区块链的互操作性是释放去中心化技术全部潜力的最后一片疆域。然而，不同网络之间信任的异质性创造了一个碎片化的生态系统，阻碍了跨链交互的无缝实现。虽然已经出现了许多解决方案，分别应对这一挑战的特定方面，但一个真正统一的解决方案仍然难以实现。
本文提出了一种范式转变：一种以意图驱动的互操作性解决方案，接纳信任多样性，而不是试图将其同质化。通过利用意图和无许可信任投射的力量，我们设想一个未来，在这个未来中，各种区块链环境的复杂性对于所有参与者而言都是透明的，从而为一个真正互联的数字经济铺平道路。
区块链互操作性的终极目标
区块链互操作性今天面临的根本挑战是：不同网络之间的信任异质性。无论是Layer 1、rollup，还是应用程序专用链，每个区块链都在独特的信任假设和最终性规则下运行，这阻碍了跨链交互的无缝实现。
这种信任的碎片化推动了区块链行业的创新，驱动着人们寻找新的范式，在弥合这些差距的同时，保留各个网络的独特优势。
当我们评估现有解决方案并设计新的解决方案时，我们必须时刻牢记互操作性的最终目标：一个无缝、统一的区块链生态系统，能够跨越异构信任领域。这一愿景挑战着我们去设计一种架构，使得不同信任环境的复杂性对所有参与者都是透明的。这些目标代表了区块链互操作性的巅峰——一个未来，在这个未来中，链与链之间的边界消失，释放出真正互联数字经济的全部潜力。
多链生态系统的碎片化与挑战
要全面理解统一多个区块链的挑战，首先需要明白我们在从同步、一致的状态机转向区块链网络的过程中失去了什么。这些损失表现为“碎片化”，这是互操作性解决方案必须解决的关键挑战：
1. 组合性碎片化
单链：应用程序可以无缝集成其他任何链上的应用。
多链：不同链上的应用需要中介（验证者、中继者、解决者）来进行集成。
影响：开发人员在应用设计和部署决策时面临更大的复杂性。
2. 流动性碎片化
单链：所有应用程序共享同一个流动性协议池。
多链：流动性被隔离在不同链内。
影响：资本效率降低，流动性提供者面临优化策略的挑战。
3. 结算碎片化（即“火车和酒店问题”）
单链：涉及多个应用的交易要么完全成功，要么一起失败。
多链：跨链交易可能部分执行，导致不一致的状态。
影响：开发者必须实现复杂的回滚机制，用户则面临更大的交易风险。
4. 用户体验碎片化
单链：用户可以通过一个统一的界面查看所有资产并与所有应用交互。
多链：用户必须在多个界面和钱包连接之间切换，才能管理资产并使用应用程序。
影响：用户认知负担增加，可能阻碍采用和可用性。
这些碎片化带来了不同的挑战：
对于开发者（碎片化 1 & 3）：挑战在于如何优化应用程序的部署并管理跨链交易的一致性。当开发者需要集成其他应用程序时，如何处理多链交易的“火车和酒店问题”，确保这些交易要么集体成功，要么集体失败？
对于流动性提供者（碎片化 2）：他们如何在多个分散的流动性领域中高效地提供资本并赚取费用，同时管理相关的风险和复杂性？
对于用户体验（碎片化 4）：钱包开发者和前端开发者面临着如何在异构信任环境中创建“一键式”用户体验的挑战。如何抽象掉诸如跨链桥接、Gas费和交易回滚等复杂问题，提供快速且安全的用户体验？
解决这些碎片化挑战对于实现无缝互联的区块链生态系统至关重要。在我们探索潜在的解决方案时，必须考虑每种方法如何应对这些基本问题：组合性、流动性、结算和用户体验。此外，互操作性并不仅仅局限于传统的“跨链项目”。它渗透到区块链基础设施的各个方面。无论是扩展解决方案与其基础链同步，隐私协议协调隐藏和公开数据，流动性池连接孤立的资产，还是用户界面简化碎片化的用户体验——每一个挑战本质上都涉及协调不同的信任假设和操作模型。这种更广阔的视角将互操作性从一个具体的技术挑战转变为一个塑造整个区块链生态系统的总体设计原则。
现有解决方案的回顾
让我们研究一下业界当前的一些解决方案，并评估它们如何解决我们发现的互操作性挑战。
以应用为中心的方法
以应用为中心的方法认为，互操作性应该在应用程序层面解决。这种方法要求应用程序部署在所有它们想要与用户见面的链上，各种部署通过跨链消息传递进行通信。
从根本上讲，这种方法将管理跨链复杂性的负担放在了开发人员身上。他们必须选择能够承保跨链最终性风险的信任供应商，并处理由状态争用引起的跨链还原。
这种方法具有出色的灵活性，允许开发人员选择外部信任供应商来扩展到不同的信任域。然而，这是以自我管理的复杂性为代价的。虽然它在一定程度上解决了可组合性碎片化问题，但它大大增加了开发人员的负担，并且可能无法完全解决流动性或用户体验等其他碎片化问题。
以基础设施堆栈为中心的方法
以基础设施堆栈为中心的方法认为互操作性应该在链基础设施层面解决。从架构上讲，它为使用相同软件堆栈构建的区块链提供协议内互操作性解决方案，从而为开发人员和用户抽象出复杂性。
这是最古老的区块链互操作性解决方案之一，可以追溯到 Cosmos 和 Polkadot 的最初时期。这些解决方案倾向于形成生态系统集群，最近的 zk-rollup 生态系统加入了这场竞赛，提供具有共享桥梁的生态系统特定的 zk-provers 和证明聚合器层。
这种方法擅长抽象复杂性并优化以获得最佳开发人员体验。虽然它本身并不能解决“火车和酒店”问题，但这个负担不会落在开发人员身上。每个生态系统都倾向于收敛到生态系统特定的共享排序器，以帮助实现跨链执行原子性。在许多情况下，这些“基础设施集群”通过共享桥解决跨链流动性问题，共享桥通常与中心辐射拓扑中的证明聚合器集成，或者通过更多对等拓扑（例如 IBC）中的流动性中心进行路由。
以链上流动性为中心的方法
链上流动性中心方法认为，在跨链环境中，资产几乎总是跨链传递。因此，互操作性应作为多链流动性层来解决。可以在这些流动性协议之上构建应用程序，以实现多链互操作性。流动性中心可以采用独立区块链或基于智能合约的储备的形式，并在每条连接的区块链上设置定价机制。
这种方法擅长统一和允许形成统一的跨链流动性市场，从而优化最佳资本体验。它直接解决了流动性碎片化问题，有可能提高整个生态系统的资本效率。然而，它们可能需要开发人员与特定的流动性协议集成，并且当跨链执行超出代币交换时，它并不能完全消除“火车和酒店问题”的复杂性。
有目的的链下流动性方法
跨链意图方法采用以链下为中心的交互模型，让用户将订单发送到求解器网络。该协议充当用户和求解器之间的多链意图结算系统，以促进跨链资产交换。
Intent 提供强大的用户感知原子性，结果为二元性 - 要么交换完全按照预期进行，要么对用户来说什么都没有发生。这为“火车和酒店”问题提供了解决方案，但重点集中在跨链交换上。
意图是用户体验的基元，为用户提供端到端的用户体验抽象。此外，基于意图的交换提供最佳的执行延迟和更无缝的“单链”式用户体验。
这种方法在延迟和跨链原子性方面表现出色，但依赖于链下求解器的存在。意图协议通常不附带流动性市场，并要求求解器携带库存和定价流动性，这使得运行求解器的成本高于替代解决方案中的其他链下代理。
共享排序/区块构建方法
共享排序/区块构建方法表明，应在协调排序或区块构建层面解决互操作性问题。从架构上讲，它要求区块链验证者选择加入区块构建市场。当构建者赢得同时为两个区块链构建区块的权利时，他们可以为在两个区块链上包含和执行交易提供强有力的保证。
这种方法擅长提供跨链原子性，直接解决结算碎片化问题。然而，它要求排序者或提议者选择加入特定的共享排序者或构建者市场，这使得整合的障碍更高。虽然它为跨链交易提供了强有力的保证，但它可能导致中心化问题，也可能无法完全解决流动性或用户体验等其他碎片化问题。
基于零知识证明的方法
基于零知识证明 (ZKP) 的互操作性方法是消息传递方法的一种变体，专注于使用 ZKP 来证明基于共识或基于状态的零知识证明。此方法在安全性方面表现出色，为跨链交互提供了高安全性保障。
然而，尽管这一领域正在快速发展，但目前证明的成本和延迟仍然是一个问题。对于未使用 ZK 基础设施堆栈构建的链，可能仍需要在证明端和验证端进行手动集成。
基于 ZKP 的互操作性为未来的互操作性解决方案提供了一条有希望的道路，尤其是当它可以与意图和共享排序等原子性解决方案或共享桥等基于流动性的解决方案相结合时。然而，就像消息传递方法一样，它在为开发人员提供统一的流动性市场、用户体验优化或跨链原子性方面并不固执己见。
以账户为中心的方法
以账户为中心的方法，也称为以用户为中心的方法，认为必须在账户或钱包层面解决互操作性问题。从架构上讲，它提供了一种以用户为中心的解决方案，将跨区块链的用户余额抽象出来，并为用户提供了一种链抽象的方式，通过意图和实现这些意图的求解器与任何区块链上的应用程序进行交互。
从用户的角度来看，它就像一个神奇的钱包，允许他们使用来自任何区块链的资产编写交易，与任何区块链上的应用程序进行交互，就好像它们都在同一条链上一样。这种方法擅长提供最佳用户体验，大大解决了用户体验碎片化问题。然而，它可能涉及复杂的后端实现和安全认证和验证网络，并且可能无法直接解决其他碎片化问题，如流动性或可组合性。
混合方法
虽然每种方法在解决特定的互操作性挑战方面都有独特的优势，但它们也存在固有的局限性。开发人员认识到没有一种解决方案可以完全解决互操作性的所有方面，因此也采用了混合方法。
值得注意的混合示例包括：
应用程序在基于其自身基础架构堆栈的应用程序汇总上启动，同时利用消息传递解决方案或意图解决方案与集群外区块链连接。这种混合方法充分利用了生态系统特定优化的优势，同时保持了更广泛的互操作性。
以账户为中心的解决方案与基于意图的求解器协同工作，以确保跨链执行的原子性。这种组合在解决结算碎片化问题的同时增强了用户体验。
基础设施堆栈集群与紧密集成的跨链流动性协议相结合，为应用程序提供集群内开发人员人体工程学和集群外交钥匙流动性解决方案。这种方法结合了基础设施堆栈中心和流动性中心解决方案的优势。
信任：最终的碎片化问题
寻求一种能够结合所有优势的终极互操作性解决方案，面临一个根本性的挑战：信任。我们提到的所有解决方案最终都依赖于要么标准化跨链信任，要么依赖特定的信任提供商。这种信任的碎片化是导致整合所有解决方案并非易事的核心原因。
信任扩展的两难境地
基于许可的信任扩展方法，如事件或状态的证明与共享中心链共识节点相结合，旨在“标准化信任假设”。然而，这种方法面临反网络效应。随着来自异构领域的状态被整理成同质的内容，每增加一条新链，风险就呈指数级增长。因此，中心化实体变得越来越保守，因为一次错误可能是灾难性的。这种日益增加的风险厌恶可能会抑制创新，限制整个生态系统的增长潜力。
另一方面，去许可化的信任扩展虽然避免了中心化的弊端，但也面临着自身的挑战。主要问题是：所有参与者——无论是用户、开发者还是资本——如何能够在异构的信任环境中有效地构建和进行交易？
普遍的挑战
所有互操作性解决方案的根本挑战在于，它们能否在不依赖特定基础设施或供应商的情况下跨任何信任域扩展。这代表了实现真正去许可化扩展的核心障碍。
然而，这一挑战也揭示了一条前进的道路：一个灵活、可适应的信任管理框架可能是整合多种方法并实现真正互操作性的关键。这样的框架将允许解决方案无缝跨越多个信任域，从而为一个更加互联的区块链生态系统铺平道路。
迈向无许可信任投影的潜在解决方案
信任投射是一种建筑模式，源自一个关键问题：如果通过信任供应商来标准化信任区无法扩展，我们如何在异构信任环境中构建应用程序并提供流动性？这一概念试图接受信任模型的多样性，而不是试图将其同质化。
具有无许可信任投影的全局状态层
这种模式最基本的实现方式是一个去许可化的全球状态投射层。该方法提供了一个统一的外部区块链状态视图，允许开发者和流动性提供者与来自多条链的状态进行交互。然而，这种方法也有其缺陷。
它允许任何人成为远程状态的对手方，通常通过桥协议实现。这些协议在一条区块链上持有抵押品，在另一条链上铸造封装资产，并通过中继者管理跨链提现。
在“桥接战争”时期，竞争协议争相将其封装资产确立为不同平台上的标准表示。虽然这种方法为开发者创造了一个统一的平台，并整合了跨链流动性市场，但它将重大风险转移给用户和协议治理。用户持有封装资产时承担风险，而协议（及代币持有者）则通过接受这些资产作为抵押品来承担风险。
此外，这种方法要求用户直接在全球状态层上进行交易，实际上使其成为所有跨链交互的“主链”。这对用户来说增加了使用负担，阻碍了该方法的广泛采用。
具有去许可化信任投射的全球意图市场
全球状态层挑战的解决方案在于重新定义其角色：不是作为一个应用平台，而是作为一个市场，在这个市场中，解决者通过意图的覆盖层在去许可化状态投射上进行合作。
这一转变在几个关键方面改变了架构：
它成为解决者交互的层，而不是用户直接交易的层。
它作为解决者的协作平台，而不是开发者的应用平台。
它围绕结算专注的流动性市场进行结构化和交易，而不是交易专注的流动性池。
让我们拆解这一架构的组成部分：
解决方案将状态投影为嵌入信任的协作意图。解决方案可以将状态从任何外部域投影到这个市场，但不能将其作为状态的一部分。相反，它们将其能力呈现为“协作意图”。例如：
我在链A上有3000 USDT，可以作为任何接受IBC轻客户端证明、UMA乐观证明或plonky3零知识证明的结算请求的对手方，这些请求可以使用至多3000 USDT，并接受链B、C和D上的USDC或USDT支付。
这种方法允许跨链结算能力的灵活动态表示。
作为用户交易原语的嵌入信任意图：应用程序、钱包或前端可以将信任语义直接编码为用户交易原语的意图。例如：
我想用链A上的1000 USDT交换链B上至少999 USDT，并由基于IBC轻客户端证明的结算预言机促成。这种方式允许用户在交易请求中明确指定他们的信任要求。
作为长期运行意图的嵌入信任的可信承诺：流动性协议演变为风险感知的可信承诺，作为长期运行的做市意图。
带有远程链结算的自动化协作解决：解决者成为这一新范式的关键推动者。他们：
观察意图市场
匹配带有信任约束的兼容意图
促成交易结果的交付
生成结算和证明
帮助用户在异构信任环境中进行操作
这一架构为更灵活、可扩展且不依赖特定信任的互操作性解决方案提供了可能性。通过将复杂性转移给解决者，并在意图中编码信任要求，它减轻了用户和开发者的负担，同时实现了无缝的跨链交互。
接纳信任的多样性与复杂性
与其试图抽象掉信任域，这一架构在交易结构的核心层面上接纳并暴露风险。它将这些风险呈现给能够管理这些风险的高级操作员。系统并没有内化和管理复杂性，而是努力扩展复杂性，从而允许更精细、高效的跨链交互。
对利益相关者的控制反转
对于开发者、用户和资本而言，这一架构代表了一种经典的控制反转。传统上，钱包、应用程序和资本必须依赖并继承底层基础设施的规则。而现在，我们将所有基础设施问题封装为证明义务，并将其作为交易依赖项注入。这些义务随后被分配给结算对手方，有效地连接了所有信任域。
一个开放且可扩展的底层，用于集成所有互操作性解决方案
这种架构的真正优势在于它能够充当我们之前讨论过的所有其他互操作性解决方案的连接组织。它的力量源于其对等市场结构，这种结构不需要其他协议加入中介。
跨链消息传递和基于 ZKP 的解决方案：这些可以通过中继器集成为外部信任区域的证明者。它们提供必要的证明来验证不同链之间的状态。另一方面，意图市场作为统一的流动性层和中继基础设施补充了基于消息传递或 ZKP 的互操作性解决方案，并可随证明域扩展。
基于基础设施堆栈的互操作性解决方案：这些解决方案可以通过中继器和证明器集成，充当状态交易对手。它们可以利用现有的基础设施为意图市场提供可信的状态所有权。另一方面，意图市场作为可扩展的基于意图的互操作性解决方案补充了基于基础设施堆栈的互操作性解决方案，连接了所有其他基于基础设施堆栈的集群。
以账户为中心的互操作性解决方案：这些解决方案可以通过作为流动性接受者和跨链结算请求所有者的解算器进行集成。他们可以使用意向市场为其用户提供跨链交易。另一方面，意向市场作为可扩展到未来区块链的统一链下流动性和解算器基础设施，补充了以账户为中心的互操作性解决方案。
以意图为中心的互操作性解决方案：与以账户为中心的解决方案类似，这些解决方案也可以通过作为流动性接受者的解算器进行集成，利用意图市场来实现跨链用户意图。另一方面，意图市场作为可以随意图结算协议扩展的统一解算器基础设施，是对以意图为中心的互操作性解决方案的补充。
链上流动性协议：链上流动性协议可以通过意向市场的再平衡操作进行整合。另一方面，意向市场作为统一的中继基础设施、与新信任域的连接以及除代币交换之外更复杂的跨链交互的原子性原语，补充了链上流动性协议。
共享排序器或构建器：这些可以通过求解器集成，也可以直接参与共享意图市场。另一方面，意图市场作为统一的链下流动性和求解器市场补充了共享排序器和构建器，可以响应部分区块构建请求，并与构建器市场本身一起扩展。
通过提供一个既可以整合又可以补充这些不同解决方案的框架，意向市场为实现更加统一和可互操作的区块链生态系统提供了一条道路。它允许每个解决方案发挥其优势，同时解决跨链交互中信任分散和复杂性的总体挑战。
超越信任的可选性
意图市场的独特之处在于，它在交易层面提供可选性。虽然我们观察到意图市场作为互操作性协议发挥作用，其交易结构中嵌入了信任，但这只是其潜力的一个方面。
意图的真正力量在于它们能够在任意维度上引入可选性。除了信任之外，我们还可以将这种灵活性扩展到延迟、隐私、声誉、合规性等方面，甚至更多我们尚未探索的方面。这种扩展能力源于意图的完全表达性和协作解决的完全可编程性，开辟了一个充满可能性的世界。
通过意图驱动的互操作性统一信任域
我们在区块链互操作性领域的探索之旅使我们完全实现了我们的最终目标：一个跨越异构信任域的无缝、统一的区块链生态系统。提议的基于意向市场的方法代表了这一追求的范式转变，并符合我们让信任复杂性对所有参与者透明的愿景。
通过将跨链交互的复杂性转移到复杂的求解器，它简化了用户和开发人员的体验，同时培育了强大的资本生态系统。意图驱动、风险意识框架不仅整合了现有的解决方案，还为未来的创新铺平了道路。
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