共识算法和编程语言，增加了技术上的复杂性。这些解决方案还可能会使区块链更易受到攻击，并在不同的区块链网络之间生成新的治理挑战。