多鏈格局下的跨鏈

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多鏈格局下的跨鏈

來源:匿名 釋出時間:2022-06-25 11:07

一、一超多強的多鏈未來

2020 年初,Ethereum的費用對大多數 DeFi 使用者還是友好的。但隨著Ethereum生態在DeFi Summer的迅速發展,TVL和新使用者迅速增長的同時也導致了合約互動的Gas費水漲船高,讓資金量較少的新使用者望而卻步。Ethereum 有限的每秒交易速度和出塊速度也限制了互動的效率。這也導致投資者和開發者開始尋找更便宜、更快捷的Ethereum替代方案來承接價值外溢。從圖1的資料上,我們很直觀地看出Ethereum的TVL 在整個市場的TVL佔比是持續下降的(排除5月中旬Terra崩盤的影響)。

圖1:所有公鏈TVL 資料來源Defilama

圖1:所有公鏈TVL 資料來源Defilama

根據Blockchain-Comparison.com的資料,截止2022年5月14日,市場上已經有115條Layer 1公鏈。對一些使用者而言,低廉的交易費用是其最重要的考慮因素,去中心化不一定重要。這就給了支援EVM的Layer1公鏈機會。根據Defillma的資料,BSC,Avalanche,Fantom是排名靠前的主要EVM公鏈,鎖定了大量的資金。就EVM公鏈市場,Ethereum以外的EVM Layer1公鏈在2021年1月到5月之間搶領了Ethereum的約25%的份額。但從圖2中可知,Ethereum的市場份額自2021年5月之後保持在75%左右,市場龍頭地位穩固。

 圖2:Ethereum TVL和EVM Layer 1 TVL對比。資料來源Defilama

圖2:Ethereum TVL和EVM Layer 1 TVL對比。資料來源Defilama

根據defillama的資料,Non EVM Layer1的 TVL/(Ethererum的 TVL+ Non EVM Layer1的 TVL)的比值從2022年2月的24%上升到2022年5月3日的30%(由於Terra的演算法穩定幣崩盤,根據5月14日的資料,該比例下降為16.8%)。Solana, Near等Non EVM鏈在資本支援下TVL增長顯著,低廉的Gas費吸引了大量圈外的新使用者和不能承受高費用的Ethereum老使用者。

根據 l2beat 的資料,Layer2的TVL從2021年5月3日的8.9億美元增長到2022年5月2日的59.9億美元,增長了6.7倍。同期Ethereum的TVL僅從900億美元增加到1100億美元。隨著Optimism的代幣激勵計劃,Arbitrum, Zksync和StarkNet生態的不斷完善,Layer2的TVL將會繼續增加。

圖3 Layer 2 TVL 資料來源:L2beat

圖3 Layer 2 TVL 資料來源:L2beat

由上述資料可知,由於Ethereum Gas費高昂和速度緩慢的痛點短期無法解決,使得各大Layer1公鏈和Layer2獲得價值溢位。Ethereum最大的護城河是其1100億美元的TVL,重要原生借貸平臺對大本營堅守,大流動性池的地位短時不可撼動,Ethereum仍將會是優秀開發者的首選之地,在很長的一段時間裡仍將會是最大的公鏈,承擔區塊鏈世界資料結算層和共識層的角色。其他公鏈則會抓住這個契機,結合自身機制,發展成具有特色的應用專用型區塊鏈,搶佔部分市場份額。例如Terra、Kava發展為金融鏈,Avalanche、WAX深耕遊戲,Flow、Immutable專注NFT領域,Aztec、Oasis提供隱私選擇。使用者對元宇宙的巨大需求提供了足夠大的市場,未來是百花齊放的多鏈格局。

二、多鏈格局下的跨鏈需求及跨鏈概念

各大公鏈因其較高的估值天花板,獲得各大機構的爭相投資,生態在過去一年獲得了大發展。然而,由於技術和競爭原因,大多數公鏈之間無法直接互通,使得使用者、資產、資料和Dapp分散在各自的生態系統內,如同單機版的電腦,形成了孤島效應。這與區塊鏈可互操、可擴充套件的精神想違背。

在此情形下,區塊鏈原住民的跨鏈需求開始覺醒,思考區塊鏈間互動的可行性。

跨鏈和跨層

我們首先要明確跨鏈和跨層的定義和區別。

跨鏈是指將訊息在不同的區塊鏈之間進行傳遞。不同的鏈有不同的賬本和記賬單位,側鏈記的賬不會彙報給主鏈,側鏈只在跨鏈發生時和主鏈互通訊息。

跨層是指資訊在Layer1和Layer2之間傳遞。跨層是同一套賬本下記賬的地方發生改變。Layer2和其Layer1的記賬單位一樣,記的賬會定期告知主鏈。

但在實際操作中,很多使用者忽略概念的區分,將跨層歸類為跨鏈。

跨鏈的具體行為分類

使用者跨鏈行為可以分為狹義的跨鏈行為和廣義的跨鏈行為。狹義的跨鏈行為指通證跨鏈(通證交換、通證傳遞),廣義的跨鏈行為指訊息跨鏈。

狹義的跨鏈行為

-通證交換

每一公鏈都有原生通證作為價值載體,使用者可在鏈內進行通證交換。在跨鏈橋誕生前,使用者只可透過中心化交易所實現跨鏈通證交換。例如把Alice想要把BTC換成ETH,她需要將BTC充值到中心化交易所,兌換成ETH後,再提到Ethereum鏈上。

有了雜湊時間鎖的原子交換技術之後,Alice可直接在鏈上進行去中心的通證交換, 把BTC換成ETH。鏈間通證交換是區塊鏈實現價值網際網路的重要前提。

-通證傳遞

公鏈之間是封閉的,一條鏈上的原生資產無法直接傳遞到另一條鏈上。藉助跨鏈橋技術,使用者在源鏈鎖定原生資產,在目標鏈發行等量對映資產實現通證傳遞。典型的例子就是Ethereum上的封裝BTC。

通證交換和通證傳遞都解決了鏈間價值無法交換的痛點。除此之外,通證傳遞使得DeFi更加開放。例如,封裝的BTC在其他公鏈上實現DeFi應用,將DAI跨到一個速度更快、費用更低廉、收益更高的Venus上進行挖礦,將ETH跨到Oasis鏈去尋求交易隱私。

廣義的跨鏈行為

訊息跨鏈

這裡的訊息是指使用者提出的任何複雜的跨鏈需求。

跨鏈行為的實質是一系列訊息傳遞的組合。透過跨鏈資訊傳遞,A鏈能讀取B鏈的狀態和資訊,將B鏈的狀態和資訊作為執行的觸發條件。比如,通證傳遞就是由兩次跨鏈訊息完成的。首先是在A鏈鎖倉,向B鏈傳遞鎖倉的資訊。B鏈驗證訊息的真實性後鑄造對映的通證,再將這一狀態資訊反饋給A鏈。

透過跨鏈資訊傳遞,鏈與鏈間不再封閉,一條鏈可讀取、驗證另外一條鏈的資訊與狀態,實現跨鏈借貸、跨鏈NFT、跨鏈聚合、跨鏈治理、跨鏈衍生品等組合,使區塊鏈作為價值網際網路的願景成為可能。

三、重要的跨鏈訊息傳輸協議

上一章節我們瞭解到了跨鏈行為的實質是鏈間的訊息傳遞。這一章節我們來具體瞭解現在市場上比較重要的幾個跨鏈資訊傳輸協議是如何實現資訊傳遞的。

The Inter-Blockchain Communication protocol (IBC)

如果我們說以太坊是超級計算機,那麼Cosmos 則是把各個獨立的伺服器聯成網路的區塊鏈網際網路。Cosmos 本身不是區塊鏈,而是設計應用專用區塊鏈(稱為 Zone)的底層協議。

Cosmos 由Tendermint 共識協議、Cosmos SDK和The Inter-Blockchain Communication protocol (IBC) 跨鏈通訊協議三大元件組成的。

Cosmos SDK(軟體開發工具包)提供了質押、治理、代幣分配等區塊鏈的基本功能模組,減少了使用者重複開發的成本,專注開發應用專用鏈。

圖4 Cosmos SDK模組

圖4 Cosmos SDK模組

由上圖可知,IBC其實是SDK的一個重要模組。Cosmos生態內各鏈可以透過IBC進行可靠、有序的通證轉移、跨鏈資料可用性證明、共享安全性等鏈間互操。如圖5中 Hub1和Hub2 之間,Hub 和應用專用區塊鏈( Zone )之間是透過 IBC 協議進行通訊的。

圖5 Cosmos Hub和Zone的結構

圖5 Cosmos Hub和Zone的結構

需要指出的是,區塊鏈必須具有快速最終性(交易迅速被打包且補課篡改)才能和IBC相容。Bitcoin和Ethereum工作量證明機制的鏈不適用於IBC通訊協議。這類區塊鏈透過Peg-Zones和Cosmos進行鏈間通訊。本文引篇幅限制,不作展開。

IBC具體的工作模式。互相通訊的區塊鏈之間透過執行輕量級的客戶端來接收對方鏈的區塊頭,跟蹤對方鏈的驗證集。當區塊鏈A向區塊鏈B傳遞通證時,必須先在區塊鏈A質押,向區塊鏈B傳送質押證明。區塊鏈B根據區塊鏈A的區塊頭驗證該證明,確認無誤後,A鏈上的通證會被鎖定,B鏈上會建立對映通證。當通證回到區塊鏈A時,也是用類似的機制來解鎖通證。

LayerZero

LayerZero想要解決中間鏈和IBC的痛點,連線每條鏈上的每個智慧合約。

中間鏈擁有鏈間所有資訊的簽名授權,被單點攻擊只是時間的問題。跨鏈費用便宜卻不安全。

透過Cosmos IBC的傳輸層去連線以太坊和其他基於EVM的區塊鏈雖然比中間鏈安全,成本卻比較高,限制了IBC的傳輸層使用。此外,上文已提及IBC傳輸層只允許具有快速最終性的區塊鏈之間進行直接通訊。

LayerZero 是一個用於智慧合約在區塊鏈之間進行通訊的訊息傳輸層,透過預言機(Oracle)和中繼器(Relayer)來完成資產傳遞、保障安全,可以與確定性和機率性的交易無縫協作,讓應用程式擁有一個社群驅動的更便宜、更快捷的全鏈通訊標準。

那麼,LayerZero是如何實現這願景的呢?
LayerZero引入極輕節點(以下稱ULN),,透過執行和鏈上輕節點一樣的驗證方式(保證安全性),區塊頭改為由去中心化的預言機按需流式傳輸(而非按順序保留所有的區塊頭,降低費用)達到既安全又便宜的效果。 LayerZero 是使用者程式可配置的鏈上終端,即部署在每鏈上的通訊點(相當於每個村的廣播站)。它依賴獨立的預言機和中繼器來實現鏈間資訊傳輸。
當用戶程式想從區塊鏈A發信息到區塊鏈B,資訊由區塊鏈A的終端(即LayerZero)發出, 通知使用者程式的預言機(通知部分資訊)、中繼器(通知全部資訊)。預言機轉發區塊頭到區塊鏈B的終端(即LayerZero),中繼器隨後提交交易證明。交易證明在區塊鏈B鏈被驗證後,資訊被轉發到目的地址。

圖6 LayerZero訊息傳輸過程

圖6 LayerZero訊息傳輸過程

在現有預言機的基礎上加上獨立的中繼器系統,增加了安全係數(因為中繼器可使區塊鏈B再次驗證區塊鏈A發生的事情)。要擊敗Chainlink DON是不容易的。即使預言機被攻破了,還有中繼器驗證。最糟糕的情況是預言機A和中繼器A串通出問題,所有的風險只由接收預言機A和中繼器A的使用者程式承擔,使用其他中繼器或預言機的使用者程式不會受到影響。(中間鏈解決方案被單點攻擊後整個系統都會崩潰)應用程式可以選擇自己信任的預言機和建立自己的中繼器。目前預設chainlink作為預言機。

圖7 LazyZero的多點配置和中間鏈的單點配置

圖7 LazyZero的多點配置和中間鏈的單點配置

Celer 跨鏈訊息框架

4月末最新上線的Celer跨鏈訊息框架(Celer Inter-chain Message,以下簡稱Celer IM)是跨鏈基礎設施,面向開發者的跨鏈應用開發框架。Celer IM SDK對開發者友好,即插即用。已經在多鏈獨立部署的應用,使用一個簡單的合約外掛便可將原 DApp 轉變為原生跨鏈 DApp。所有插入Celer IM的應用,使用者可以待在一條鏈上一鍵實現跨鏈互操,免去複雜的區塊鏈切換跳轉。

Celer IM的整體架構主要有兩個部分,一部分是鏈上Message Bus智慧合約,這一部分起“收發信箱”的作用,另一部分是狀態守衛者網路(以下簡稱SGN),這是連結各個鏈,傳遞資訊的“信使”。SGN本身是一個基於Cosmos tendermint的POS 鏈,節點需要質押CELR代幣才能加入這個POS鏈作為共識流程的一部分。

在Celer IM 中,使用者不再直接與dApp現有的智慧合約互動,而是和新的 dApp Plug-in合約互動(圖8標記 A),表達想要執行的跨鏈邏輯。這也通常是使用者為與這個跨鏈dApp 互動所發出的唯一交易。這個 dApp Plug-in成為整個dApp業務邏輯的一部分,與源鏈上dApp現有的智慧合約進行互動。dApp Plug-in將使用者的跨鏈請求以訊息形式傳送到源鏈上的“發件箱”智慧合約Messeage Bus。這個”發件箱”智慧合約會被SGN監控,所有的驗證節點將就“該訊息是否存在”達成共識,並同時生成一個加權多簽證明。然後,這個證明就儲存在SGN鏈上,等待訂閱該訊息的Executor中繼到目標鏈上的Messeage Bus。這個“收件箱”合約會驗證訊息的有效性,並在目標鏈將訊息遞送給dApp在目標鏈的收件人合約,收到訊息的dApp會按照訊息執行相應的邏輯或者任務。

圖8 Celer IM訊息傳輸過程

圖8 Celer IM訊息傳輸過程

Celer 訊息跨鏈框架的安全依賴於SGN。SGN所提供的安全模型與Cosmos,Polygon等其他基於Tendermint構建的L1區塊鏈類似,只要有節點作惡,這個節點會被已在實戰中被驗證無數次的去跨鏈共識協議剔除,並承受巨大的押金損失。這一點比其他的多籤解決方案如LayerZero安全,因為多籤方案沒有針對惡意行為的經濟懲罰措施。Celer IM基於SGN的安全模型是最輕量化的安全模型,執行速度快,並且SGN所依賴的共識演算法今天已經在其他區塊鏈中守衛著千億級別的資產。

若多數質押節點作惡怎麼辦?這一事件的可能性本身比較小。Celer IM也同時使用第二個類似Optimistic Rollup設計的安全模型,預防極端情況下的黑天鵝事件。這個機制對每一個跨鏈訊息強制進行一段時間的“檢疫隔離”。當一個跨鏈訊息透過SGN抵達目標鏈的時候,這個訊息不會被立刻送到相關應用去執行相應的邏輯,而是被隔離一段時間。在隔離期間,應用的開發者,以及每一個SGN節點的執行方,都可以去源鏈驗證。這一模式用額外的隔離延遲來獲得一個更強的trust-any的安全模型。只要在所有的SGN節點和應用執行的監控節點中,有一個還是正常執行,整個系統仍然是安全的。在實際應用中,Celer的跨鏈橋cBridge結合了兩種安全模型的使用,對小額的轉賬,依賴SGN立刻執行,對大額的轉賬,則是透過這種強制隔離期的方式來執行。我們會在下文詳細介紹Cbridge的技術原理。

由上文的介紹中,我們可以知道layerZero是一個單純的訊息跨鏈層,把訊息從A鏈跨到B鏈。Celer IM 是有一個智慧訊息傳遞層的,在訊息從A鏈傳送到B鏈的過程中,會經過SGN鏈,SGN根據自己和其他鏈上的資訊進行綜合計算和轉換,將其放到目標鏈上執行更加複雜的操作。例如,基於Celer IM 構建的跨鏈去中心化交易所 ChainHop,其計算價格的價格函式完全發生在SGN上。因為SGN對各個鏈上面可用流動性有最直接的實時掌握,SGN可以對其進行監控和調整,實現比單純的訊息跨鏈更加強大的應用。

以上就是三個比較重要的跨鏈訊息傳輸協議。我們上文提到跨鏈行為的實質是一系列訊息傳遞的組合。接下來我們來聊一聊大家在跨鏈過程中較常進行的通證跨鏈是如何實現的。

四、通證跨鏈的解決方案

-中心化交易所,這是安全性是最高的跨鏈解決方案,跨鏈完成後沒有後顧之憂。但是會有中心化管理、使用者隱私暴露、支援的公鏈數量有限、操作繁瑣的問題。(DeFieye的充提幣看板可檢視各中心化交易所的實時提幣費用https://tools.defieye.io/transferfee)

-官方跨鏈橋,例如Avalanche的Avalanche-Ethereum Bridge(AEB) 、Solana 的 Wormhole、NEAR 的Rainbow Bridge,這類橋在相關安全機制的保護下安全性相對較高,但費用比第三方跨鏈橋貴,使用不那麼便捷。例如Arbitrum的資產回到Ethereum,如果使用官方橋需要七天的等待期。

-專用資產型別的橋,把沒有智慧合約功能或者智慧合約相容性的的公鏈的原生代幣(例如BTC,Dogecoin,Zcash)跨鏈到具有智慧合約功能的公鏈上實現DeFi應用。專注這方面的協議有BitGo、Ren Protocol、Keep Network 等等,但此類跨鏈橋有中心化管理的風險。

-第三方跨鏈橋,專門提供通證跨鏈服務,手續費低,速度快,支援的通證多。但其提供的安全保障級別參差不齊。該賽道的專案有 Celer Network、Hop Protocol、Multichain, Synapse Protocol 等。

-跨鏈橋聚合器,聚合主流的跨鏈橋,根據使用者的需求幫使用者進行推薦最佳的跨鏈橋方案。(defieye的跨鏈工具可以幫助使用者在主流跨鏈橋專案中找到費用最低的跨鏈方案 )https://tools.defieye.io/bridge/

第三方跨鏈橋的型別

第三方跨鏈橋通證跨鏈的解決方案中最受資本關注的細分領域,也是使用者使用最多的工具。我們來看看第三方跨鏈橋的主要型別。

基於雜湊時間鎖的原子交換

雜湊時間鎖是密碼學方法,使用者透過雜湊鎖來實現交易的原子性。其步驟如下:

1.使用者 A 生成隨機密碼 r , 並計算出 r 的雜湊值 m=hash(r),將 m 值發給使用者 B。

與此同時,使用者 A 發起一筆交易,向用戶 B 轉 1 BTC,該交易的成功的條件是需要使用者 B 在預設時間內出示密碼 r ,否則交易將自動失敗。

2.使用者 B 看到 A 發起的交易後,向用戶 A 轉移 10 個 ETH, 該交易的成功的條件是需要使用者 A 在預設時間內出示 r 才能成功,否則交易也將自動失敗。

注:雜湊運算是不可逆的,知道 m 無法推算出 r。但是使用者B只需要知道m, 就可以建立一個以出示 r 值 為成功條件的交易。 使用者A出示數值之後,合約計算雜湊值是否和m匹配,可驗證A是否真的出了r值。

3.使用者 A 看到 B 發起的交易之後,出示 r 值,使得 B 發起的交易成功,獲得 B 轉賬的 10 個 ETH,r 值被披露。

4.使用者 B 在上個步驟中也拿到了 A 出示的 r 值,使得 A 發起的交易成功,獲得 A 轉賬的 1 個 BTC。

至此在兩條不同鏈上的交易,被整合成一個事件,或者整體成功,或者整體失敗。這被認為是最安全且最去信任的通證轉移方式。

但這方式有4個缺點。

-若無法找到點對點的交易對手方,則必須等待,效率較低。

-實際交易中,交易對手方可以根據匯率是否有利於自己來選擇是否完成交易,不適合大額交易。

-由於低層機制複雜,手續費較高。

-只能實現跨鏈的通證交換,無法實現通證傳遞。

cBridge1.0就是使用這種方法。

流動性聚合

這類跨鏈橋會在多條區塊鏈上部署智慧合約,激勵使用者在這些智慧合約裡提供流動性,然後根據實際需求調配資金。

這類跨鏈橋避免了原子交換方式下流動性割裂的弊端,資金費用低,跨鏈效率高。其成功的關鍵因素就在於:資產管理權去中心化、高效平衡各鏈資金、有足夠的流動性。

其潛在的風險點在於跨鏈橋能否始終保持對資產的掌控,以及各條鏈上的智慧合約是否會出現漏洞。

鎖定+鑄造

在源鏈的指定智慧合約鎖定原生通證後在目標鏈鑄造合成代幣。 這種跨鏈橋方式主要應用於通證傳遞。應用範例包括$WBTC和$WETH。
具體來看一下通證傳遞的過程:

1.使用者把通證發到跨鏈橋在源鏈的合約,告知合約其在目標鏈的接收地址。

2.目標鏈上的驗證者驗證這一資訊後,在使用者的目標鏈上的接收地址鑄造對映通證,完成通證傳遞。

3.若要把傳遞後的通證從目標鏈發回源鏈,使用者將對映通證傳送到跨鏈橋在目標鏈的合約,告知源鏈的錢包地址。

4.目標鏈上的驗證者銷燬對映通證,跨鏈橋解鎖源鏈上鎖定的通證,傳送到使用者的錢包地址。

這一模式的安全依賴於網路驗證節點。如果驗證節點作惡或者太過中心化以至於被駭客控制,會造成嚴重經濟損失。

典型跨鏈橋分析

Gravity Bridge

專為Cosmos生態而建設,連線Ethereum和基於Cosmos SDK的區塊鏈的中立橋,填補了Cosmos生態不能和POW鏈通訊的缺口。Gravity Bridge 創立了不可升級的Solidity 合約,不能被任何惡意行為者篡改。使用者將通證鎖定在Ethereum,使用驗證器集來簽署交易,在Cosmos生態的任何區塊鏈上(如Cosmos,Osmosis, Stargaze等等)鑄造對映通證,比如$wBTC,$wETH, $DAI, $USDC。這些通證可以在Cosmos的dapp上使用,例如Akash Network, Sentinel, Regen, Osmosis。同理,Cosmos生態上的通證也可以傳遞到Ethereum上進行DeFi挖礦。

為什麼使用 Gravity Bridge 呢?

-安全。高階罰沒機制可保證驗證者無法簽署或者提交未經共識同意的橋接訊息。Cosmos生態有著積極的驗證者節點,每個驗證者都要質押價值不菲的抵押品,任何惡意的節點都會受到經濟懲罰。任何人都可透過非協議訊息提交簽名證據來削減驗證者。節點質押無須許可且不受審查的。每個驗證者都證明了Ethereum發生的每一存款事件。

-非託管。沒有第三方管理者來管理資金,通證跨鏈的時候只需信任Ethereum和Cosmos的安全,而這兩者的安全性母庸質疑。

-可互操。BNB曾長期是唯一同時存在Ethereum和Cosmos生態的通證,直到開通Gravity Bridge之後, Cosmos生態上的應用才對Ethereum上的使用者開放。

-中立。驗證器集控制橋,Gravity社群的重點在於保證跨鏈橋的安全和效率,而非本地鏈的DeFi應用,彙集了多個區塊鏈和流動性。

-費用低。Gravity批次提取交易,將多個訊息合併在一個單獨的批次中,gas成本降低了 96%。

Stargate

Stargate是建立在LayerZero的第一個協議,能夠使使用者安全、便捷地在各區塊鏈間迅速轉移、兌換原生通證。

目前市面上大部分對映通證的跨鏈橋沒法支援鏈間互操性,無法和目標鏈的智慧合約互動,交易成本高,跨鏈時間長,導致使用者體驗差。

Stargate創新性地解決了跨鏈轉賬的不可能三角問題:
-即時的交易確認: 即時確認源鏈和目標鏈的通證傳遞。
-統一流動性:對於同一幣種,不同區塊鏈間共同使用一個流動性。
-原生通證的跨鏈:沒有對映通證,互動通證皆為原生通證。

LayerZero 幫助 Stargate 實現了跨鏈訊息傳遞,一鍵完成了即時的交易確認,使用者體驗好,具體原理在上文已經提及。

Stargate 採用自創的 Delta 演算法 解決統一流動性和原生通證跨鏈的問題。對於同一通證,所有鏈使用一個統一的流動性池,每條鏈可以訪問其他鏈的流動性。Delta 演算法是一種支援原生代幣池的平衡演算法,以 "軟分割槽 "的方法管理流動性,防止多個同時交易對流動性池的擠兌。例如,在由 X、Y 和 Z 鏈組成的網路中,X 鏈上可用的100美元流動性被模擬地分割成Y 鏈的50美元和Z 鏈的50美元。Delta 演算法監控每條鏈的“虛擬資產負債表”,只要流動性不被透支,它就允許使用者在不同鏈上借款和還款。但是,當分割槽餘額下降到初始值以下,就出現“欠款”。當一個從源鏈A到目標鏈B的轉賬請求發生時,存入源鏈A 的通證會先填補 A 上的“欠款”,剩餘資金將根據權重在所有池子中分配。

Stargate是跨鏈橋中的明星專案,獲得FTX,A16Z,紅杉、幣安、Coinbase等眾多一線機構投資。上線10天,就有有接近40億的TVL,在所有協議中排名第11名。(5月14日資料排名第18)

需要值得注意的是,Stargate使用2/3多重簽名機制‌,驗證節點較少,有可能會遭遇類似Ronin Network 的管理金鑰攻擊風險。

cBridge 2.0

cBridge是建立在Celer IM上的跨鏈橋,狀態守衛者網路(State Guardian Network,SGN)是 Celer IM的核心組成部分,是一個基於Tendermint的PoS 鏈,用於監控鏈上事件,其安全性高於多籤或者私鑰分片。

SGN 作為 cBridge 節點閘道器的仲裁者

在 1.0 中,cBridge 使用中心化閘道器來快速學習各種排程策略的操作經驗,給使用者提供“僅供參考”的建議去使用cBridge節點。但若節點在跨鏈完成前下線,節點不會受到懲罰,使用者也得不到等待的賠償。

2.0版本透過 SGN 進行去中心化和高效的 cBridge 節點排程來決1.0存在的問題。cBridge 節點根據其費用偏好、可用流動性等向 SGN 註冊,不再向中心化閘道器服務註冊。

使用者提出跨鏈請求時的流程:

-使用者查詢 SGN 的當前狀態,獲得估算的交易費用和可用流動性。

-使用者若接受估算的費用,傳送雜湊時間鎖合約轉賬的前半部分,並限制可接受的最大費用。

-SGN 監控並接收交易。它根據節點排程規則為交易分配一個或多個 cBridge 註冊節點。這個交易分配被記錄在 SGN 鏈上和使用者的雜湊時間鎖合約轉賬中。

-被分到的節點接受分配並透過完成剩餘的條件轉賬來進行響應。

-SGN 繼續監控和跟蹤改交易,直到交易完成,才將與此交易相關的狀態將從 SGN 鏈中清除。若節點在未完成轉賬時下線,SGN 可以罰沒其保證金,作為對使用者體驗下降和流動性機會成本的補償。

此外,cBridge 2.0還構建了一個“節點質量得分”的公式,參照了節點的費用、響應時間、成功率等因素。根據這個分數,對節點進行優先排序,提高使用者體驗。

以上是cBridge2.0 面向自己執行節點的自託管 LP所提供的設計方案。

SGN 作為共享流動性池管理器

大部分 LP 和使用者想要提供流動性但不想自己執行 cBridge節點。在 cBridge 2.0 中, 去中心化的SGN管理多條鏈上的共享流動性池合約。LP將SGN及其管理的流動性視為單個節點,向其提供流動性獲取手續費,不需自己執行節點。

那麼,用SGN作為單點共享流動性池管理器安全嗎?首先,SGN 採用 PoS 共識,轉移通證需要 CELR 質押加權多重簽名,只有當超過三分之二總權益的節點是惡意的,資金池才會有風險。隨著 cBridge 跨鏈交易數量的增加和 cBridge 網路價值的增長,節點作惡的成本和價值隨之增加,是目前最高級別的安全方案之一。這和其他利用多籤或者私鑰分片的解決方案從安全性上面有本質區別,因為多籤驗證人和私鑰分片持有人不繫結代幣質押,其安全性也無法隨著網路價值的增長而增長,且有在巨大經濟利益面前,多籤驗證人或私鑰分片持有人有私下串通的潛在風險。SGN 允許新的驗證者被選舉出來並透過質押治理過程加入驗證者集合,不需要特殊的協調過程。但是,當質押資產在市場蕭條時其代幣價格可能下跌嚴重,此時質押價值可能遠低於跨鏈橋上的流動性,使用者和專案方應警惕驗證人作惡的潛在風險。不過,正如前文Celer IM章節提到的類似Optimistic Rollup設計的“檢驗隔離”安全模型,對小額的轉賬,依賴SGN立刻執行,對大額的轉賬,透過這種強制隔離期的方式來執行,確保雙重把關。

現有的部分跨鏈橋解決方案要求 LP 將代幣流動性與另一種協議控制的結算代幣一起放入鏈上 AMM 池中,比如 Thorchain 和 Hop Protocol 。這種模式下,流動性提供者在跨多鏈新增、移除和重新平衡流動性時然面臨額外的運營成本。Thorchain 要求 LP 使用不穩定的結算代幣 Rune,流動性提供者有無常損失風險。Hop Protocol 在需要bonder提供流動性,流動性效率較低,因為跨鏈轉賬對流動性的實際需求是其必要流動性的兩倍。

在 cBridge 2.0 處理跨鏈請求時,SGN 使用整個池的流動性來計算滑點和定價,然後 SGN 將 LP 視為「虛擬 cBridge 節點」,並根據 LP 的流動性分配跨鏈請求。此時,目標鏈的 LP 流動性餘額將與其可用流動性成比例地減少,而在源鏈上的流動性餘額將增加。此外,2.0還使用隨機取樣和近似演算法等方法最小化狀態變化和成本,保持 LP 之間的統計公平性。這種設計使每個 LP 都可以清楚地看到在任何給定時間內他們的流動性是如何分配的。這使他們能夠在選擇移除或增加任何鏈的流動性時充分了解當下情況。

cBridge 2.0 中,LP 直接使用原生代幣流動性,免受無常損失。對比 Hop Protocol,cBridge 無需任何額外的 bonder 流動性鎖定要求,獲得最高的流動性效率。

由本節上述內容可知,cBridge2.0依託SGN公鏈級別的安全性監控跨鏈過程中的訊息傳遞,提供了“”SGN 作為 cBridge 節點閘道器仲裁者“”自託管模式以及“SGN 作為共享流動性池管理器”模式,兼顧了不同需求的使用者群體。

cBridge在BNBChain的側鏈BAS中作為BAS的預設橋來使用,如果有遊戲專案類接入BAS,預設使用cBridge,這體現了Binance對Celer技術的認可。

五、其他跨鏈應用場景

跨鏈訊息傳輸協議,除了可以應用於大家所熟知跨鏈橋進行通證跨鏈,還有許多其他的鏈間互操場景。

跨鏈聚合器

幫助使用者篩選出費用更低、速度更快的跨鏈解決方案。提供這類服務的有defieye社群開發的Bridge Eye, Bungee,XY Finance

跨鏈DeFi

-ChainHop支援使用者將Arbitrum的ETH一鍵兌換成BNB chain上的BNB。

-在 Solana 和 Avalanche 等公鏈加入Ethereum的 Yearn機槍池進行收益耕作。

-社群驅動的 DeFi 策略市場Aperture,使任何區塊鏈的使用者可以一鍵訪問已支援的 DeFi 策略

-SynFutures可進行多鏈期貨交易。

-在Ethereum的Compound抵押資產,在Polygon借出DAI。

跨鏈DAO

-AAVE在Ethereum的治理結果,透過AAVE跨鏈治理橋,橋執行人傳輸提案資料,達到Aave Ethereum治理能夠控制 Aave Polygon 市場的可行性, 取代原先的多籤解決方案。
-基於 AMM 的去中心化交易協議FutureSwap透過Celer IM完成跨鏈治理。

跨鏈NFT

-將 Flow 鏈上的NBA TopShot (NFTs) 從傳送到Ethereum的NFT抵押貸款市場NFTfi 進行抵押借貸
-ENS域名服務用於Ethereum以外的區塊鏈

六、值得注意的風險

2022年1 月 8 日,Vitalik Buterin 在 Reddit 發文稱,對多鏈未來樂觀,但對跨鏈悲觀。他認為區塊鏈即使受到51%攻擊,原生的通證也不會受到影響。基於協議規則,即使99%的雜湊算力想奪走你的原生通證,也無法做到。每個執行節點都會跟隨那1%遵守協議規則的區塊。但是,若Ethereum受到51%的攻擊後,Solana-WETH的合約不再受到Ethereum上鎖定通證的百分百保證,原本 1 WETH 無法足額換回1 ETH。

Vitalik的這個觀點是對的。採用“鎖定+鑄造”的跨鏈方式有其不可避免的風險。目前跨鏈生態還是處於一個增量市場的階段,隨著跨鏈橋連線的區塊鏈數量的增加,51%攻擊可能帶來的系統性風險也在增加。跨鏈訊息傳遞底層協議應重視所連線鏈的安全性,不斷開發核心程式碼,增加防患於未然的機制。使用者則應該儘量使用使用能夠跨原生資產的橋。

Vitalik此外還提到,當跨鏈橋擁有巨大的流動性,駭客就有動力去發起攻擊以獲得鉅額經濟利益。因此,流動性提供者在提供流動性時應該評估風險,使用者使用跨鏈橋後應養成取消授權的習慣。Multichain的合約曾經出現漏洞,未及時取消合約的使用者資產被盜。

七、總結

2021年各大公鏈在資本的支援和開發者的建設下百舸爭流。下一步,各公鏈會在根據自身設計的機制在專用領域進行深耕,站穩腳跟。多鏈格局確立,且難以逆轉。雖然可能具有潛在的風險性,但連線封閉的區塊鏈的跨鏈訊息傳遞協議,是多鏈格局下不可缺少的底層基礎設施。使用者對好的跨鏈方案有著強烈的需求。未來,我們將會看到更多在此基礎上建立的跨鏈應用,相信區塊鏈間的互操性和可組合性將給我們帶來新的驚喜,讓我們一起期待區塊鏈的無限可能性!

參考文章:
Blockchain Bridges: Building Networks of Cryptonetworks
https://medium.com/1kxnetwork/blockchain-bridges-5db6afac44f8

The Interblockchain Communication Protocol: An Overview
https://ibcprotocol.org/documentation/

What is Cosmos?
https://v1.cosmos.network/intro

Cross-Chain Bridges Explored
https://medium.com/momentum6/cross-chain-bridges-explored-929e6b68dcd1

Everything You Need to Know About the Gravity Bridge Chain
https://blog.cosmos.network/gravity-is-an-essential-force-of-the-cosmos-aligning-all-planets-in-orbits-in-the-composable-b1ca17de18cc

LayerZero- An Omnichain Interoperability Protocol
https://medium.com/layerzero-official/layerzero-an-omnichain-interoperability-protocol-b43d2ae975b6

為何說 Cosmos 是多鏈宇宙的未來?
https://www.panewslab.com/zh/articledetails/N9262086.html

跨鏈技術及應用形態全景圖
https://www.theblockbeats.info/news/26317?search=1

cBridge 2.0: 基於Celer狀態守衛者網路的通用跨鏈平臺
https://www.theblockbeats.info/news/26703?search=1

Defieye AMA系列之Celer訊息跨鏈文字實錄
https://medium.com/@defieye/ama系列之celernetwork文字實錄-f6943d1cfb57


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