浅谈跨链技术在企业级区块链场景下的应用-阿里云开发者社区

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浅谈跨链技术在企业级区块链场景下的应用

简介: 在2019云栖大会蚂蚁区块链生态峰会上,蚂蚁金服副总裁、智能科技事业群总裁蒋国飞(姐夫)分享了对万链互联的看法,着重强调了未来将万链互联,跨链将是万链互联的基础。那么在企业级的区块链应用场景里面,跨链技术将如何扮演如此重要的角色?
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在2019云栖大会蚂蚁区块链生态峰会上,蚂蚁金服副总裁、智能科技事业群总裁蒋国飞(姐夫)分享了对万链互联的看法,着重强调了未来将万链互联,跨链将是万链互联的基础。那么在企业级的区块链应用场景里面,跨链技术将如何扮演如此重要的角色?

首先,什么是跨链?

跨链,也常被称为区块链互操作性(blockchain interoperability),顾名思义,就是通过连接相对独立的区块链网络,实现链上信息、数据、资产等的跨区块链网络的流转,实现区块链网络之间的互操作。

跨链包含同构跨链和异构跨链两类。同构跨链指基于相同类型的区块链平台技术的区块链网络之间的跨链互操作,而异构跨链则指基于不同类型的区块链平台技术的区块链网络之间的跨链互操作。异构跨链具有更为广泛的应用前景,并且也存在更大的技术挑战。

随着区块链行业的蓬勃发展,多种公有链、私有链和联盟链网络已经出现,由此自然而然地出现了一个问题:链与链之间如何互联互通?

在公链的场景下,跨链是通过连接相对独立的区块链系统,实现资产、数据等的跨链互操作,比如跨链资产锚定、互换或跨链资产转移。

而在企业级的联盟链场景下,跨链技术承担的不仅仅是数据的转移,更多是打通不同区块链网络背后的协作网络和跨机构业务流程,提高在不同链上但又相互关联的企业之间的协作效率,避免一个个的区块链数据孤岛的产生,将众多区块链“局域网”连接成为真正的“价值互联网”。

跨链的现状

在区块链的落地过程中,不同的机构采用不同架构的区块链服务或解决方案,由于底层区块链平台技术不一致,缺乏成熟安全的异构跨链技术,会导致不同链之间无法有效可信地进行数据交换。

机构可以带节点加入其他区块链网络,从而获取链上数据,但是这种方式对业务系统的改造成本高、效率低。同时,加入区块链可以获取链上所有数据,在企业场景下又给数据隐私保护带来了极大的挑战。

对于跨链的需求,一种常见的方式是采用“应用层跨链”,即通过区块链应用程序在不同链之间进行数据的读取和写入,完成信息交换。这虽然能满足一部分的业务场景需要,但实质上属于“伪跨链”,因为它割裂了不同链之间的共识关联,无法充分保证信息真实性的可信与可验证。

跨链技术常见的有公证人机制(Notary schemes),中继(Relay),哈希锁(Hash locking),分布式私钥控制(Distributed private key control)等几大类。目前业界较为知名的跨链技术或解决方案大多是基于公链类型,主要集中在数字货币、数字资产、支付等相关场景,而面向联盟链和企业业务场景的跨链解决方案仍较为稀缺,因为需要解决一系列更为复杂的挑战,例如面向企业用户的安全和认证体系,数据隐私保护的刚需,商业服务的高性能高可靠要求,对主流联盟链技术的适配性,等等

跨链业务场景模式

我们从适用于跨链的各行业应用场景中,总结提炼出如下几类典型的业务场景模式,希望通过对这几类业务场景模式的探讨,帮助企业更明确地认清自身的业务需求,并为跨链方案的设计和产品选型提供方向性的指导。需要说明的是,以下几类业务场景模式在某些方面或存在一定的重合之处(如监管类场景可穿插出现在其他类别场景中),但此模式分类更多是从核心业务诉求和参与方拓扑模式为出发点来进行分类讨论。此外,目前这几类模式不一定能归纳跨链适用的所有业务场景,我们也欢迎各位的宝贵建议、与各位共同探讨来丰富和加深我们对跨链业务场景的认识。

1. 打通产业链上下游

在零售场景中,商品从生产到销售需要经过原材料的种植、收集,经过加工、仓储、物流、零售等诸多环节才能提供到消费者面前。其中,各个环节及其上下游由于有着诸多的参与方,都可以单独构建一个区块链联盟。但由处于成本及数据隐私的考虑,难以将完整链路中所有合作方都加入到一套区块链网络中。

例如在农产品溯源中,在产品上游的生产加工环节,农场使用IoT设备检测、采集和控制农作物生长的光照、温度、湿度等农情信息,保证农作物的生长环境。之后农产品经过收割、运输及加工流程之后,成为了可以准售卖的商品。从农产品种植到农产品加工,参与各方可以通过区块链技术保证原材料在生产运输以及加工各个环节的质量。

在下游的供销环境,供应商将加工后的农产品通过物流网络运输到超市、商店等终端销售网点,完成农产品的最终销售。供应商、物流、零售商形成了完整的供销环节,各个参与方也可以通过区块链技术保证货物在加工源头、物流、销售各个环节的质量。

通过跨链技术,将上下游区块链网络进行打通,将诸如原材料的质量、原材料的运输及加工环节中必要的信息同步至下游区块链网络,既减少了在下游区块链网络中不必要的数据的存储负担,也可以提供商品全链路的信息给消费者,增加消费者的认可度。同时,将下游的消费数据同步到上游的生产网络,既保护了消费者的隐私,也帮助生产者、加工者更能理解消费者的需求和市场趋势,从而反馈到农产品的种植、加工环节,有助于整个产业的升级。

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2. 横向业务联盟

随着各行各业对区块链的探索和落地加速,将会出现越来越多的围绕特定场景的一系列业务联盟链,例如围绕一家核心企业上下游的供应链金融链,围绕某地方海关、港口和相关进出口企业的跨国贸易链,围绕若干家银行的信用证/福费廷链等。而为了更好地融合物流、资金流、信息流、甚至资产流,各个业务联盟之前将会产生更多的横向协同和融合的需求,而这个时候,已有的业务联盟基础设施不太可能推倒重建一套更大的,因为业务永远在发生变化和扩展,业务联盟基础设施也应该具备动态可扩展性和开放性,因此采用跨链技术可以很好地实现这些业务联盟之间的横向打通、让信息、数据、资产以一种可信、各方可验证的方式在更大范围内流通,为更多企业实现增信、降低融资成本、扩大商机来源,为更多金融机构提供低风险、高价值的产品输出渠道。

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3. 跨行业监管

随着近年来创新业态的不断涌现,给跨行业监管带来了一系列新的挑战和新的需求。传统监管手段通常是让企业通过监管机构的系统或接口上报数据,这种方式并不能很好地保证数据真实性和实现穿透式监管;而让不同监管机构都深入到每家企业的业务系统收集监管所需数据的方式也不现实,因为双方都需要巨大的投入、且不符合“放管服”的改革精神。而区块链则有望提供一种更高效、更可信的穿透式监管手段,即监管机构可以在业务联盟中参与各方交易、达成共识的全过程,可透明地获取业务全流程的关键信息,且无需每家企业专门为配合监管投入大量资源进行开发建设与维护。

进一步地,我们观察到,在金融监管、互联网监管、外贸监管等领域,每一家监管机构可能都需要跟越来越多的行业企业、甚至很多业务联盟打交道,而随着监管机构自身对区块链的重视,自身也会建设一个全局性区块链网络,以便打通该监管机构的国家、省、市多级部门,所以借助跨链技术,可以保证以高效可信的方式穿透监管众多的目标行业和目标业务联盟,同时保证监管信息和数据在监管机构的全局体系中通过区块链实现透明高效的流转、甚至进行跨监管机构协同,可极大提升政府监管治理的效率和服务水平。

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4. 行业标准化体系建设

在诸如互联网法院、数字版权保护、税务发票、财政票据等领域,随着政府监管机构、行政机关、行业协会等对区块链的重视和推动,将会出现越来越多的行业性标准化区块链系统或平台,并且往往是省级或国家级的。而对于这种规模的区块链系统,由于在行业内存在着多家规模和实力相近的参与方,因此很难推行单一的技术体系和标准,而需要考虑到多类技术体系共存、互相兼容、支持互操作。因此在这种场景下,跨链技术则能很好地实现多种异构区块链技术体系之间的可信互联互通,实现对应行业的全行业性、全国性的统一布局、协同发展,并形成更具包容性的行业标准体系。

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5. 通用服务或资产

对于通用型的服务或资产,如分布式数字身份(DID),或数字资产发行等,其服务本身可能是运行于一套多方参与的联盟链之上。而为了保证更广泛的对外提供服务渠道,除了以节点形式直接参与该链、以API形式间接访问该服务等形式外,还可以通过跨链技术,将相关服务或资产接入到更广泛行业的区块链业务网络中,实现服务调用或资产流转。而在这个场景下,跨链技术还可以提供一些独特的价值:

  • 服务调用者可以获得对结果或信息的可信验证能力,这点优于通过API形式间接访问区块链。
  • 服务或资产的运营链也可以通过跨链技术获取调用方或资产实际拥有方的真实信息,进行可信记录和追溯。
  • 在保证数据安全和隐私保护的前提下,在其他区块链业务网络上关于通用服务或资产的有价值信息也可以反馈到服务或资产的运营链上,提供更多维度的数据价值,并记录各方对价值增值的贡献、甚至实现未来的二次收益分配。

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6. 业务扩展

对于企业的区块链业务系统,应对业务不断扩展的挑战,可以采用sharding的思想,建设或扩展出多套区块链网络,每套区块链可以支撑相对比较独立的业务或数据(例如按业务线、产品类目、经营区域等划分),或者将多套区块链网络分别部署在公共云、专有云或私有化环境,然后采用跨链技术将这多套区块链网络打通(这类场景一般采用的是同构链的跨链技术),不同区块链网络之间的业务数据不仅可以互相流转和查询,并且能保证数据和交易历史的可信与可验证。这样便赋予了企业的区块链业务系统的动态水平可扩展性,能更高效地支撑业务的快速发展。

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跨链数据连接服务ODATS

跨链数据连接服务是由蚂蚁区块链自主研发的跨链服务,为用户提供低成本、安全、跨平台的交互操作。用户通过跨链服务在底层区块链中的协议栈和跨链合约,实现同构或异构区块链之间可信交互,从而构成区块链价值网络,实现链上价值更广泛的可信流转,完成丰富的链间互操作。

目前跨链数据连接服务已支持Hyperledger Fabric和蚂蚁区块链的异构跨链,并已开放试用,欢迎申请试用

参考资料

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余珊
阿里云区块链服务高级技术专家,研究领域包括Blockchain(Hyperledger Fabric、企业以太坊/Quorum),Cloud Messaging, Docker, Kubernetes,以及面向金融、银行、零售、政务等行业客户的解决方案
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