什麼是區塊鏈互操作性？

2009 年，第一個比特幣區塊被挖出。當時，比特幣網路是唯一存在的區塊鏈網路；如今則不再如此。目前已有數百個其他區塊鏈網路，每個網路都有獨特的應用情境與目標。這些區塊鏈有時需要彼此通訊，以彌補各自的不足並推動更廣泛的採用。那麼，它們如何做到這一點？這需要透過稱為區塊鏈互操作性的流程來完成。

區塊鏈互操作性是指區塊鏈之間能夠自由互動並主動共享資料的能力。這個概念聽起來很簡單，但實作起來並不容易。原因在於，許多區塊鏈都被設計為獨立的協議，通常無法與外部技術及其他區塊鏈相容。

儘管如此，區塊鏈仍具有龐大潛力，各種平台一直設法強化區塊鏈之間的有效通訊。本文將介紹支援區塊鏈互操作性的技術及其運作原理，也會探討此機制的優缺點。

區塊鏈互操作性的運作原理

每個區塊鏈都不盡相同，因此並沒有通用的互操作性機制。相反地，區塊鏈開發人員與工程師開發了多種工具和協議，以解決鏈對鏈層級的問題。

雖然這些工具的適用範圍與運作方式可能不同，但有一點相同：它們都不需要區塊鏈與第三方平台整合。此設計是為了實現去中心化，這是區塊鏈技術的關鍵支柱之一。以下列出一些最受歡迎的區塊鏈互操作性工具。

側鏈與平行鏈

側鏈由主區塊鏈延伸而來，旨在維持與主鏈的雙向通訊。側鏈是獨立實體，擁有自己的代幣系統、共識機制與運作方式。它透過處理主鏈的部分功能來為主鏈帶來效益，釋放主鏈空間以提升運作效率。Polygon (MATIC) 就是一個側鏈項目，同時作為基於以太坊網路的側鏈與 L2 區塊鏈。

平行鏈與側鏈相似，都是連接至主鏈的獨立區塊鏈。但兩者有一項本質差異：平行鏈除了能與主鏈通訊外，也能彼此互動。這與只能和主鏈維持通訊的側鏈不同。因此，平行鏈的互操作性高於側鏈。Polkadot 與 Kusama 生態系統就是支援平行鏈的項目。

預言機是一種智慧合約協議，可讓區塊鏈與外部世界通訊。它們能將資料從外部世界傳送至區塊鏈，或從區塊鏈傳送至外部世界。但其功能不僅於此，也能將資訊從一個區塊鏈傳送至另一個區塊鏈，進而實現不同區塊鏈之間的互操作性。Chainlink 與 Band 協議是典型的跨鏈預言機。

跨鏈橋

跨鏈橋可協助代幣從一個區塊鏈轉移或「橋接」至另一個區塊鏈，是促進區塊鏈互操作性最重要的機制之一。大多數跨鏈橋的運作模式，是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代幣。

部分跨鏈橋使用 Wrap 協議來達成目的。它們將一種代幣的價值封裝於另一種代幣中，使該代幣能以其他方式使用。例如，Wrapped BTC（包裝 BTC）就是如此。儘管它可與 BTC 以 1:1 兌換，但它是一種 ERC-20 代幣，因此可用於基於以太坊的協議。這正是區塊鏈互操作性的力量。

其他跨鏈橋，例如 Celer 網路，則使用流動性資金池將代幣從一個區塊鏈轉移至另一個區塊鏈。此類跨鏈橋也為願意提供流動性以促成轉移的投資人提供獲利機會。

原子交換

原子交換（也稱為原子跨鏈交易）是一種點對點交換機制，將一個區塊鏈上的資產交換為另一個區塊鏈上的資產。此流程完全去中心化，並由智慧合約管理。整個流程也必須在特定時間範圍內完成。若超過該時間且未滿足合約條件，交易將自動取消。

區塊鏈間通訊協議（IBC）

這是 Cosmos 生態系統開發的互操作性模組，用於實現互連區塊鏈之間的通訊，堪稱真正的區塊鏈網際網路。透過此機制連接的區塊鏈不必直接彼此互動，而是僅透過智慧合約監管的去中心化通道傳送資訊封包。

雖然 IBC 直到 2021 年 3 月才推出，但目前已在 54 個網路上啟用，每日交易量約為 114,000 筆。這 54 個區塊鏈網路可彼此無縫通訊，並依需求交換代幣。

目前 IBC 協議上 54 個加密項目的概覽

區塊鏈互操作性解決方案

代幣交換

代幣交換是指在不同區塊鏈網路之間交換代幣，以提升互操作性。交換可透過多種方式實現，最常見的是原子交換與跨鏈自動做市商（AMM）。

原子交換（也稱為原子跨鏈交易）是一種點對點交換機制，將一個區塊鏈上的資產交換為另一個區塊鏈上的資產。此流程完全去中心化，並由智慧合約管理。整個流程也必須在特定時間範圍內完成。若超過該時間且未滿足合約條件，交易將自動取消。

跨鏈 AMM 建立於跨鏈橋之上，目的是實現不同區塊鏈之間的連接。這些跨鏈 AMM 在每個區塊鏈上都設有獨立的流動性池，並利用流動性促成代幣交換。例如，與 THORChain 相關的 AMM 支援 8 個區塊鏈之間的相互交換。

可程式化代幣橋

可程式化代幣橋屬於代幣橋的一種。此類跨鏈橋也透過智慧合約呼叫實現任意訊息傳遞，讓跨鏈橋接更有效率。在具備相同橋接功能的交易中，它還支援執行更複雜的功能，例如交換、借貸與質押。

合約呼叫

當來源鏈上的智慧合約函數呼叫目標鏈上的智慧合約函數時，就會發生合約呼叫。這種通訊為區塊鏈網路之間更複雜的互動奠定基礎。代幣交換與橋接都建立在這些互動之上。

原生支付

原生跨鏈支付是指在一個區塊鏈網路發起交易，並使用來源區塊鏈的原生代幣，在另一個區塊鏈網路上完成支付的流程。因此，資料與資產可輕鬆地從一個區塊鏈轉移至另一個區塊鏈。這也推動去中心化應用程式的發展，並減少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。每條平行鏈都透過稱為「Bonding」的流程連接至主鏈或中繼鏈。連接至同一中繼鏈的不同平行鏈也能彼此通訊，從而提升互操作性。

目前，Polkadot 生態系統中約有 186 條不同的區塊鏈。這些區塊鏈之間的互連，代表用戶可透過單一錢包與使用者介面存取這些區塊鏈。若這些區塊鏈未透過 Polkadot 介面互連，用戶將需要花費大量時間與精力在各區塊鏈之間切換。

Cosmos

Cosmos 生態系統設計了跨鏈通訊協議（IBC）。IBC 是一個互操作性模組，可在已連接的區塊鏈之間進行通訊，堪稱真正的區塊鏈網際網路。

透過此機制連接的區塊鏈不必直接彼此互動，而是僅透過智慧合約監管的去中心化通道傳送資訊封包。雖然 IBC 直到 2021 年 3 月才推出，但目前已在 54 個網路上啟用，每日交易量約為 114,000 筆。這 54 個區塊鏈網路可彼此無縫通訊，並依需求交換代幣。

Cardano

Cardano 是第三代區塊鏈平台，支援建立側鏈，以便與主網區塊鏈無縫通訊。此外，Cardano 也透過實施跨鏈橋，在區塊鏈之間傳輸資料。這些跨鏈橋將 Cardano 網路與以太坊、比特幣及其他網路連接。REN 協議與 SundaeSwap 橋均屬於此類跨鏈橋。

Plasma Bridge 是一種 L2 擴展解決方案，使用子鏈提升以太坊網路的效率。與平行鏈和側鏈相同，子鏈會分擔主鏈的部分負載，同時維持彼此及主鏈之間的通訊。那麼，Plasma Bridge 如何運作？

當用戶想將資產從子鏈轉移至另一個區塊鏈網路時，用戶會先在子鏈上建立一個 NFT，代表資產所有權。接著，用戶將 NFT 鎖定於智慧合約金庫中，並在目標區塊鏈網路上鑄造相應的 NFT。

當用戶將這個新鑄造的 NFT 轉移給接收者時，接收者可將其兌換為 NFT 所代表的加密資產。

Lisk

雖然 Lisk 並未被明確定義為互操作性項目，但它確實提供了一些具吸引力的解決方案。例如，Lisk 可讓開發人員建立連接至 Lisk 主鏈的側鏈。它也支援跨鏈訊息傳遞，實現不同區塊鏈之間的無縫通訊。

最後，Lisk 路線圖的最終階段（稱為鑽石階段）計畫讓 Lisk 網路可直接與其他區塊鏈相容。這將允許開發人員在 Lisk 上建立可於以太坊、Polkadot 與 Cosmos 區塊鏈上使用的去中心化應用程式。

區塊鏈互操作性的優勢

更有潛力獲得主流採用

若世界上大多數人都使用加密貨幣，這些加密貨幣不會只存在於單一區塊鏈上。此時，區塊鏈互操作性可確保區塊鏈之間能無縫通訊，不論有多少個區塊鏈皆是如此。這種通訊將為加密資產帶來更多應用情境，推動區塊鏈技術進一步成長並擴大其分布範圍。

提高加密項目的可擴展性

區塊鏈可擴展性是指加密貨幣能夠擴大規模，並處理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，因為這代表代幣具備承接更多採用的能力。區塊鏈互操作性可提升加密項目的可擴展性，因為互操作性可確保代幣不受其所建構區塊鏈的限制。

以包裝 BTC 項目為例。比特幣本身每秒僅能處理約 5 至 7 筆交易（TPS）。但當 BTC 被包裝為 ERC-20 代幣後，其 TPS 可加倍，並可能在以太坊升級完成後達到 100,000 TPS。

強化去中心化

去中心化是加密貨幣的核心，而這正是互操作性能夠確保的。我們討論過的各種區塊鏈互操作性協議與機制，可確保無需中介即可實現無信任交易。它也確保任何單一鏈都無法壟斷加密交易。由於不需要中心化監管，人們可自由地將資產從一條鏈轉移至另一條鏈，讓資產與技術得以流通。

區塊鏈互操作性也促進區塊鏈之間的良性競爭。畢竟，人們與項目不會被「困」在區塊鏈上。若一個區塊鏈未達預期，其上的項目可遷移至另一個區塊鏈。DeGods 和 Y00ts 分別從 Solana 遷移至以太坊和 Polygon，就是近期一個類似案例。

挑戰與限制

區塊鏈之間的不相容性

當兩個運作機制與代幣經濟學不同的區塊鏈需要以某種方式協同運作時，可能出現相容性問題。這在區塊鏈採用的信任系統上尤其明顯。例如，許多人認為工作量證明（PoW）共識機制最為安全。持有此看法的人，可能較不願意將使用 PoW 機制的區塊鏈資產橋接至使用權益證明機制的區塊鏈。

交易限制

部分相連區塊鏈的交易速度會與其中最慢的區塊鏈保持一致，尤其是在流量較高時。若其中一個區塊鏈發生交易壅塞，可能產生連鎖反應，影響該連接中的所有區塊鏈，進而大幅降低速度。

總結

在加密領域中，區塊鏈互操作性是熱門議題，可能也是在主流大眾間推廣加密概念最重要的推動因素之一。因此，有充分理由相信，加密領域將出現更多創新。

例如，部分將互操作性納入核心機制的區塊鏈已在開發中，Quant 網路就是其中之一。2018 年，Quant 網路啟動，允許區塊鏈開發人員建立可存在於多個區塊鏈上的智慧合約。其他此類項目包括 Cronos、Flare 和 AllianceBlock。這些項目在建構時已考量互操作性，並且已有實際應用程式。

請注意，加密領域仍面臨大量挑戰，且有多個瓶頸需要克服。但只要區塊鏈開發人員不滿足於現狀，區塊鏈互操作性就擁有光明的未來。