迈向可互操作区块链系统的设计理念

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曾几何时，网络和互联网，让精心管理的计算机组彼此交谈。其设计原则最终使全世界的设备能够互相协作。和其他许多人一样，我经常想到网络和区块链之间，互联网之间以及我们可能称之为“区块链”之间的相似之处。在今天的论文选择中，Thomas Hardjono、Alexander Lipton、Alex Pentland探索这种关系，看看我们可以从互联网的设计原则中学到什么，以及它可能需要什么来创建可互操作的区块链基础架构。

我们认为，如果区块链技术试图成为未来全球分布式商业和价值网络的基本组成部分，那么其架构必须同时满足互联网架构的相同基本目标。

互联网的设计理念

本文的这一部分是SIGCOMM 1988年的“DARPA互联网协议的设计理念”的简要介绍。当时DARPA设想的互联网前三大基本目标是：

1.生存能力：即使单个网络或网关丢失，互联网通信也必须继续

2.支持多种类型的通信服务（具有不同的速度，延迟和可靠性要求）的能力。

3.适应和整合各种网络的能力

另外，端对端原则在决定功能责任应该放在何处：网络与网络端点应用程序的中心地位。一个典型的例子是端到端加密，它需要在通信双方之间进行，因此需要对端点负责。

互联网的结构是一系列自治系统（路由域），通过对等协议缝合在一起。自治系统（AS）由法人实体拥有和运营。所有路由器和相关设备在域内唯一标识。跨域的交互是通过网关（使用例如BGP）。

区块链的设计理念

我们认为生存能力的问题与隐私和安全一样重要。因此，如果区块链系统和技术要成为未来全球商业的基础架构组件，我们相信跨区块链系统的互操作性将成为核心要求 - 无论是在机械层面还是价值层面。

作者定义的可互操作区块链架构具有以下特征：

它由可区分的区块链系统组成，每个系统代表一个分布式数据分类帐交易执行可能跨越多个区块链系统记录在一个区块链中的数据可以通过另一个可能的外部事务以语义兼容的方式进行验证和验证生存能力是根据应用程序级别的交易来定义的：即使在区块链的某些部分已经损坏的情况下，仍然可以完成交易。

应用程序级别的交易可以由多个账本级别的交易（子交易）组成，并且可以用于多个不同的区块链系统（例如，用于资产转移的子交易，同时用于支付的子交易和用于税收的子交易）。

（我们是否再次重新创建？）

在区块链系统的扩展上确认的子事务对用户应用程序不透明，与通过多个域路由的数据包对通信应用程序不透明的方式相同。

在发生失败时，生存性和区块链替代的概念引发了一系列问题，例如应用程序需要了解各个区块链系统的功能和构造的程度，以及可靠性责任（例如，重新传输交易）应该说谎。我们应该如何处理存在于（可能无法访问的）区块链系统中的常驻智能合约，因此可能无法调用或无法完成？智能合约可以跨链吗？合同所在的当前链对于应用程序是不透明的（即给它一个在整个区块链中工作的“IP”地址）？我们如何知道何时触发合约从一个链条移动到另一个链条？

支持具有不同要求的多种服务的互联网目标被重新解释为需要支持具有不同共识，吞吐量和延迟特征的多种类型的链。（我们也可能将安全和隐私添加到该列表中）。

当涉及到适应多个不同的区块链系统时，我们希望能够支持跨不同实体运营（或拥有）的区块链的交易。在互联网中，最小的假设是每个网络必须能够传输数据报或数据包作为最低单位公分母。区块链的相应最小假设是什么？数据如何在链中被引用？可以支持哪些匿名组合（用户和节点）？

价值的概念位于区块链交易之上的一层（就像因特网将分组的机械传输与包含在这些分组中的信息的值分开一样）。对于需要跨链转移价值的应用系列，Inter-Ledger协议提供了一个有希望的方向。

Tradecoin

该MIT Tradecoin项目有很多目标，一个核心目标是可互操作的blockchain系统中的“蓝图”模型，该模型可以应用到多个用例的发展。

最终有两个不同级别的互操作性：机械级互操作性和价值级互操作性（包含赋予人类世界感知的价值的构造）。“ 人类，社会，实际资产，法定货币，流动性，法律制度和法规都有助于形成附属于（绑定）在区块链系统中循环的构造（如代币）的价值概念。”这两个层次的观点遵循端对端的原则，将人的语义（价值）置于机械系统的外部。

法律信任是将机械层面信任的技术根源与法律上可执行的义务和保证结合起来的合同。

法律信任是机械水平与价值水平之间的桥梁。也就是说，通过支持真实参与者量化和管理与机械层面发生的交易相关的风险，技术信任和法律信任支持商业信任（在价值层面）。实施技术信任的技术的标准化促进了法律合同的标准化 - 也被称为合法信任框架 - 这反过来降低了运行自治系统的总体业务成本。

（不仅如此，它还提供企业在区块链上交易价值所需的信任）。

Tradecoin将个别区块链系统视为完全自主的，并通过网关连接它们。网关为跨域交易提供价值稳定性，可达性和交易中介。

为了支持可达性，网关解析标识符并且可以提供类似于NAT的功能以在内部和外部标识符之间进行转换。谈到交易中介时，Tradecoin认为似乎是网关将充当交易协调员，个人区块链系统充当资源管理者。

由于区块链BC1和BC2被许可且一方无法在另一端看到分类账，因此每个区块链的网关必须“证明”交易已在相应的分类账上得到确认。也就是说，网关必须发布具有法律约束力的签名声明，使其承担错误报告（有意或无意）的责任。签名只能由一个网关发布，或者可以是区块链系统中所有网关的集体签名。

为了这一切顺利进行，有五个“理想功能”：

交易启动和收件人应用程序都必须能够独立验证交易是否在其各自的区块链上得到确认。

无论使用哪种网关选择机制，网关签名都必须是绑定的。

任何两个区块链之间应该有多个可靠的“路径”（网关集）。

必须有一个标识符的全局解析机制，以便始终可以将其解析为正确的权威区块链系统。

网关必须全部可识别（即不是匿名），无论是在域内还是跨域。“ 网关必须能够彼此相互认证，而不会对其身份，合法所有权或他们独有代表的”本地“区块链自治系统有任何歧义。"

网关通过相同的对等协议连接在一起：

对于区块链系统的互操作性，必须制定类似于对等和对等协议的概念，以便（i）定义两个区块链交换跨域交易所需的语义兼容性; （ii）指定所需的跨域协议; （iii）具体说明将使用的授权和技术信任机制; （iv）定义用于对等的法律协议（例如，服务水平，费用，处罚，责任，担保）。需要注意的是，在Tradecoin互操作性模型中，区块链系统的网关代表区块链的对等点。

如果没有明确的区块链法律实体，上述要求（iv）似乎存在问题。

“ 互操作性迫使人们深入思考如何在没有第三方（如交易所）的情况下允许和允许区块链系统互操作。"

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