在過去的十年中，我們見證了分布式賬本技術的重大創新。同樣令人印象深刻的是，在將這些技術應用于各種各樣的問題方面也出現了一系列創新，從為健全的貨幣和自我主權認同奠定基礎，到簡化跨公司業務流程和使世界資產具有象征意義都有體現。然而，該技術促使了協議的異構性和網絡的專門化。這正在推動新數據和價值豎井的出現，并阻礙了對分散化互聯網的未來愿景。

解決這個問題需要不同網絡之間的無縫互操作，這在分布式賬本的背景下提出了新的和有趣的挑戰。這主要是由于需要保持分散在單一網絡邊界之外的特性。雖然人們對互操作性的主題非常感興趣，但是在正在處理的問題上取得了廣泛的進展，并形成了一個令人信服的框架，通過這個框架可以描述和推理。這篇文章試圖在一定程度上解決這一差距，這是一系列旨在：

· 定義和描述DLT互操作性問題，以便更好地對主題進行推理

· 討論支持此類網絡的信任和依賴的基本概念及其對互操作性的影響

· 批判性地評估互操作性的各種模式和機制

· 討論了一種新的互操作性協議的設計，包括安全保證

本文首先探討了在DLT網絡中互操作性的含義，并概述了為了實現跨網絡的無縫互操作需要解決的各種挑戰。

互操作性是什么？

術語“互操作性”在許多文章中使用得相當松散，而且常常沒有給出一個相同的定義。一些人稱之為“互操作性”，另一些人稱之為“集成”、“互連”或“兼容性”。

互操作性的主要目標是選擇的自由。互操作性使用戶能夠選擇他們認為適合于給定問題的系統的實現，而不受系統與其他實現（可能是跨不同版本的）通信能力的限制。互操作性一詞隱含的含義是開放標準，它區別于“互連”或“集成”。開放標準可以是由正式的標準組織（如ANSI、IETF、ITU或ISO）批準的法律標準，也可以是由社區、行業和市場提出和采用的事實上的標準。開放標準支持并鼓勵實現者構建能夠協同工作的系統。

互操作性的第二個目標是可伸縮性。為標準設計的系統使用戶能夠輕松地組合更大、更復雜的系統，以及構建與其他方擁有和管理的系統相協調的系統。基于標準的可組合性會導致網絡效應。互操作性的另一個重要好處是改善了市場競爭。盡管專有系統會導致廠商鎖定并在少數廠商中占據市場主導地位，但開放標準使基于可用性、性能、價格等不同功能和特性的更廣泛競爭成為可能。

有許多互操作性協議的例子，它們在技術的采用和規模方面發揮了關鍵作用。也許最主要的例子是TCP/IP，它使得互聯網能夠擴展到全球數十億個設備。另一個例子是CORBA（公共對象請求代理體系結構），它支持分布式企業系統的對象，使用不同的語言和運行時開發，使用通用orb間協議（GIOP）通信和編排復雜的業務流程。

什么是DLT互操作性？

不出所料，互操作性在DLT上下文中有不同的解釋。越來越普遍的用法是指不同DLT網絡之間的數據或值的交互和交換。

已建立的信息系統互操作性模型將互操作性關注點劃分為多個層次，包括技術、語法和語義，如圖1所示。前兩個主要處理系統之間通信的物流，而語義級別封裝了特定于系統互操作屬性的關注點。語義層之上的層涉及領域或用例特定的關注點。在這個層次上，互操作處理行業標準數據模型（如SWIFT 20022）、業務流程和策略。后者與DLT互操作的技術關注點是正交的。

DLT互操作要求交互網絡跨技術、語法和語義層互操作。然而，技術和語法層次上的需求本質上與傳統系統中相同。分布式賬本協議（如共識視圖、終結模型、資產與數據）的獨特特性給語義層的DLT互操作性帶來了挑戰。因此，語義級別的DLT互操作性是本文的主要關注點。具體來說，在語義層面，一個DLT互操作性協議將為確保聲音相互依存的分類帳提供力學網絡提供的構建塊：（i）密碼證明的有效性在一個網絡向另一個狀態，（2）保存數據和價值網絡的性質（3） 保持跨網絡依賴關系的完整性。

圖1：協議棧的圖示，該協議棧使基于不同DLT協議的賬本能夠使用一種公共語言進行互操作。

因此，我們將DLT互操作性定義為：

在保證有效性和可驗證性的情況下，為了傳輸或交換數據或價值，不同的邏輯分類賬之間的語義依賴。

不同的邏輯帳

下圖通過支持交互系統的異構性的概念視圖說明了DLT互操作性的范圍。它跨越網絡和協議邊界的智能合約的交互，甚至到非DLT系統，導致狀態之間的依賴關系，從而導致分類賬。

圖2 DLT互操作范圍的概念視圖

一般來說，分類賬是相關交易的邏輯分組，可以表示單個網絡（如比特幣）、網絡中的名稱空間（如Ethereum、Corda、Hyperledger Fabric）或企業中的數據庫的完整狀態。不同的賬本技術具有不同的性質，對賬本的互操作有著重要的影響。處理這些分類賬之間的互操作性將需要處理構成這些分類賬基礎的技術差異，策略、治理和標識等非技術方面。例如，基于不同DLT協議的兩個分類賬可能具有不同的狀態模型（UTXO、帳戶模型、DAG）和終結模型（即時和概率終結）。同樣，運行相同協議的不同網絡可能具有不同的信任保證、身份集和治理模型。

圖3：來自DLT網絡之間的異構性的互操作性考慮

確保了有效性和可驗證性

集中式vs分散式：集中式分類賬體系結構與分散式分類賬體系結構之間的一個關鍵區別是，在前者中，單個實體是對狀態信息的權威，因此是信任的中心。然而，在分布式賬本網絡的情況下，對國家的權力在于一個集體和他們用來確保其完整性的協議。因此，與集中式系統的互操作不同，在DLT互操作中，當一個網絡從另一個網絡消耗狀態時，它需要根據網絡中各方的共享共識視圖來建立狀態的準確性，如圖4所示。

圖4：集中式與分散式系統的信任軌跡

證明與驗證：

在分散式網絡中建立狀態的準確性并非易事。在大多數情況下，狀態使用者可能無法觀察到網絡本身的完整分類賬。這可能是因為它處理的是一個封閉的許可網絡，也可能是因為讓消費者擁有與之交互的每個網絡的完整分類賬副本并不實際。在缺乏建立地面真實能力的情況下，消費者需要根據源網絡獲得一個獨立的可驗證的關于狀態有效性的加密證明。

這種證明的構建依賴于這樣一種理解，即所有分布式賬本都基于共同的基本原則。分類賬包含一系列狀態變化，這些變化以密碼方式與起源狀態相關聯，序列中的每個狀態都通過一個一致模型得到了進一步的增強。證據的構成因一致模型而異。例如，被許可的網絡的運行假設網絡中已知各方的子集是國家過渡當局的，因此證明可以依賴于這些各方的一組證明。然而，在大多數公共網絡中，國家過渡當局是匿名的，協議建立了一定的真相（例如中本共識）。這些證明結構將理想地表現出健全、完整、隱私保護和簡潔等特性。證明是DLT互操作的關鍵部分，因此將成為后續博客的主題。

一個標準的互操作性協議將提供一種機制，以消息的形式來通信這種證明。這些消息向底層DLT協議引入了一定程度的間接性，可以使用繼電器或傳統消息傳遞中間件進行傳輸。接收網絡上的合約可以使用消息并驗證其完整性，而無需直接訪問源分類賬。實際上，消費網絡還需要考慮其他因素，如國家貨幣和對源網絡的信任。

總結

有許多因素將繼續推動DLT網絡的擴散，例如：技術要求的差異、隱私和保密需求（基于隱私的貨幣、企業DLT網絡）、治理上的分歧（以太經典、比特幣現金）和不一致的法規。因此，可以有把握地假設，收斂到一個滿足所有用例的單一協議是不可能的。在不同網絡之間缺乏無縫的互操作的情況下，我們將繼續看到越來越多的價值和數據筒倉，這些筒倉阻礙了向分散化互聯網邁進。雖然我們開始看到協議關注于解決這個問題，但是目前正在探索的方法中存在權衡和限制，在為DLT互操作定義開放標準方法方面還有很多工作要做。在下一篇博客中，我們將詳細分析不同社區目前提出的各種協議和平臺，包括Polkadot、Cosmos、Sidechains、Cardano和以太坊的Plasma。