区块链:金色深核 | 区块链突破互联网的互操作性天花板_BLOC

题图为Polkadot的万链跨链模型

在2016年，Vitalik发表了一篇论文剖析了链的互操作性，这也是加密社区里第一次以论文定义互操作性。随后，在跨链项目出现后，可操作性的概念逐渐被熟知，其实这仍旧是一个传统计算机和通信领域的概念，跨链项目让从业者形象地认识了互操作性，同时也成为了区块链行业业务融汇的核心技术需求。

互操作性的科普

互操作性（Interoperability）又称互用性，是指不同的计算机系统、网络、操作系统和应用程序一起工作并共享信息的能力。所以是在一些载体在协同的过程中体现的，如果不局限于固定的载体，其核心就是协同且共享信息。在一些其他角色的协同，也可以称之为互操作性。

更深入的角度上看，互操作性有不同的层面，比如语法层面的互操作性和语义层面的互操作性。这就和计算机科学和通信有关了。

例如，一台UNIX工作站能用TCP/IP通信协议与一台Novell NetWare服务器相连。但是，UNIX工作站的用户除非使用兼容的文件协议，否则不能访问服务器上的文件。用户访问非兼容的文件格式，将需要翻译器和转换器。

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针对这样的系统设计，就出现了开放式系统，即通过遵循彼此认可的标准设计实现协同工作的产品，例如0SI模型。运行在Windows、Macintosh、DOS和其它环境中的前端应用程序需要访问各种后端系统上的数据，这些数据以各种格式出现并能用结构化查询语言(SQL)访问。但由于各个供应商的SQL都存在微小的差异，因此前端应用程序必须知晓每种差异，或靠后端服务器翻译发送给他们的命令，转换功能来屏蔽这种差异，另一种解决方法是“中间件”。它在前端和后端应用程序之间提供了一个互操作性的层。

据此，我们就可以发现，在独立的载体间的数据通信，然后制定协同协作规则，是互操作性的一个主要结构，这可以延伸到很多个行业，除了同公司系统和技术之外也会到业务上。

从医疗看数据业务需求

在互操作性的范畴里延伸到业务上，体现最多的便是数据交换，在互联网领域，第一个出现明显数据互操作性需求的，是医疗行业。

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近年来，国家卫生健康委陆续出台了关于医院信息平台建设、互联互通标准化成熟度评测、电子病历评级等相关政策与标准，用以指导和支持医疗机构进行数据标准、术语图谱、互操作性以及互联互通的相关工作。

在医疗系统的信息化里，我们看到了互操作性的影子，很明显，信息化可以帮助实现互操作性，而互操作性可以反过来成就业务。前文说互操作性的基础是数据通信，而医疗领域就是一个数据壁垒无处不在的状态，不同科室、不同系统、不同医疗机构全部都存在，也可能存在于对数据或信息的定义和理解上。

但总体上看，医疗信息的数字化促成了越来越多的数据正在变成一种新的“流通货币”。此前， 医疗系统乃至其他的互联网平台，更多的是建立一个无所不含的大数据库。而现在，数据可以在任何地方产生，联接所有数据、确保数据“流通”的互联互通能力，即互操作性，变得至关重要。

首先以医疗机构正在突破互操作性、数据安全和隐私等相关IT方面瓶颈的需求显现了出来，对于其他平台，则是需要数据来突破业务边界。

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巨头的天花板

此前，百度就因为在搜索结果中呈现了较多的“百家号”内容，引发了舆论争议，文章直接百度搜索已死”。

“百家号事件”反映的是互联网行业普遍存在、而且越来越严重的“数据孤岛”现实。

这些孤岛的出现，一方面是互联网应用深化的结果，不同的应用对应不同的场景，产生和积累不同的数据，部分是为了数据的安全，部分是缺乏数据深度开发应用的能力，应用开发者会实施对外封闭的数据政策。另一方面，则是因为掌握最多数据的大公司将数据视为了私有财产，和应对竞争的最有力的武器。

在国内的互联网环境中，商业巨头平台彼此屏蔽、相关平台规则向自家内容(业务)倾斜的现象已经存在很多年了，只要中国互联网公司不能走出去，就必然会将在国内市场这个“大蛋糕”中分抢到更大部分作为一个核心目标，而对对手实施数据“封锁”，就似乎既能防御对手借助这些数据入侵到自己的地盘，又能在竞争中建立差异化的优势。

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这就是明显的业务边界。但也因此丧失深度数据应用开发的机会、甚至伤害用户体验。例如目前的用户数据给BAT、TMD等大厂的机器学习，难以出现新的数据层突破，机器学习过渡依赖数据，可用的数据基本被使用出了极限。

冲破数据孤岛，建立开放的共享机制，是互联网能再度革新的关键。互联网的下一阶段，需要建立在一套能够超越单独公司的数据开放与共享机制之上，这也是区块链被支持的需求之一。

互联网的需求能带起区块链的互操作性吗？

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数据共享，从企业，到基础建设智慧城市等，都是硬需求。城市各部门、各设备之间缺乏数据共享，智慧城市的建设与运营将无法真正实现。企业之间，则是商业的壁垒。无论是企业或是政府各部门，对数据共享缺乏足够的动力。

而技术上呢。产生数据孤岛的原因在于目前的数据是以软件/应用为中心进行设计，因此数据的产生与拥有自然回归到各个企业的数据库之中。

根据美国Harbor Research一篇论文的研究结果认为，如果传统以应用为中心的数据组织方式，向以信息为中心的分布式结构方式转变，那么数据孤岛的问题将不复存在，并且现在传统的软件服务供应商，也将为新的软件服务供应商所取代，原因在于这些传统的供应商并不理解物联网带来的挑战。

过去二三十年的互联网发展，不同主体设计的数据结构错综复杂，各有各的特点。如果不同主体间允许双向连接（允许双向访问和编辑）才能具备共享的基础。但即使现在有各种各样的云，很多数据和资源不断向云端聚集，但显然，亚马逊的云不可能与微软的云相连接，腾讯的云也不会与阿里巴巴的云相连接。互联网世界的云服务器彼此并不互通。

在上述论文中，作者设想了新兴的数据结构和体系，创建“抽象层和分布式的数据身份模式，支持在服务应用程序中，访问和融合不同数据类型的统一方法”。

简单来说，就是数据的产生和拥有将保留在设备或服务应用本身，然后允许用户通过使用多个不同的应用程序，将这些来自不同物理设备、应用的数据进行组合、融合，最大限度地进行数据分析，提高数据价值。

对于这种数据结构体系的变化，将重新促使新的软件供应商崛起。并替换互联网的基础设施。区块链就是输出如此软件能力的重要技术路径之一，而数据互通共享就是互操作性范畴。

区块链的互操作性

前文说到，互操作性是指两个实体的通信能力，如果两个实体之间能够没有任何无误解的进行通信，那么我们就说这两个实体可以正确的互操作。

区块链作为一个大型异步的分布式网络，很难设计出一个“大一统”的链，各项目方会在不同技术层面做取舍，在特定场景下，如安全性、隐私性、效率等提供自身优势，最终导致应用层很难在单链上价值最大化。互操作性是不同链间可以执行原子性交易，交易涉及的数据可以被访问、验证以及使用。这与跨链的特性是一致的，也因此，在跨链网络中，互操作性被封为重要特征之一。

在多链并存的情况下，区块链的互操作性由于可以带来价值自由流动，促进链间协同工作。跨链可以按照交换信息的种类拆分为加密资产互操作与状态事件互操作；若将范围扩大，区块链链上世界与链外现实世界之间同样存在交换信息的需求，由于区块链本身是封闭的，确定性的，自洽的系统，完全与现实世界隔离，因此链上链下的互操作同样重要。结合链间与链上链下的互联互通，最终区块链网络可以支撑应用层系统互操作功能，有利于加大网络效应。

以太坊创始人Vitalik Buterin 曾在链互操作性研究报告中提及三种主要方法，即哈希锁定、公证人机制、中继。有关中继可以更细的拆分为侧链与中继链。

哈希锁定应用在双链间加密资产互操作，利用哈希锁和时间锁保障跨链交易的原子性，即只有满足一定时间条件和哈希条件交易才能够完成，这个就是交易确认的理解。互操作性需要每个参与主体相互签名确认。

公证人机制则是作为公证人监听链间的跨链交易，针对收集的跨链交易进行有效性验证，交易双方依赖公证人来实现链间的互操作，也是依靠签名。

中继链本质上可以看做公证人机制和侧链的融合与扩展。侧链是能够不依赖第三方，可以验证来自另一条链数据的区块链，一般通过双向锚定机制。简单来说，当侧链连接多个主链，作为一个中枢传导多主链间的跨链交易时，即可直观的当做中继链承担起验证参与互通链信息的工作，波卡和COSMOS都是通过中继的方式实现跨链的。

这是在公链技术中的主要实现方式，联盟链则和互联网公司遇到的问题相同，弱中心化或者只是通过多中心治理实现可信，但联盟链间的互操作性和互联网公司见得数据共享同样是难实现的，即使技术上更容易应用。

回顾互联网的互操作性需求，因为需求不能满足，互联网出现了数据孤岛，同时划分了业务边界，也许这是目前机器学习对数据运用出现的极限，也代表着数据需求的必然。这个维度上还需要隐私、DID等重要的技术设计，但底层架构一定是区块链的去中心化规则，在规则上追求在通用和相对定制化的互操作性，突破业务天花板是可以期待的。

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