2009年，第一个比特币区块被开采出来。当时，比特币网络是唯一存在的区块链网络；而今天的情况不再是这样，如今，已有数百个其他区块链网络，每个都有独特的用例和目标。这些区块链有时需要相互通信，弥补自身的不足并实现更广泛的采用。那么，它们如何做到这一点？这需要通过称为区块链互操作性的过程完成。
区块链互操作性是区块链之间自由交互和主动共享数据的能力。这个概念听起来很简单，但实施起来并不容易。这是因为许多区块链都被设计成独立的协议，通常与外部技术及其他区块链不相兼容。
尽管如此，区块链潜力巨大，各种平台一直在想方设法增强区块链之间的有效通信。本文将介绍支持区块链互操作性的技术及其工作原理。我们还将讨论这种机制的优缺点。
区块链互操作性的工作原理
每个区块链都是不同的，因而没有使用一个通用的机制来实现互操作性。相反，区块链开发人员和工程师开发了多种工具和协议来解决链到链级别的问题。
虽然这些工具在使用范围和操作上可能有所不同，但有一点是相同的——它们都无需让区块链与第三方平台集成。这样做是为了实现去中心化——区块链技术的关键支柱之一。以下总结列出了一些最受欢迎的区块链互操作性工具。
侧链和平行链
侧链从主区块链中产生，旨在保持与主链的双向通信。侧链是一个独立的实体，有自己的代币系统、共识机制和运行方法。它通过处理其某些功能使主链受益，从而释放主链空间以进行更有效的操作。Polygon (MATIC) 就是一个侧链项目，充当基于以太坊网络的侧链和L2区块链。
平行链类似于侧链，因为它们也是与主链相连的独立区块链。但有一个本质的区别，那就是除了主链之外，平行链还可以相互交互。这与只能与主链保持通信的侧链不同。因此，平行链比侧链更具互操作性。Polkadot 和 Kusama 生态系统就是支持平行链的项目。
预言机是一种智能合约协议，可实现区块链与外部世界之间的通信。它们能将数据从外部世界传输到区块链或从区块链传输到外部世界。但它们能做的远不止于此，还可以将信息从一个区块链传输到另一个区块链，从而实现不同区块链之间的互操作性。Chainlink 和 Band 协议是一种典型的跨链预言机。
跨链桥
跨链桥帮助代币从一个区块链转移或“桥接”到另一个区块链，是促进区块链互操作性的最重要机制之一。在一个区块链上锁定或销毁代币并在另一个区块链上释放等量的代币，这是大多数跨链桥的运行模式。
一些跨链桥使用Wrap协议来实现其目的。它们将一个代币的值封装到另一个代币中，并使该代币可以以其他方式使用。例如，Wrapped BTC(包装BTC) 就是这样的，尽管它可以1:1兑换BTC，但它是一种ERC-20代币，因此能用于基于以太坊的协议。这就是区块链互操作性的力量。
其他跨链桥，如Celer网络，使用流动资金池将代币从一个区块链转移到另一个区块链。像这样的跨链桥也为愿意提供流动性以促进转移的投资者提供了赚钱的机会。
原子交换
原子交换（也称原子跨链交易）是一种点对点交换机制，其中来自一个区块链的资产被交换为另一个区块链上的资产。该过程完全去中心化并由智能合约管理。整个过程也是在特定的时间范围内完成的。如果超过该时间且未满足合约条件，交易将自动取消。
区块链间通信协议（IBC）
这是Cosmos生态系统开发的互操作性模块，用于实现相互连接的区块链之间的通信，是名副其实的区块链的互联网。通过这种机制连接的区块链不必直接相互交互，而只通过智能合约监管的去中心化渠道发送信息包。
虽然IBC于2021年3月才推出，但目前它已在54个网络上启用，日交易量约为114,000笔。这54个区块链网络能相互无缝通信，并根据需要交换代币。
目前IBC协议上的54个加密项目概览
区块链互操作性解决方案
代币交换
代币交换是指在不同的区块链网络之间交换代币，以增强互操作性。交换能通过多种方式实现，最常见的是原子交换和跨链自动做市商（AMM）。
原子交换（也称原子跨链交易）是一种点对点交换机制，其中来自一个区块链的资产被交换为另一个区块链上的资产。该过程完全去中心化并由智能合约管理。整个过程也是在特定的时间范围内完成的。如果超过该时间且未满足合约条件，交易将自动取消。
跨链AMM建立在跨链桥之上，目的是实现不同区块链之间的连接。这些跨链AMMs在每个区块链上都有独立的流动性池，并使用这种流动性来便利化代币互换。例如，与THORChain相关的 AMM支持8个区块链之间的相互交换。
可编程代币桥
可编程代币桥属于代币桥。这类跨链桥还通过智能合约调用实现任意消息的传递，让跨链桥接更有效。在与桥接功能相同的交易中，它还支持执行更复杂的功能，如交换、借贷和质押。
合约调用
当源链上的智能合约函数调用目标链上的智能合约函数时，就会发生合约调用。这种通信为区块链网络之间更复杂的交互打下基础。代币交换和桥接建立在这些交互之上。
Native支付
Native跨链支付是在区块链网络上发起交易、并使用源区块链的本机代币在另一个区块链网络上进行支付的过程，数据和资产因而能轻松地从一个区块链转移到另一个区块链。它还推动了去中心化应用程序的发展并减少了对中心化交易所的需求。
区块链互操作性项目
Polkadot
平行链是 Polkadot 生态系统的原生机制。每个平行链通过称为“Bonding”的过程连接到主链或中继链。连接到同一中继链的不同平行链也能相互通信，从而增强互操作性。
目前，Polkadot 生态系统中大约有186条不同的区块链。这些区块链之间的互连意味着用户可以通过单个钱包和用户界面访问这些区块链。如果这些区块链没有通过 Polkadot 接口互连，用户将将花费省大量时间和精力在这些区块链之间切换。
Cosmos
Cosmos 生态系统设计了跨链通信协议(IBC)。IBC是一个互操作性模块，可在连接的区块链之间进行通信，是名副其实的区块链的互联网。
通过这种机制连接的区块链不必直接相互交互，而是只通过智能合约监管的去中心化渠道发送信息包。虽然IBC于2021年3月才推出，但目前它已在54个网络上启用，日交易量约为114,000笔。这54个区块链网络能相互无缝通信，并根据需要交换代币。
Cardano
Cardano 是第三代区块链平台，支持创建侧链以与主网区块链无缝通信。除此之外，Cardano 还实现了通过实施跨链桥在区块链之间传输数据。这些跨链桥将Cardano网络与以太坊、比特币和其他网络相连接。REN协议和SundaeSwap桥都是这类跨链桥。
Plasma Bridge是一种L2扩展解决方案，使用子链来提高以太坊网络的效率。与平行链和侧链一样，子链从主链分担一些负载，同时保持彼此和主链之间的通信。 那么，Plasma Bridge是如何运作的呢？
当用户想要将资产从子链转移到另一个区块链网络时，用户会在子链上创建一个NFT来代表资产所有权。然后，用户将NFT锁定在智能合约金库中，并在目标区块链网络上铸造相应的NFT。
当该用户将这个新铸造的NFT转移给接收者时，接收者能将其兑换成NFT所代表的加密资产。
Lisk
虽然 Lisk 并未明确被定义为互操作性项目，但它确实提供了一些吸引人的解决方案。例如，Lisk使开发人员能够创建与Lisk主链连接的侧链。它还支持跨链消息传递，实现不同区块链之间的无缝通信。
最后，Lisk路线图的最后阶段（称为钻石阶段）计划使Lisk网络与其他区块链直接兼容。这将允许开发人员在Lisk上创建可在以太坊、Polkadot和Cosmos区块链上使用的去中心化应用程序。
区块链互操作性的好处
更具获得主流采用的潜力
如果世界上大多数人都使用加密货币，那么这些加密货币将不会只存在于一个区块链上。此时，区块链互操作性能确保区块链之间的无缝通信，无论有多少个区块链都能实现。这种通信将为加密资产带来更多用例，促进区块链技术进一步增长并让其分布更广泛。
让加密项目具有更高的可扩展性
区块链可扩展性是指一种加密货币扩大并承担比以往更多交易量的能力。可扩展性是代币最重要的特性之一，因为这表明代币已有接受更多采用的能力。区块链互操作性能提高加密项目的可扩展性，因为互操作性可确保代币不会受到构建其区块链的限制。
以包装BTC项目为例。就其本身而言，比特币每秒只能管理大约五到七笔交易 (TPS)。但当BTC被包装为ERC-20代币时，其TPS翻倍，在以太坊升级完成后可能达到100,000 TPS。
增强去中心化
加密货币的核心就是去中心化，而这正是互操作性能确保的。我们讨论过的区块链互操作性的各种协议和机制能保证无需中介即可实现无信任交易。它还确保任何单个的链都无法垄断加密交易。由于不需要中心化监管，人们可以自由地将资产从一条链转移到另一条链，从让资产和技术四处流通。
区块链互操作性还促进了区块链之间的良性竞争。毕竟，人和项目不能“卡”在区块链上。如果一个区块链没有达到预期，它上面的项目可以迁移到另一个区块链。DeGods 和 Y00ts 分别从 Solana 迁移到以太坊和 Polygon，这是最近发生的一个类似案例。
挑战和局限
区块链之间的不兼容
当两个具有不同工作机制和代币经济学的区块链需要以某种方式协同工作时，可能会出现兼容性问题。对于区块链采用的信任系统尤其如此。例如，许多人认为工作量证明(PoW)共识机制是最安全的。持有这种信念的人可能不太愿意将使用 PoW 机制区块链上的资产桥接到使用权益证明机制的区块链上。
交易限制
一些连接的区块链的交易速度将保持与最慢区块链一致，尤其是在高流量期间。如果其中一个区块链上发生交易阻塞，可能会产生连锁反应，波及该连接中的所有区块链。这将大大减慢速度。
总结
在加密领域中，区块链互操作性是一个热门话题，可能是在主流民众中传播加密概念的最重要促进者之一。因此，有充分的理由相信这个加密领域将会出现更多的创新。
例如，一些将互操作性纳入其核心机制的区块链已经在开发中，Quant 网络就是其中之一。2018年，Quant 网络启动，允许区块链开发人员创建可以存在于多个区块链上的智能合约。这样的项目还有Cronos、Flare和AllianceBlock。这些项目在构建时考虑了互操作性，并且已经有了实际应用程序。
需要注意的是，这个加密领域仍面临大量挑战、需要克服多个瓶颈。但只要区块链开发人员不满足于现状，区块链互操作性将有着光明的未来。