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  互聯(lián)網(wǎng)潮詞web3的互操作性

發(fā)布日期：2022/7/25 10:20:57      瀏覽量：

未來的加密時代

Web3，一個用于指代互聯(lián)網(wǎng)下一個時代的術語，正在區(qū)塊鏈技術之上發(fā)展。區(qū)塊鏈為數(shù)據(jù)生產、分發(fā)和處理提供了一種新方法?；ゲ僮餍允侵肝覀冃枰硎苁褂盟幕ミB性。

我們的生活變得越來越數(shù)字化，技術教育的進步導致對構建常用互聯(lián)網(wǎng)應用程序的關鍵基礎設施的審查更加嚴格。用戶要求設計應用程序以增強他們的能力，并且他們希望能夠跨空間和時間有效地移動他們的數(shù)字賬戶和數(shù)據(jù)，而沒有界限。

賦予用戶權力是 Web3 和互操作性價值主張的核心。

Web3 和去中心化

為了更好地理解 Web3，重要的是要了解它相對于 Web2 的競爭優(yōu)勢，即去中心化。如果系統(tǒng)由少數(shù)參與者控制，則該系統(tǒng)被認為是中心化的。如果所有參與者都對系統(tǒng)做出同等貢獻，那么它就是去中心化的。

集中式系統(tǒng)可能更高效，提供良好的用戶體驗并根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)分析提供高級服務。但是，去中心化系統(tǒng)可以降低主要節(jié)點被破壞或損壞的風險，也稱為單點故障，使系統(tǒng)更加健壯和安全，并為用戶提供對其數(shù)據(jù)的主權所有權。

數(shù)據(jù)所有權

去中心化系統(tǒng)為用戶提供數(shù)據(jù)的穩(wěn)健性、安全性和所有權。當今大多數(shù)流行的互聯(lián)網(wǎng)應用程序都在集中式系統(tǒng)之上工作并保管其用戶的數(shù)據(jù)。這種集中式架構賦予這些應用程序控制和操縱用戶信息的權限，并迫使用戶相信服務提供商會妥善保管他們的資產和數(shù)據(jù)。

Web3 提供了另一種選擇，它為用戶提供了聲稱擁有其賬戶、資產和數(shù)據(jù)的權利。數(shù)字資產的真正所有權意味著基于密碼學的技術保證，只有所有者才能訪問或使用它。即使 Web 服務正在存儲資產或數(shù)據(jù)，它們也只能存儲它而無權訪問它。

Web3 中的互操作性

互操作性是跨計算機系統(tǒng)和軟件交換和利用信息的手段。在提供廣泛應用的集中式網(wǎng)絡的情況下，可以通過啟用對集中存儲數(shù)據(jù)的訪問權限來實現(xiàn)互操作性。用戶可以通過多種方式從這種互操作性中受益，例如共享賬戶信息可以更快地跨應用程序登錄。

在 Web3 中，憑借分散的網(wǎng)絡和賬戶和數(shù)據(jù)的主權所有權，用戶變得獨立于這些中介。盡管如此，用戶仍將繼續(xù)期待和渴望各種應用程序交換和使用其數(shù)據(jù)所帶來的便利。

為了實現(xiàn)跨異構區(qū)塊鏈的互操作性，已經開發(fā)了幾種技術。在這里，我們將介紹三種跨鏈交易的技術方案，分析它們的特點并討論潛在的風險。這三種解決方案是公證人、哈希時間鎖和中繼模型。

公證人模式

實現(xiàn)跨鏈互操作最直觀的方法是設置一個可信的第三方，例如公證人，通過負責跨鏈交易的驗證和轉發(fā)來協(xié)調跨鏈操作?？梢允褂脙煞N類型的公證人；單簽公證人或多簽公證人。

單簽名公證人，也稱為中心化公證人，從源鏈收集交易數(shù)據(jù)，對其進行驗證并在目標鏈上啟動交易的執(zhí)行。它是一個簡單的模型，具有很高的處理速度。然而，它的缺點是它容易受到單個節(jié)點的故障或不當行為的影響。

使用多重簽名公證人，由“區(qū)塊鏈 1”中的“賬戶 A”發(fā)起的跨鏈請求需要得到大多數(shù)公證人的成功驗證。驗證后，簽名將發(fā)布在相應的交易上，以在“區(qū)塊鏈 2”上執(zhí)行。為了容忍拜占庭式的錯誤，跨鏈交易只有在三分之二以上的公證人達成共識并簽署交易的情況下才能處理。

哈希時間鎖

區(qū)塊鏈 2.0 首次為智能合約提供了一個可靠的去中心化執(zhí)行環(huán)境，可在無信任條件下實現(xiàn)資產管理自動化。智能合約是由代碼控制的自動化協(xié)議，提供讀寫功能作為用戶界面，并根據(jù)用戶的交易觸發(fā)特定操作，在去信任的環(huán)境中運行。

哈希時間鎖模型是智能合約部署的跨鏈技術。具體流程如下：

1. 跨鏈交易的發(fā)起者選擇一個機密隨機數(shù) S，然后計算 S 的哈希值 h=Hash(S) 發(fā)送給跨鏈交易的響應者
2. 發(fā)起者和響應者將他們的資產鎖定在智能合約中，目的是在各自的區(qū)塊鏈上相互交易。兩個合約都使用密鑰 h 鎖定，而解鎖資產的密鑰是隨機數(shù) S。資產被鎖定在智能合約中的時間分別由 T1 和 T2 表示，其中 T1 必須大于 T2。只有發(fā)起者和響應者可以使用隨機數(shù) S 解鎖各自的資產。
3. 發(fā)起人通過在時間 內宣布 S 來解鎖合約中的資產。如果時間超過發(fā)起方設置的時長，合約會自動將資產返還給響應方。

哈希時間鎖模型有效解決了跨鏈過程中固有的信任問題。只要發(fā)起方保持隨機數(shù) S 和時間窗口的機密性，(T1 - T2) 為響應方提供足夠的時間解鎖資產，雙方就可以以去中心化的方式實現(xiàn)跨鏈交易。

繼電器模型

跨鏈交易的中繼模型是對跨鏈操作的抽象，將跨鏈過程中的數(shù)據(jù)驗證抽象為中繼層的共識問題。在此抽象層上開發(fā)了具有改進可擴展性的區(qū)塊鏈，然后出現(xiàn)了第三個區(qū)塊鏈中繼鏈以實現(xiàn)互操作性。

在中繼模型中，每個區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中部署了一系列中繼節(jié)點，負責監(jiān)控該區(qū)塊鏈的交易數(shù)據(jù)并將其同步到中繼鏈。中繼鏈的共識節(jié)點驗證跨鏈交易的有效性并觸發(fā)相應交易的執(zhí)行。

上圖列出的步驟展示了一個典型的中繼模型跨鏈交易

1. 用戶在源鏈發(fā)起跨鏈交易請求
2. 中繼節(jié)點監(jiān)控并同步交易數(shù)據(jù)到中繼鏈
3. 中繼鏈共識節(jié)點驗證交易的有效性
4. 共識節(jié)點構建對應的交易
5. 絕大多數(shù)共識節(jié)點簽署交易，形成簽名集
6. 中繼節(jié)點監(jiān)控交易和簽名
7. 中繼節(jié)點攜帶交易到目標鏈

中繼鏈的共識機制決定了跨鏈服務的性能和安全性。經典的拜占庭容錯算法，例如 PBFT，能夠在絕大多數(shù)節(jié)點正確的情況下實現(xiàn)高吞吐量。拜占庭容錯算法的改進版本，例如 HotStuff，進一步降低了通信的復雜性，并支持更大規(guī)模的節(jié)點參與共識。

中繼鏈在技術上難以實現(xiàn)，因為它們需要高度的工程復雜性，但是，它們具有優(yōu)勢。帶有智能合約的中繼鏈可以形成跨鏈服務網(wǎng)絡，一條中繼鏈在多個區(qū)塊鏈之間進行信息通信，拓寬了價值傳遞的范圍。Poly Network 是成功實現(xiàn)跨鏈中繼模型的一個例子。

中繼模型實現(xiàn)了互操作性的抽象層，允許異構區(qū)塊鏈之間的數(shù)據(jù)安全地交換和驗證。在 Poly Network 的案例中，已經構建了一個中繼鏈，以實現(xiàn)更有效的數(shù)據(jù)交換和驗證。除此之外，由于其完整的區(qū)塊鏈基礎設施，本地經濟有可能在 Poly Network 的生態(tài)系統(tǒng)中蓬勃發(fā)展。

對可互操作區(qū)塊鏈的需求

在加密領域，關于區(qū)塊鏈之間是否會出現(xiàn)贏家通吃的情況，或者多個區(qū)塊鏈是否可以共存一直存在爭議。這種共存被正式稱為多鏈假說。近年來，多鏈假說已被證明是正確的。

已經開發(fā)了不同的基礎設施層，為之前的以太坊 Layer 1 壟斷增加了多樣性，如下圖所示。

L1 市場份額（占總 TVL 的百分比）