2009年，第一個比特幣區塊被開採出來。當時，比特幣網路是唯一存在的區塊鏈網路；而今天的情況不再是這樣，如今，已有數百個其他區塊鏈網路，每個都有獨特的用例和目標。這些區塊鏈有時需要相互通信，彌補自身的不足並實現更廣泛的採用。那麼，它們如何做到這一點？這需要通過稱爲區塊鏈互操作性的過程完成。

區塊鏈互操作性是區塊鏈之間自由交互和主動共享數據的能力。這個概念聽起來很簡單，但實施起來並不容易。這是因爲許多區塊鏈都被設計成獨立的協議，通常與外部技術及其他區塊鏈不相兼容。

盡管如此，區塊鏈潛力巨大，各種平台一直在想方設法增強區塊鏈之間的有效通信。本文將介紹支持區塊鏈互操作性的技術及其工作原理。我們還將討論這種機制的優缺點。

區塊鏈互操作性的工作原理

每個區塊鏈都是不同的，因而沒有使用一個通用的機制來實現互操作性。相反，區塊鏈開發人員和工程師開發了多種工具和協議來解決鏈到鏈級別的問題。

雖然這些工具在使用範圍和操作上可能有所不同，但有一點是相同的——它們都無需讓區塊鏈與第三方平台集成。這樣做是爲了實現去中心化——區塊鏈技術的關鍵支柱之一。以下總結列出了一些最受歡迎的區塊鏈互操作性工具。

側鏈和平行鏈

側鏈從主區塊鏈中產生，旨在保持與主鏈的雙向通信。側鏈是一個獨立的實體，有自己的代幣系統、共識機制和運行方法。它通過處理其某些功能使主鏈受益，從而釋放主鏈空間以進行更有效的操作。Polygon (MATIC) 就是一個側鏈項目，充當基於以太坊網路的側鏈和L2區塊鏈。

平行鏈類似於側鏈，因爲它們也是與主鏈相連的獨立區塊鏈。但有一個本質的區別，那就是除了主鏈之外，平行鏈還可以相互交互。這與只能與主鏈保持通信的側鏈不同。因此，平行鏈比側鏈更具互操作性。Polkadot 和 Kusama 生態系統就是支持平行鏈的項目。

預言機是一種智能合約協議，可實現區塊鏈與外部世界之間的通信。它們能將數據從外部世界傳輸到區塊鏈或從區塊鏈傳輸到外部世界。但它們能做的遠不止於此，還可以將信息從一個區塊鏈傳輸到另一個區塊鏈，從而實現不同區塊鏈之間的互操作性。Chainlink 和 Band 協議是一種典型的跨鏈預言機。

跨鏈橋

跨鏈橋幫助代幣從一個區塊鏈轉移或“橋接”到另一個區塊鏈，是促進區塊鏈互操作性的最重要機制之一。在一個區塊鏈上鎖定或銷毀代幣並在另一個區塊鏈上釋放等量的代幣，這是大多數跨鏈橋的運行模式。

一些跨鏈橋使用Wrap協議來實現其目的。它們將一個代幣的值封裝到另一個代幣中，並使該代幣可以以其他方式使用。例如，Wrapped BTC(包裝BTC) 就是這樣的，盡管它可以1:1兌換BTC，但它是一種ERC-20代幣，因此能用於基於以太坊的協議。這就是區塊鏈互操作性的力量。

其他跨鏈橋，如Celer網路，使用流動資金池將代幣從一個區塊鏈轉移到另一個區塊鏈。像這樣的跨鏈橋也爲願意提供流動性以促進轉移的投資者提供了賺錢的機會。

原子交換

原子交換（也稱原子跨鏈交易）是一種點對點交換機制，其中來自一個區塊鏈的資產被交換爲另一個區塊鏈上的資產。該過程完全去中心化並由智能合約管理。整個過程也是在特定的時間範圍內完成的。如果超過該時間且未滿足合約條件，交易將自動取消。

區塊鏈間通信協議（IBC）

這是Cosmos生態系統開發的互操作性模塊，用於實現相互連接的區塊鏈之間的通信，是名副其實的區塊鏈的互聯網。通過這種機制連接的區塊鏈不必直接相互交互，而只通過智能合約監管的去中心化渠道發送信息包。

雖然IBC於2021年3月才推出，但目前它已在54個網路上啓用，日交易量約爲114,000筆。這54個區塊鏈網路能相互無縫通信，並根據需要交換代幣。

目前IBC協議上的54個加密項目概覽

區塊鏈互操作性解決方案

代幣交換

代幣交換是指在不同的區塊鏈網路之間交換代幣，以增強互操作性。交換能通過多種方式實現，最常見的是原子交換和跨鏈自動做市商（AMM）。

原子交換（也稱原子跨鏈交易）是一種點對點交換機制，其中來自一個區塊鏈的資產被交換爲另一個區塊鏈上的資產。該過程完全去中心化並由智能合約管理。整個過程也是在特定的時間範圍內完成的。如果超過該時間且未滿足合約條件，交易將自動取消。

跨鏈AMM建立在跨鏈橋之上，目的是實現不同區塊鏈之間的連接。這些跨鏈AMMs在每個區塊鏈上都有獨立的流動性池，並使用這種流動性來便利化代幣互換。例如，與THORChain相關的 AMM支持8個區塊鏈之間的相互交換。

可編程代幣橋

可編程代幣橋屬於代幣橋。這類跨鏈橋還通過智能合約調用實現任意消息的傳遞，讓跨鏈橋接更有效。在與橋接功能相同的交易中，它還支持執行更復雜的功能，如交換、借貸和質押。

合約調用

當源鏈上的智能合約函數調用目標鏈上的智能合約函數時，就會發生合約調用。這種通信爲區塊鏈網路之間更復雜的交互打下基礎。代幣交換和橋接建立在這些交互之上。

Native支付

Native跨鏈支付是在區塊鏈網路上發起交易、並使用源區塊鏈的本機代幣在另一個區塊鏈網路上進行支付的過程，數據和資產因而能輕鬆地從一個區塊鏈轉移到另一個區塊鏈。它還推動了去中心化應用程式的發展並減少了對中心化交易所的需求。

區塊鏈互操作性項目

Polkadot

平行鏈是 Polkadot 生態系統的原生機制。每個平行鏈通過稱爲“Bonding”的過程連接到主鏈或中繼鏈。連接到同一中繼鏈的不同平行鏈也能相互通信，從而增強互操作性。

目前，Polkadot 生態系統中大約有186條不同的區塊鏈。這些區塊鏈之間的互連意味着用戶可以通過單個錢包和用戶界面訪問這些區塊鏈。如果這些區塊鏈沒有通過 Polkadot 接口互連，用戶將將花費省大量時間和精力在這些區塊鏈之間切換。

Cosmos

Cosmos 生態系統設計了跨鏈通信協議(IBC)。IBC是一個互操作性模塊，可在連接的區塊鏈之間進行通信，是名副其實的區塊鏈的互聯網。

通過這種機制連接的區塊鏈不必直接相互交互，而是只通過智能合約監管的去中心化渠道發送信息包。雖然IBC於2021年3月才推出，但目前它已在54個網路上啓用，日交易量約爲114,000筆。這54個區塊鏈網路能相互無縫通信，並根據需要交換代幣。

Cardano

Cardano 是第三代區塊鏈平台，支持創建側鏈以與主網區塊鏈無縫通信。除此之外，Cardano 還實現了通過實施跨鏈橋在區塊鏈之間傳輸數據。這些跨鏈橋將Cardano網路與以太坊、比特幣和其他網路相連接。REN協議和SundaeSwap橋都是這類跨鏈橋。

Plasma Bridge是一種L2擴展解決方案，使用子鏈來提高以太坊網路的效率。與平行鏈和側鏈一樣，子鏈從主鏈分擔一些負載，同時保持彼此和主鏈之間的通信。 那麼，Plasma Bridge是如何運作的呢？

當用戶想要將資產從子鏈轉移到另一個區塊鏈網路時，用戶會在子鏈上創建一個NFT來代表資產所有權。然後，用戶將NFT鎖定在智能合約金庫中，並在目標區塊鏈網路上鑄造相應的NFT。

當該用戶將這個新鑄造的NFT轉移給接收者時，接收者能將其兌換成NFT所代表的加密資產。

Lisk

雖然 Lisk 並未明確被定義爲互操作性項目，但它確實提供了一些吸引人的解決方案。例如，Lisk使開發人員能夠創建與Lisk主鏈連接的側鏈。它還支持跨鏈消息傳遞，實現不同區塊鏈之間的無縫通信。

最後，Lisk路線圖的最後階段（稱爲鑽石階段）計劃使Lisk網路與其他區塊鏈直接兼容。這將允許開發人員在Lisk上創建可在以太坊、Polkadot和Cosmos區塊鏈上使用的去中心化應用程式。

區塊鏈互操作性的好處

更具獲得主流採用的潛力

如果世界上大多數人都使用加密貨幣，那麼這些加密貨幣將不會只存在於一個區塊鏈上。此時，區塊鏈互操作性能確保區塊鏈之間的無縫通信，無論有多少個區塊鏈都能實現。這種通信將爲加密資產帶來更多用例，促進區塊鏈技術進一步增長並讓其分布更廣泛。

讓加密項目具有更高的可擴展性

區塊鏈可擴展性是指一種加密貨幣擴大並承擔比以往更多交易量的能力。可擴展性是代幣最重要的特性之一，因爲這表明代幣已有接受更多採用的能力。區塊鏈互操作性能提高加密項目的可擴展性，因爲互操作性可確保代幣不會受到構建其區塊鏈的限制。

以包裝BTC項目爲例。就其本身而言，比特幣每秒只能管理大約五到七筆交易 (TPS)。但當BTC被包裝爲ERC-20代幣時，其TPS翻倍，在以太坊升級完成後可能達到100,000 TPS。

增強去中心化

加密貨幣的核心就是去中心化，而這正是互操作性能確保的。我們討論過的區塊鏈互操作性的各種協議和機制能保證無需中介即可實現無信任交易。它還確保任何單個的鏈都無法壟斷加密交易。由於不需要中心化監管，人們可以自由地將資產從一條鏈轉移到另一條鏈，從讓資產和技術四處流通。

區塊鏈互操作性還促進了區塊鏈之間的良性競爭。畢竟，人和項目不能“卡”在區塊鏈上。如果一個區塊鏈沒有達到預期，它上面的項目可以遷移到另一個區塊鏈。DeGods 和 Y00ts 分別從 Solana 遷移到以太坊和 Polygon，這是最近發生的一個類似案例。

挑戰和局限

區塊鏈之間的不兼容

當兩個具有不同工作機制和代幣經濟學的區塊鏈需要以某種方式協同工作時，可能會出現兼容性問題。對於區塊鏈採用的信任系統尤其如此。例如，許多人認爲工作量證明(PoW)共識機制是最安全的。持有這種信念的人可能不太願意將使用 PoW 機制區塊鏈上的資產橋接到使用權益證明機制的區塊鏈上。

交易限制

一些連接的區塊鏈的交易速度將保持與最慢區塊鏈一致，尤其是在高流量期間。如果其中一個區塊鏈上發生交易阻塞，可能會產生連鎖反應，波及該連接中的所有區塊鏈。這將大大減慢速度。

總結

在加密領域中，區塊鏈互操作性是一個熱門話題，可能是在主流民衆中傳播加密概念的最重要促進者之一。因此，有充分的理由相信這個加密領域將會出現更多的創新。

例如，一些將互操作性納入其核心機制的區塊鏈已經在開發中，Quant 網路就是其中之一。2018年，Quant 網路啓動，允許區塊鏈開發人員創建可以存在於多個區塊鏈上的智能合約。這樣的項目還有Cronos、Flare和AllianceBlock。這些項目在構建時考慮了互操作性，並且已經有了實際應用程序。

需要注意的是，這個加密領域仍面臨大量挑戰、需要克服多個瓶頸。但只要區塊鏈開發人員不滿足於現狀，區塊鏈互操作性將有着光明的未來。