區塊鏈作為一種分布式賬本技術(shù)，以其多方共識、分布式存儲、難以篡改等特點(diǎn)，在促進(jìn)數據共享、提升協(xié)同效率、建立可信體系方面具有廣闊的應用前景，已在金融科技、政務(wù)民生、司法存證、供應鏈協(xié)同、稅務(wù)發(fā)票、版權保護等領(lǐng)域得到一定程度的應用。但隨著(zhù)區塊鏈在各行各業(yè)應用廣度和深度的不斷拓展，不同鏈系統之間互操作難、上層應用與底層鏈對接切換難、鏈上鏈下可信交互難的問(wèn)題日益突出，在一定程度上限制了區塊鏈的應用范圍，阻礙了區塊鏈的發(fā)展。為解決以上問(wèn)題，區塊鏈互操作逐漸成為行業(yè)焦點(diǎn)。
區塊鏈行業(yè)發(fā)展道阻且長(cháng)
自比特幣誕生以來(lái)，區塊鏈已經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，在金融科技、政務(wù)民生、司法存證、供應鏈協(xié)同、稅務(wù)發(fā)票、版權保護等領(lǐng)域得到一定程度的應用，但大多屬于邊緣業(yè)務(wù)，以探索試點(diǎn)為主，應用深度和廣度不足。為什么會(huì )這樣，是什么阻礙了區塊鏈的發(fā)展進(jìn)程?
首先，用戶(hù)覺(jué)得區塊鏈“難”?！半y”表現在兩個(gè)方面：一是認識層面的難，區塊鏈是一項綜合了密碼學(xué)、p2p網(wǎng)絡(luò )、共識機制、智能合約的復雜技術(shù)，概念抽象，普通用戶(hù)難以在短時(shí)間內消化吸收;二是工程層面的難，用戶(hù)好不容易了解了區塊鏈是什么后，在實(shí)際應用中，不同底層鏈數據結構、共識機制、接口實(shí)現等方面各不相同、互不兼容的現實(shí)，增加了用戶(hù)學(xué)習預研、研發(fā)實(shí)施、運維升級的工作量與工作難度，尤其是用戶(hù)直接交互的接口層面的不一致，大大增加了應用與不同底層鏈對接適配、切換適配的工作量。
其次，技術(shù)成熟度不夠。2014年以太坊的誕生，完成了區塊鏈五大核心技術(shù)(密碼算法、p2p網(wǎng)絡(luò )、共識機制、智能合約、賬本數據庫)拼圖，區塊鏈實(shí)現基本“可用”，但不夠“好用”。隨后，各區塊鏈平臺紛紛發(fā)力以解決“好用”問(wèn)題，如升級密碼算法，提升安全性;優(yōu)化共識機制，提升共識效率;研發(fā)新的合約系統，提升圖靈完備性、強化合約安全、降低合約編寫(xiě)門(mén)檻等。區塊鏈技術(shù)的快速迭代升級，提升了區塊鏈的“好用”程度，但也給行業(yè)帶來(lái)了“區塊鏈技術(shù)不夠成熟”的印象，加上部分鏈系統升級后不能兼容舊版本的問(wèn)題，加劇了鏈系統使用方以觀(guān)望跟蹤為主、落地實(shí)踐為輔的現象。
最后，應用場(chǎng)景有限。相對于互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的便利性、生態(tài)的繁榮性，區塊鏈應用生態(tài)則相對單薄，主要表現在兩個(gè)方面：一是不同鏈間互聯(lián)互通難導致行業(yè)面臨“鏈級孤島”的困境，“孤島”問(wèn)題限制了區塊鏈的網(wǎng)絡(luò )邊界與應用范圍;二是鏈上鏈下可信交互難，導致鏈上數據不夠豐富，限制了區塊鏈應用范圍。
因此，為了促進(jìn)區塊鏈的發(fā)展，首先需要從認識和工程層面降低區塊鏈的應用門(mén)檻，強化區塊鏈的易用性、通用性;其次需要加強區塊鏈核心技術(shù)研究，加速技術(shù)成熟期的到來(lái);最后需要解決好不同鏈之間互聯(lián)互通難和鏈上鏈下可信交互難的問(wèn)題，拓展應用邊界，豐富產(chǎn)業(yè)生態(tài)，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò )規模價(jià)值和數據匯聚價(jià)值的釋放。針對以上問(wèn)題，以跨鏈互通為代表的互操作技術(shù)逐漸成為行業(yè)焦點(diǎn)。
如何認識區塊鏈互操作?
互操作性英文為interoperability，是interaction、operation和ability三個(gè)單詞組合而成，即“相互操作的能力”，簡(jiǎn)稱(chēng)互操作性。維基百科認為：互操作性又可稱(chēng)為互用性或協(xié)同能力，是指不同系統和組織機構之間相互合作、協(xié)同工作的能力。ieee(電氣與電子工程師協(xié)會(huì ))在1990年給出互操作性定義：兩個(gè)或多個(gè)系統或組成部分之間交換信息，以及對所交換的信息加以使用的能力。
以維基百科和ieee關(guān)于互操作性的定義為基礎，行業(yè)出現了對區塊鏈互操作的不同認識。以太坊創(chuàng )始人vitalik buterin認為跨鏈即為互操作;wef(世界經(jīng)濟論壇)和德勤認為，區塊鏈互操作聚焦于不同鏈系統之間資產(chǎn)和信息的交互;埃森哲公司的david等人認為，區塊鏈互操作是分布式賬本系統能夠與多個(gè)dlt系統，以及dlt多個(gè)子系統之間互聯(lián)互通的能力;可信區塊鏈推進(jìn)計劃認為，區塊鏈互操作是指區塊鏈系統實(shí)例與其他系統實(shí)例交換信息，并對所交換信息加以使用的能力。
相對于跨鏈即為互操作的狹義認識，可信區塊鏈推進(jìn)計劃將區塊鏈互操作的內涵廣義化，認為區塊鏈互操作應該包含用于解決上層應用與底層鏈緊耦合問(wèn)題的應用層互操作、用于解決“鏈級孤島”的鏈間互操作，以及用于解決鏈上鏈下安全可信交互的鏈下數據互操作三個(gè)方面。該定義準確地把握了區塊鏈行業(yè)所面臨應用與不同底層鏈對接切換難、不同區塊鏈系統之間跨鏈互通難、鏈上鏈下可信交互難的三大問(wèn)題。以該定義為基礎，分析區塊鏈互操作技術(shù)框架。區塊鏈互操作包括應用層互操作、鏈間互操作、鏈下數據互操作三個(gè)部分。
應用層互操作主要解決上層應用與底層鏈對接難、切換難的問(wèn)題。而當前對接難、切換難的根本原因在于不同底層鏈所提供的接口不一致，包括接口實(shí)現方式、接口定義的不一致等。通過(guò)對部分鏈系統接口實(shí)現方式的調研，發(fā)現不同鏈系統差異中存在交集，有共性就有規范統一的可能，因此可從接口標準化方向入手。如果說(shuō)區塊鏈是一種分布式數據庫系統，傳統的關(guān)系型數據庫如mysql、sqlserver、oracle等利用odbc、jdbc完成了對不同數據庫接口的標準化，實(shí)現了上層應用對底層數據庫的平滑切換。同理，應用層互操作也可考慮用中間件的形式解決不同鏈接口不一致的問(wèn)題。接口中間件對上層應用提供統一的標準化接口，對下通過(guò)適配器完成不同底層鏈原生接口到標準接口的轉換，從而實(shí)現上層應用對底層鏈的輕松擴展與平滑切換。
區塊鏈當前面臨的“鏈級孤島”問(wèn)題，本質(zhì)上是技術(shù)先行、標準滯后的結果，也是區塊鏈發(fā)展的必經(jīng)之路。為了解決“孤島”問(wèn)題，不同廠(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)展了相應的實(shí)踐探索，并推出了相應的跨鏈方案?？珂湻桨笍募夹g(shù)層面驗證了跨鏈互通的可行性，但不同跨鏈方案之間依然存在互操作難的問(wèn)題。當前繁榮的互聯(lián)網(wǎng)在上世紀70年代也面臨過(guò)碎片化、孤島化的問(wèn)題，隨后出現了一系列以tpc/ip為代表的標準規范，標準引導技術(shù)，技術(shù)適應標準，最終打破了網(wǎng)絡(luò )“孤島”，實(shí)現了行業(yè)層面的互聯(lián)互通。相對于互聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)解決數據互通，區塊鏈為了保持“數據安全共享，價(jià)值可信流轉”的特點(diǎn)，在數據互通的基礎上，還需實(shí)現不同鏈系統間的身份互認、共識轉換以及協(xié)同治理。
區塊鏈技術(shù)可以保證鏈上數據在多個(gè)參與方之間的安全可信流通，但在鏈上鏈下可信交互方面存在難點(diǎn)。而鏈上業(yè)務(wù)的運轉離不開(kāi)鏈下數據的支持，如跨境結算場(chǎng)景中的匯率數據、溯源場(chǎng)景中的物流數據、審計場(chǎng)景中的身份數據等都需要從鏈下世界獲取。區塊鏈多方共識、難以篡改的特點(diǎn)對鏈上數據真實(shí)性、可靠性的要求較高，因此在鏈上鏈下交互過(guò)程中首先要保證鏈上數據的可信性，可以從數據來(lái)源、傳輸過(guò)程、計算過(guò)程三個(gè)方面提供可信性保障;其次要重視交互過(guò)程中的隱私保護，包括身份信息、資產(chǎn)信息等關(guān)鍵信息的隱私保護;最后要保證鏈上內容的安全性，在明確鏈的權責和鏈上數據權責問(wèn)題的基礎上，從事前審查、事后審計兩方面入手，保證鏈上內容的安全性。
區塊鏈互操作難是行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路，互操作易也是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，在由難到易的過(guò)程中充滿(mǎn)挑戰，道阻且長(cháng)，需要技術(shù)提供方、技術(shù)需求方、標準化組織、監管機構等多方的密切協(xié)作，凝聚共識，共同促進(jìn)區塊鏈互操作的發(fā)展。
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