跨链互操作性：实现DeFi的未来发展

把每一个区块链都看作是一个独立的经济体，如果这些经济体不能相互合作，整个生态系统就无法发展并接管传统金融的世界。本文我们将介绍一些过去解决互操作性的协议方案，此外，你还将学习到COSMOS、Fusion、Anyswap、Polkadot（波卡）、万维链、Ren等去中心化跨链协议、项目的工作原理。

作者| Boudjemaa Adam，编译：晗光 ，篇幅较长阅读时间 15分钟左右 建议先收藏再看。

你走进一家咖啡店，想用一杯高级卡布奇诺开始你的一天。咖啡师开始为你煮咖啡，而你坐在桌前，盯着窗外的鸟叫。

你伸手去摸口袋，突然发现你把钱包忘在家里了。你环顾四周，偶然发现一个牌子，上面写着 "接受加密货币"，这让你松了一口气，因为您的手机带有以太坊钱包。

你的咖啡现在已经准备好了，咖啡师叫着你的名字。你领取了刚泡好的卡布奇诺咖啡，并拿出手机扫描柜台上的二维码，用以太坊支付咖啡的费用。

突然，你注意到这家咖啡店只接受 "比特币"，您不能用以太坊支付。你还是想试试运气，于是你扫描了二维码，但一切都以尴尬收场。

这就是当今区块链生态系统中的一个主要问题，我们称之为 "缺乏互操作性 "!

什么是互操作性？

互操作性简单地说就是 "交叉通信"，即两个或更多完全不同的系统可以相互对话并交换价值。在传统的金融体系中，大多数支付基础设施都是可以互操作的。

您只需刷一下您的借记卡或信用卡，就可以为商品和服务付款，而不管商店接受什么货币。如果你带着银行发行的卡出国旅行，你知道无论当地货币是什么，它在哪里都被接受，这就是互操作性。

在区块链领域，互操作性是指两个以上的区块链系统可以互相通信，交换价值 。回到咖啡店的体验，即使店家接受比特币，你也应该可以用以太坊支付，而且这也是在去中心化的环境下。但不幸的是，情况还是不尽如人意。

就像在互联网上一样，您拥有一个提供 API的 Web服务（网络服务），通过该 API可以与该特定 Web服务进行通信。该API充当Web服务和Web上所有其他外部服务之间的通信层。

不幸的是，我们没有为区块链开发这样的跨链通信协议，所以它们以孤岛的方式工作和存在。

稍后，您将看到区块链领域在不断发展，许多协议的工作方式相似，如上图所示。但是首先，让我们讨论过去存在的一些解决方案，这些解决方案为我们今天用于跨链通信和互操作性的平台奠定了基础。

过去的解决方案

为了解决这个跨链互操作的问题，现有的解决方案有很多，但都存在各种局限性和低效率。我们来简单讨论一下每一个方案，以构建上下文。

中心化互操作性

许多第三方中心化解决方案可以让你转换加密货币，这样你就可以为商品付款，但为什么我们需要一个中心化的中介？

如果我无论如何都要依赖中心化的第三方中介机构，我可以直接使用信用卡或像支付宝之类的服务，它们使用起来更方便，效率更高。

这些中心化系统大多数都有一个托管钱包。当你用不同的加密货币购买时，他们只需进行原子交换或根据当前的市场汇率进行独立转换。

这种中心化的操作本身就扼杀了区块链和去中心化的本质，并不是一个永久的解决方案!

原子交换

原子交换是一种跨链价值交换机制，用户可以在点对点的环境中转换自己的加密货币。

原子交换使用一组合约 称为“哈希时间锁定协议 ”，或简称 “HTLC ”。“HTLC”有助于在不同的网络上转移价值。

在原子互换中，两个网络上并没有发生实际的跨链通信，而是双方同意进行交易，通过“哈希时间锁定协议 ”将价值跨网络转移。

但是，原子交换有一个很大的限制，那就是两个区块链网络都应该有相同的“哈希算法 ”，并且应该支持 “HTLC”协议的执行。现在，有少数区块链确实共享相同的哈希算法，但大多数区块链并不共享。

Wrapped Bitcoin (WBTC)以太坊上的稳定版比特币

Wrapped Bitcoin (WBTC)是另一种特殊的智能合约，它提供了比特币和太坊网络之间的跨链互操作性。WBTC 是一种 “ERC-20 代币”，实现与比特币以 1:1 挂钩。

在 WBTC合约中，涉及到一个第三方托管机构，它持有你的BTC，并释放一定数量的 WBTC代币，基本上就是以太坊上的 ERC-20代币。

要赎回你的BTC，在 WBTC工厂里有一个叫做“销毁”的功能，它是商家要释放 BTC的信号。

WBTC合约有两个大问题：

这里需要注意的是，要接收WBTC，托管人或商家要通过 “KYC” 和“AML” 程序进行身份验证。只有在用户的身份得到充分验证后，才会完成交换执行。

可证明事物的 pToken

pTokens是由一家名为Provable Things的公司开发的另一个项目。所有的pTokens都是透明地与基础资产挂钩的。

任何人都可以在相关的pTokens智能合约上存入一定数量的基础资产（如EOS或BTC），并请求等价的1:1挂钩的pTokens表现形式（如pEOS或pBTC）。

pToken使用的是“可信执行环境”（简称“TEE”）。TEE基本上是与硬件隔离的沙箱，提供安全功能和安全执行环境。

确保 pTokens 基础设施安全的 TEE 代表了网络的额外保护层。TEE运算符称为验证程序，负责pToken 的发行或任何基础资产的释放。

为什么跨链互操作性对 DeFi很重要？

DeFi，即去中心化金融，是在去中心化的环境下，通过区块链、智能合约提供的一套金融服务。到目前为止，区块链通过提供另一种点对点的货币体系，打破了现有 "货币 "的模型。

但是，现所有的金融服务（例如银行，贷款和储蓄等）又如何呢？

好吧，这就是DeFi的全部意义，将传统的金融服务生态系统带入了区块链和加密货币的世界。

DeFi运动背后的动机“我们打破了现有货币体系，现在让我们打破传统金融系统”

但是，如果不建立跨链互操作性，DeFi运动仍将处于初级阶段。

把每一个区块链都看作是一个独立的经济体。如果这些经济体不能相互合作，整个生态系统就无法发展并接管传统金融的世界。

今天的区块链是以孤岛的形式存在的，这些孤岛之间无法相互沟通和交换价值。这就导致了一些第三方托管服务的出现，但这些服务让生态系统更加中心化，失去了区块链的本质。

有效的下一代解决方案！

DeFi的世界正在快速前进，众多项目已经跃跃欲试，制作跨链通信平台，解决托管和互操作性问题。

我们要讨论的这些平台将彻底改变DeFi的格局，并加速发展和应用进程，为区块链网络驱动的新金融体系铺平道路。

Cosmos

Cosmos 旨在为网络上不同的区块链之间提供一致的互操作性，来成为 "区块链的互联网 "。Tendermint 的核心 是 Cosmos网络的核心，其中包含了基于 BFT（拜占庭容错）的权益证明共识算法和与比特币一样的点对点协议。

为了实现互操作性，Cosmos项目通过其内部区块链通信（IBC）协议紧跟互联网模型。Cosmos区块链建立在 Tendermint核心之上，由两部分组成：

独立的区域链 可以启动并连接到任何外部区块链网络，如EOS或Ethereum等。

中心枢纽链和区域链的所有通信都是通过通用的IBC协议进行的。就像中心枢纽链一样，区域链也是建立在 Tendermint协议之上，就像启动 ERC-20 代币 一样简单。

你可能会想，如果我们有了中心枢纽链，为什么还需要一层单独的区域链？

这是因为每个区块链使用不同的程序语言，并且这些区域链充当了不兼容的外部区块链之间进行通信的“桥梁”和“网关”。这意味着每个外部区块链都需要一个单独的区域链才能与中心枢纽链连接。

中心枢纽链也是一个去中心化的交易所，所有的代币或加密货币都是通过原子交换转换的，这给整个网络带来了巨大的流动性。

在共识方面，Cosmos区块链使用其名为 "ATOM''的原生代币，作为所有参与 PoS 共识的节点的质押物。如果任何 PoS节点被监视到作恶，其押注的 ATOM 代币 就会被销毁，参与的节点也会被从网络中移除。

Fusion

Fusion无疑是最具潜力的跨链互操作平台，专门为大众提供全球去中心化的金融服务而打造。他们已经构建了一套不同的产品，提供了真正意义上的互操作性。

Fusion还建立了一套金融相关的API，允许开发者建立自己的金融应用，可以与任何一个支持的区块链协议进行交叉通信。这将使下一代金融创新成为可能。

Fusion重新定义了 "价值互联网''的含义，原来只限于在互联网上进行 "价值 "的交换。Fusion平台认为，价值互联网的本质，不仅仅是关注价值的交换，而是要关注可用性、可扩展性和互操作性，才能实现。

这是第一次有平台在设计上既注重互操作性，又注重扩展性。

Fusion使用了一种新的共识机制，叫做票据权益证明（TPOS），这是一种定制化的共识引擎，用于保障 Fusion网络上的交易安全。

Fusion上的平均出块时间约为 15秒，支持 2500~3000 TPS。目前Fusion在coinstats.net上排名第12位，是使用率最高的网络之一。

为了实现真正的互操作性，Fusion使用其专利技术称为分布式控制权管理（DCRM）。

DCRM基本上是利用分片（sharding）在节点网络中分布式存储私钥。在传统的保管模式中，密钥被保存在一个中央服务器上，这增加了密钥被泄露的机会。

但在DCRM中，你的密钥并不是存放在中央服务器上，而是被分成了一个个称为 shards 的碎片，经过加密后分布在全球网络中。

世界上一些著名密码学家参与了DCRM项目，包括
纽约市立大学计算机科学教授，罗萨里奥 · 根纳罗 （Rosario Gennaro ）

史蒂芬 · 戈德费德（ Steven Goldfeder ）博士 ， 康奈尔大学计算机科学系博士后研究员
凡尔赛大学计算机科学教授Louis Goubin
Pascal Paillier 博士 ，CryptoExperts的首席执行官兼首席执行官和高级安全专家。

Fusion是独一无二的平台，在这里你可以构建金融应用程序，并拥有一套丰富的以金融为中心的 API。之所以能做到这一点，是因为Fusion拥有金融行业非常普遍的所有必要功能，但这些功能在其他链上是不存在的。

通过时间锁定功能，Fusion可以让我们重现基于时间的金融交易，用户可以轻松从数字资产中提取时间价值。在如今的金融市场上，机构为了满足市场的需求，建立金融工具，从资产中提取时间价值，如债券、期货等。

使用传统这些金融工具发行需要几天甚至几周的时间，且非常昂贵且效率低下。

Fusion发明了一种即时高效提取资产时间价值的方法。Fusion的时间锁定功能将时间价值嵌入到数字化的点上，它让任何人都可以通过Fusion的去中心化和无信任的量子交换轻松交换时间价值。

Fusion钱包还附带一个短地址方案，称为通用短帐号（USAN）。这些功能作为生态系统上的唯一账号，可以使用 Fusion的量子交换功能换取任何其他数字资产，使用户能够拥有自己选择的唯一账号。

凭借其独特的共识机制和一系列不同的技术，Fusion正试图打造真正意义上的加密金融和DeFi，专注于可用性、可扩展性和互操作性--这一切同时进行。

Anyswap

与我们在本文中讨论过的其他平台不同，Anyswap非常不同，它是建立在Fusion的DCRM协议之上的。

从技术上讲，Anyswap是一个自动做市商（AMM），就像 Uniswap一样。用户可以将自己的数字资产存放在 Anyswap上，并将其无缝地换成另一种资产，这一切都在一个去中心化的环境中进行。

Uniswap提供的交换对只限于以太坊和ERC-20代币，但Anyswap更进一步，实现了跨链代币交换，从而提供更多的流动性。截至目前，Anyswap平台支持Fusion(FSN)、Tether(USDT)和Ethereum(ETH)，他们很快就会将比特币、Ripple和 Litecoin作为交换对加入其平台。

Anyswap唯一的一点限制是，它只能交换 95%的所有加密货币或代币类型，而不需要进一步修改，或者那些使用 ECDSA 或 EdDSA 作为签名算法的加密货币或代币。

在Anyswap架构中，主要有三个部分。

Anyswap是全球首个完全去中心化的跨链交换协议，建立在Fusions的DCRM协议之上。

像Wanchain和Anyswap这样的平台，不仅仅是关注互通性，而且关注即时的流动性，这对于DeFi生态系统的发展是非常需要的。

Anyswap围绕其支持的签名算法有一定的局限性，但该技术发展非常迅速，我们可能会看到它在不久的将来越过障碍。

Polkadot

Polkadot基本上是一个通过其统一平台连接不同区块链的网络。在更高的层面上，Polkadot沿用了Cosmos的架构，主链称为 "中继链（Relay chain）"，通过 "转接桥（Bridge chain） "连接到不同的区块链。

让我们来解释一下 Polkadot网络的每一个组成部分，这将使我们更好地了解平台的工作原理：

总体架构简洁明了。虽然 Polkadot在很多方面与 Cosmos相似，但它的治理机制不同，通过引入独立的转接桥（Bridge Chain）【特殊的平行链】，提供了更多的互操作性和跨链通信。

交易累积和验证过程也是分开进行的，这意味着更快、更高效。Polkadot网络由其原生代币 DOT提供支持，DOT用于治理和支付费用。

Wanchain（万维链）

万维链拥有一个完全不同的架构，更专注于通过其统一的基础设施在许多不同的区块链网络上提供数字资产交换服务。它是一个 "货币-不可知论的平台"，提供多个区块链之间的互操作性。

万维链区别于其他竞争者的最大特点之一就是它的"跨链资产转移" 功能，它可以连接到所有主要的区块链平台（如比特币、Ethereum、EOS等），并提供资产转换，而不需要改变任何原有的属性或通过桥接链。

所有的联盟链，包括企业级区块链、公有链和私有链，都可以直接连接到万维链协议，并将其的资产转移到万维链平台上。这种操作也可以反过来执行，将资产转移回原区块链网络。

万维链协议内置了无与伦比的安全性和隐私功能，因此资产在转移过程中都是安全的。它利用多方安全计算、门限密钥共享技术、环签名和一次性地址。

万维链提供了一个可互操作的基础设施，它更专注于数字资产的转移、交易、投资、借贷和交易所。

它不太注重数据共享，所以如果你的 DApp使用 IPFS或其他任何分布式的云存储解决方案，它将无法读取或修改这些数据。它只处理 "数字资产 "的领域。

在 DeFi领域，我们确实需要万维链这样的平台，因为这样的平台给市场带来了更多的流动性。

DeFi是去中心化生态系统中的数字金融，而像万维链这样的平台可以为各种 DeFi服务提供便利，比如借贷、投资资产转让，以及一个完整的交易场所进行交易。

Ren是一个开放协议，可以实现无准入许可且私密的跨链价值转移

Ren是另一个令人印象深刻的项目，旨在实现所谓的“通用互操作性”，这意味着任何人都可以将任何资产以任何数量发送到任何链上的任何应用程序。

听起来像魔术吗？让我们更深入地了解 Ren实际如何实现这一目标。

Ren通过各种不同的技术--特别是 Ren VM 虚拟机--实现了它们的通用互操作性，RenVM虚拟机是一个去中心化、无须许可、不依赖于信任的托管方，它使用的是 "代币化表示模型''。

理解 RenVM 的最简单方式就是先将它想象成是一个免信任型托管方，可以在持有你的资产的同时实现资产的跨链转移。

例如，你将 BTC 交由 RenVM 托管，RenVM 持有这笔 BTC 并在以太坊上将其 1:1 铸造成 ERC20 代币（即，renBTC），以确保你的 renBTC 始终由等量 BTC 背书。

现有的解决方案，托管人是完全或部分集中的（例如，WBTC）。而 RenVM则做到了这一点，是以一种完全去中心化和无信任的方式。

而且RenVM 的速度更快一点，一旦 RenVM 收到 BTC ，就会立即以 1:1 的比例铸造出代表 BTC 的 ERC20 代币，供个人和 DeFi 应用使用。一个重要的细微差别是，这种价值交换（铸造和销毁）是流动的；每分钟可以转移任意数量的资产上百次，不需要依靠中心化机构、卖家、签署人，也不存在任何摩擦，从而实现跨链数字资产的无缝转移（即，互操作性）。

RenVM 中使用的 ECDSA 私钥是完全私密的，甚至对节点本身同样保密。

RenVM 通过一种安全多方计算算法使用 ECDSA 私钥生成并签署数据。没人能阻止用户使用他们的 BTC 来铸造 renBTC、销毁他们的 renBTC 来取回 BTC ，或是随心所欲地使用他们的 renBTC 。

RenVM解决了现有可互操作解决方案设计中的许多技术和经济问题。

RenVM支持三种形式的跨链交易：

结论

DeFi领域的发展非常迅速，缺乏跨链互操作性平台是其发展的最大障碍之一。过去进行了很多尝试，虽然它们都具有很多局限性。但是，它们为将来的平台提供了基础和必要的知识基础。

在提到的所有平台中，Fusion似乎最符合真正的权力下放原则。凭借其 DCRM协议，实现真正意义上的去中心化；通过TSS（门限签名方案）和 MPC（多方安全计算）与分片化密钥，将第三方中心化托管机构排除在外。

Fusion 的 DCRM 协议被 Anyswap之类的平台使用，以向数字资产空间提供即时流动性。Fusion基金会设想了一系列其他平台和去中心化应用的入驻，以利用更低的费用和无缝集成。

跨链互操作性问题不会仅通过一个平台来解决，将来我们将看到许多不同的平台，它们将共同解决这些挑战。

参考文献：

? https://polkadot.network/technology/

?https://medium.com/@anyswap/introducing-anyswap-fully-decentralized-cross-chain-swap-protocol-82db1155b7a9

?https://news.bitcoin.com/why-fusions-dcrm-is-the-best-option-for-defi-users/

?https://medium.com/paradigm-fund/fusion-foundation-wallet-theft-updates-usan-swap-is-live-2-million-fsn-open-source-community-b53cd86c2f93

?https://news.bitcoin.com/best-defi-interoperability-solutions-exploring-fusion-vs-cosmos-vs-polkadot/ https://medium.com/renproject/ren-the-evolution-of-a-protocol-ac28302c06a2

?https://medium.com/renproject/how-renvm-actually-works-c2f76a2630c4

?https://github.com/renproject/ren/wiki#tldr

?https://medium.com/wanchain-foundation

本文来源：区块链范式
原文标题：跨链互操作性：实现DeFi的未来发展

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