AIN:區塊鏈互操作難在哪？有哪些可行方案_EATER

區塊鏈作為一種分布式賬本技術，以其多方共識、分布式存儲、難以篡改等特點，在促進數據共享、提升協同效率、建立可信體系方面具有廣闊的應用前景，已在金融科技、政務民生、司法存證、供應鏈協同、稅務發票、版權保護等領域得到一定程度的應用。但隨著區塊鏈在各行各業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題日益突出，以上問題在一定程度上限制了區塊鏈的應用范圍，阻礙了區塊鏈的發展。為解決以上問題，區塊鏈互操作逐漸成為行業焦點。

一、區塊鏈行業現狀

自比特幣誕生以來，區塊鏈已經過十余年的發展，已在金融科技、政務民生、司法存證、供應鏈協同、稅務發票、版權保護等領域得到一定程度的應用，但大多屬于邊緣業務，以探索試點為主，應用深度和廣度不足。為什么會這樣？是什么阻礙了區塊鏈的發展進程？

首先，用戶覺得區塊鏈“難”。“難”表現在兩個方面：1）認識層面的難，區塊鏈是一項綜合了密碼學、P2P網絡、共識機制、智能合約的復雜技術，概念抽象，普通用戶難以在短時間內消化吸收；2）工程層面的難，用戶好不容易了解了區塊鏈是什么，實際應用中，不同底層鏈數據結構、共識機制、接口實現等方面各不相同、互不兼容的現實，增加了用戶學習預研、研發實施、運維升級的工作量與工作難度；尤其是用戶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。

北京市將利用區塊鏈推行增值稅電子專用發票等電子票據:3月27日，北京市十五屆人大常委會第二十次會議表決通過《北京市優化營商環境條例》，將于今年4月28日起施行。根據條例，北京將推行使用財稅輔助申報系統，為市場主體提供財務報表與稅務申報表數據自動轉換服務，推行社會保險、醫療保險、住房公積金合并申報，網上繳納，利用區塊鏈技術推行增值稅電子專用發票及其他電子票據。（新京報）[2020/3/28]

其次，技術成熟度不夠。2014年以太坊的誕生，完成了區塊鏈5大核心技術拼圖，區塊鏈實現基本“可用”，但不夠“好用”。隨后，各區塊鏈平臺紛紛發力以解決“好用”問題，如升級密碼算法，提升安全性；優化共識機制，提升共識效率；研發新的合約系統，提升圖靈完備性、強化合約安全、降低合約編寫門檻等。區塊鏈技術的快速迭代升級，提升了區塊鏈的“好用”程度，但也給行業帶來了“區塊鏈技術不夠成熟”的印象，加上部分鏈系統升級后不能兼容舊版本的問題，加劇了鏈系統使用方觀望跟蹤為主，落地實踐為輔的的現象。

最后，應用場景有限。相對于互聯網互聯互通的便利性、生態的繁榮性，區塊鏈應用生態則相對單薄，主要表現在兩個方面：1）不同鏈間互聯互通難導致行業面臨“鏈級孤島”的困境，“孤島”問題限制了區塊鏈的網絡邊界與應用范圍；2）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。

動態 | 中新國際冷鏈產品貿易平臺落戶重慶 平臺利用區塊鏈等技術貫穿業務全環節:據重慶日報報道，7月25日，新加坡得尊投資公司與安道億聯（重慶）供應鏈管理有限公司在重慶市中新示范項目管理局簽訂協議，雙方將聯合在重慶建設中新國際冷鏈產品貿易平臺。在技術層面，平臺將利用區塊鏈、大數據等技術貫穿業務全環節，實現數據監管及冷鏈多式聯運服務全流程的可監控、可追溯、高效交互，通過全鏈條信息服務能力為貿易參與各方賦能，提升效率并降低運營成本，促進國際貿易便利化。[2019/7/27]

因此，為了促進區塊鏈的發展，首先需要從認識和工程層面降低區塊鏈的應用門檻，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研究，加速技術成熟期的到來；最后需要解決好不同鏈之間互聯互通難和鏈上鏈下可信交互難的問題，拓展應用邊界，豐富產業生態，促進網絡規模價值和數據匯聚價值的釋放。針對以上問題，以跨鏈互通為代表的互操作技術逐漸成為了行業焦點。

二、什么是區塊鏈互操作？

1．什么是互操作性？

互操作性英文為Interoperability，是Interaction、Operation和Ability三個單詞組合而成，即“相互操作的能力”，簡稱互操作性。維基百科認為：互操作性又可稱之為互用性或協同能力，是指不同系統和組織機構之間相互合作，協同工作的能力。IEEE在1990年給出互操作性定義：兩個或多個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。

OK Blockchain Capital發布區塊鏈行業周報第6期 市值Top200項目總體市值較上周下跌6.6%:OK Blockchain Capital發布區塊鏈行業周報第6期，周報中稱：本周，全球加密貨幣日均市值為3658.4億美元，日均交易量 為179.7億美元，分別較上周下降6.7%和17.3%。此外，本周市值TOP5的加密貨幣日均總市值較上周下降5.6%。其中 ， BCH跌幅最大，周內最低價為958.8美元，最大跌幅達 26.6%;其次是EOS，周內最低價為10.5美元，最大跌幅達 25.8%。全球加密貨幣漲幅TOP10項目中，40%為加密貨幣與支付領域。其中，Centurion漲幅最高，達到了554.6%，市值Top200項目總體市值較上周下跌6.6%。本周新上市項目共28個，上線24小時內破發比例為42.9% 。其中，加密貨幣與支付類項目價格表現相對較好。此外， 本周新上幣交易所集中在IDEX、Tidex等交易所。[2018/5/25]

2.?什么是區塊鏈互操作？

以維基百科和IEEE關于互操作性的定義為基礎，行業出現了對區塊鏈互操作的不同認識。以太坊創始人VitalikButerin認為跨鏈即為互操作；WEF和德勤認為，區塊鏈互操作聚焦于不同鏈系統之間資產和信息的交互；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DLT系統，以及DLT多個子系統之間互聯互通的能力；可信區塊鏈推進計劃認為，區塊鏈互操作是指區塊鏈系統實例與其他系統實例交換信息，并對所交換信息加以使用的能力。

范思哲市場總監加入區塊鏈公司:范思哲市場總監Stephen Croncota加入區塊鏈公司Ambrosus，擔任營銷總監一職。[2018/4/26]

相對于跨鏈即為互操作的狹義認識，可信區塊鏈推進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方面。該定義準確的把握了區塊鏈行業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題。以該定義為基礎，分析區塊鏈互操作技術框架。

三、區塊鏈互操作框架

圖1.區塊鏈互操作框架

如圖1所示，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部分。

1.?應用層互操作

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，包括接口實現方式、接口定義的不一致等。通過對部分鏈系統接口實現方式的調研，發現不同鏈系統差異中存在交集，如表1所示，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。如果說區塊鏈是一種分布式數據庫系統，傳統的關系型數據庫如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，從而實現上層應用對底層鏈的輕松擴展與平滑切換。

遠光軟件：區塊鏈電子證照產品已完成研發:今日，遠光軟件(sz002063)在互動平臺表示，公司早在2015年已開展區塊鏈的相關研究和布局，并且在2016年開始取得了進展。目前已經打造了遠光自有的區塊鏈平臺，搭建了遠光鏈并在公司內部應用上進行了概念驗證。公司的區塊鏈電子證照產品已完成產品研發，其他方面的區塊鏈應用也在積極開拓中。[2018/1/15]

表1.不同區塊鏈接口實現方式統計表

2.?鏈間互操作

區塊鏈當前面臨的“鏈級孤島”問題，本質上是技術先行、標準滯后的結果，也是區塊鏈發展的必經之路。為了解決“鏈島”問題，不同廠商已經開展了相應的實踐探索，并推出了相應的跨鏈方案，如表2所示。以上跨鏈方案從技術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題。當前繁榮的互聯網在上世紀70年代也面臨過碎片化、孤島化的問題，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，技術適應標準，最終打破了網絡孤島，實現了行業層面的互聯互通。相對于互聯網重點解決數據互通，區塊鏈為了保持“數據安全共享，價值可信流轉”的特點，需在數據互通的基礎上，還需實現不同鏈系統間的身份互認、共識轉換、以及協同治理。

表2.鏈間互操作方案對比表

3.?鏈下數據互操作

區塊鏈技術可以保證鏈上數據在多個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。而鏈上業務的運轉離不開鏈下數據的支持，如跨境結算場景中的匯率數據、溯源場景中的物流數據、審計場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、難以篡改的特點對上鏈數據真實性、可靠性要求較高，因此在鏈上鏈下交互過程中首先要保證上鏈數據的可信性，可以從數據來源、傳輸過程、計算過程三個方面提供可信性保障；其次要重視交互過程中的隱私保護，包括身份信息、資產信息等關鍵信息的隱私保護；最后要保證上鏈內容的安全性，在明確鏈的權責和上鏈數據權責問題的基礎上，從事前審查、事后審計兩方面入手，保證上鏈內容的安全性。常見手段包括以Oraclize、Chainlink為代表的預言機，TEE，MPC，聯邦學習等。

四、總結

區塊鏈互操作難是行業發展的必經之路，互操作易也是行業發展的必然趨勢，在由難到易的過程中充滿挑戰，道阻且長，需要技術提供方、技術需求方、標準化組織、監管機構等多方的密切協作，凝聚共識，共同促進區塊鏈互操作的發展。

參考文獻

?中國信息通信研究院，可信區塊鏈推進計劃.?區塊鏈白皮書.?2019.11.?https://en.wikipedia.org/wiki/Interoperability.

?InstituteofElectricalandElectronicsEngineers.IEEEStandardComputerDictionary:ACompilationofIEEEStandardComputerGlossaries.NewYork,NY:1990.(iftikahr).

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?WorldEconomicForum,Deloitte.InclusiveDeploymentofBlockchainforSupplyChains:Part6–AFrameworkforBlockchainInteroperability.2020.04.

?DavidTreat,LucaSchiatti,GiuseppeGiordano,etc.ConnectingEcosystems:BlockchainIntegration.2018.10.22.

?可信區塊鏈推進計劃.?區塊鏈互操作白皮書.?2020.07.

作者簡介：

龐偉偉，中國信息通信研究院云計算與大數據研究所工程師，主要從事區塊鏈等相關產業、標準和技術研究工作。

本文章首發于《人民郵電報》，

鏈接：http://paper.cnii.com.cn/article/rmydb_15715_294706.html

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