进入多元宇宙 - 构建连接链路的桥梁

文章详尽探讨了多链生态系统中的桥接技术及跨链解决方案,分析了多链时代带来的机遇与挑战,以及未来发展的方向。内容涵盖了桥接的种类、功能、特点以及面临的技术难题,提供了深入的见解与丰富的实例。

[生态系统] 进入多元宇宙 — 构建连接链的桥梁

. 讨论关于连接多链的桥梁、桥接和跨链解决方案的文章。

事前告知: 本文仅用于信息提供,不承担任何投资、法律、咨询等方面的责任。并不是推荐对特定资产进行投资,请勿仅依据本文内容作出投资决策。

(连接多链的桥梁 | 来源: Cryptopump News, 链接)

1. 概述

我们已经进入多链的时代。a41的金南雄分析师在 Mainnet 2021 事件介绍文 中提到,目前区块链行业的热议话题是多链生态系统。本文将讨论多链的优点及其带来的问题,以及连接各个链的桥梁(以下简称桥梁)。有关桥梁的内容参照了1kx的Dmitriy Berenzon的 ‘ 区块链桥梁:构建加密网络的网络 。那么让我们来看看多链的优点和随之而来的问题。

2. 多链时代的到来

比特币诞生已有十余年,现在我们迎来了多链时代。目前已形成约 100个以上的公共区块链,每个链都构建了基于其要解决的问题而独特的共识算法的基础设施。在这套基础设施之上,许多去中心化应用(dApps)正在不断推出。

在这里我们稍作整理,了解一下 多链跨链 这两个术语。首先 多链 字面意思就是多个区块链,而多链 dApp 是指在两个或多个链上运行的 dApp。举例来说,运行在以太坊链和波卡链上的 dApp 包括 Aave,另如 SushiSwap,它希望在以太坊、波卡与 BSC、Moonbeam 网络、Phantom 等多个链上提供服务。Tether($USDT)是一种部落于以太坊、Tron、EOS、Algorand、Solana 等多个链的稳定币,可以被称为支持多链的加密资产。

(在以太坊链和波卡链上提供服务的借贷协议 Aave | 来源: Aave)

相对而言,跨链 是将资产转移到其他链以产生链间联系的解决方案。该解决方案通常被称为桥梁,代表性的例子是连接以太坊、Solana、BSC和Terra的 Wormhole。此外,也有基于资产流动性实现的 DeFi 服务,它们不在各个链上运行独立实例,而是以单一实例处理多个链上的交易,因此可以被称为跨链产品。例如,使用连接以太坊和 Cosmos 链的 ‘重力桥’ 的跨链 DeFi 服务 Umee

(Wormhole V2 logo | 来源: Terra 官方 Medium)

再总结一下,多链指的是多种链的集合,而跨链指的是连接多链的解决方案。这看似相似,但实际上是明确不同的概念,因此不应混淆。

多链带来了巨大的机会,同时也伴随着问题,核心问题在于链间的互操作性(interoperability)。如果各条链能够相互交流和连接,将带来诸多好处;但若没有达到互操作性,则可能会出现如下问题。

(1) 多链时代的优点

如果具有多种优势的链能够共存并实现互操作,则将具备以下优点。

现存加密资产的可用性增加

  • 原本只在各自链上使用的加密资产现在也可以在其他链上使用。
  • 举例来说,可以将以太坊的 Maker dApp 的稳定币 $DAI 发送到 Terra,购买 Mirror Protocol 的合成资产。
  • 或者可以用波卡链上的 $DOT 或 Cosmos 链上的 $ATOM 作为抵押,在以太坊的 Maker 中借入 $DAI。
  • 可以使用 $BTC 购买永久网页协议和存储的 Alwyve 的存储容量。

现存各种 dApp 的功能扩展

  • 不仅限于个别加密资产,可以基于 DeFi 的各种 dApp 也可以通过引入其他链的 dApp 或功能来扩展功能。
  • 例如,在以太坊的 Yearn Finance 中打开针对 Solana、Avalanche 等链的收益农场 Vault。
  • 在以太坊的 NFT 市场 Rarible Protocol 中,不仅可以提供以太坊 NFT,也可以提供 Flow, Solana, Terra 等链的 NFT 订单薄。

(2) 多链化时出现的问题

然而,如果互操作性未得到充分保障,前面提到的优点将会减弱,以下问题可能会出现。

流动性碎片化导致的价格发现低效

(像沙漏一样碎片化的流动性 | 来源: 链接)

  • 流动性碎片化并不是新问题。为了解决以太坊的扩展性问题,各种 L2 解决方案陆续推出,导致流动性分散到各个 L2,这也引发了 L2 上资产价格不平衡的问题。
  • 如果链越来越多,流动性逐渐分散到各个链中,当流动性较低的池存在时,DEX 之间的价格不平衡是不可避免的。

dApp 发展过程中的低效性

(对当今推出的 dApp 的质疑 | 来源: jkb.eth 推特)

  • 各种 dApp 针对各自身链设计并推出并不算问题。然而,抵押贷款协议即便是以太坊的 Aave、Compound 提供的服务与 Solana 的 Port Finance、Apricot Finance 等功能之间显然是有区别的。
  • 然而,很多 dApp 只是简单地对先前成功的 dApp 进行复制和移植(即代码复制粘贴),并未充分利用各个链的独特优势。究竟这是否有助于整个区块链生态系统的发展,是一个值得深思的问题。
  • 如果各条链不仅限于孤岛状态,确保互操作性,那么简单的移植行为将减少,推广差异化的附加价值的 dApp 发布将成为可能。

3. 构建连接多链的桥梁

Terra 的 Do Kwon CEO 在 Mainnet 2021 中提到 “就像没有人希望所有人都住在一个城市一样,区块链也同样。”那么如何连接这些城市呢?为此需要连接各个城市的介质——跨链解决方案——桥梁。作为链间桥梁的协议和 dApp 的研究,早在多链生态系统真正开始兴起之前就已经持续进行。目前,已有40多条桥梁在运作,确保各条链不被碎片化并可以互操作。

(桥梁概念图, 21.09.08. 更新 | 来源: 1kxnetwork Medium, 链接)

桥梁可以简单定义为“在两个或多个区块链之间传递信息的系统”。该系统所需要的信息传递组件如下:

  • 监控: 需要监视数据源链状态的观察者。通常称为 “Oracle”、 “Validator”、“Relayer”等。
  • 信息传递(Relay): 一旦观察者侦测到事件,需要将信息从源链传递到目标链的消息中继。
  • 共识: 在某些模型中,只有观察源链的观察者之间达成共识,才能将消息传递到目标链。
  • 签名: 为了将信息发送给目标链,观察者需单独或集体进行加密签名。

4. 桥梁的种类

桥梁可以根据多个标准进行不同的分类。首先,我们来了解基于依赖性的分类。

(1) 基于依赖性的分类

  • 资产依赖性: 仅用于将特定资产转移到其他链的一种解决方案。由于它仅针对特定资产,因此扩展性非常有限。许多使用 DeFi 的人们可能见过的Token种类,如 Wrapped Token(封装代币),就属于这一类。Wrapped Token 是与其他加密资产的价值Hook的Token,可以视作一种证券。最具代表性的例子便是 $WBTC(Wrapped Bitcoin)。$BTC 本身无法在以太坊网络上使用,因此,为了在以太坊上使用比特币,需发行与 $BTC 价值 1:1 Hook的 ERC-20 标准的 $WBTC,已发行的数量会有相应的 $BTC 锁定在数字金库中。通过这种方式,可以在以太坊网络中使用表现比特币角色的代币,而如果想将 $WBTC 转换为 $BTC,则需销毁发行的 $WBTC,并取出锁定在金库中的 $BTC。详细解释请参考以下链接。 ( 币安学院)
  • 链依赖性: 比起资产依赖性桥梁,具有更高的扩展性。这不仅涉及特定资产,而是通过桥梁连接的特定链之间的跨链解决方案。一个代表性例子是连接以太坊和 L2 波卡的 Polychain PoS 桥。
  • 应用程序依赖性: 针对两个或多个区块链服务的个别应用程序。这种情况下,较大的优势在于不需要在每个链上完全实现整个应用程序,而是可以利用一个实例用于多个链。仅仅是带来了一个局限性,即不能一概适用于多个应用程序,互不相同的应用程序需要另行创建解决方案。代表性的例子包括 Compound 链与 Thorchain。两者均为 1)借贷和 2)交易所功能的应用程序,提供各自代码进行服务。
  • 无依赖性: 指不依赖于任何一种事物,旨在连接多个区块链的解决方案。虽然作为连接各自生态的通用化解决方案看起来是合适的,但是许多会因此牺牲去中心化和安全性,寻求扩展性,因此存在一定的权衡。最具代表性的例子即是 Cosmos 的 IBC。

(基于依赖性的桥梁分类 | 来源: 1kxnetwork Medium, 链接)

(2) 基于跨链交易验证方式的分类

除了按照依赖性分类,还可以根据跨链交易验证方式进行分类。

  • 外部验证者和联盟验证: 在这种方式中,交易当外部验证者侦查到源链的交易请求后,就会将所转移的代币锁定,并在目标链发布相应的代币。此操作必须在验证者之间达成共识,且验证者会监控充当源链“邮箱”的地址,锁定亦是在该邮件地址进行。正如“外部”名称所揭示的,这种方式在某种程度上依赖于对验证者的信任。
  • 轻客户端与中继: 观察者监视源链的事件,并生成对曾发生的事件的密码学证明。该证明将与区块头一起发送到目标链的合约(轻客户端),在那里经过信息验证并执行指定操作。此方式的优点在于无需信任第三方,但缺点是目标链需要开发智能合约,且解析和验证源链上传递的状态证明可能会产生费用,从而成本较高。
  • 流动性网络: 在此种方式中,节点将充当持有资产的路由器。此方式利用底层区块链的安全性。在使用流动性网络的情况下,当资产从链 A 移动到链 B 时,可以在目标链上以原生资产形式接收,因此对于需要进行资产移动的情况,这种方式可能更加合适。

(根据交易验证方式的桥梁分类 | 来源: 1kxnetwork Medium, 链接)

每种方式都有其优缺点,且可用下图表示。

1) 外部验证者和联盟 验证的方式在连接性、速度、状态扩展能力(Statefulness)方面具有优势,但在资本效率和安全性方面却较弱,因为它依赖外部的信任。(状态扩展能力指的是可传送资产的多样性、复杂状态的传递能力,以及各链间合约调用的可执行性。)

2) 轻客户端与中继 方式在资本效率、状态扩展和安全性方面存在优势,但在连接性和速度上却较弱。由于需要解析和验证传输的事件及信息,因此在速度方面存在劣势,且轻客户端(智能合约)的单独开发导致连接性下降。通常来说,速度与安全性之间存在权衡。

3) 流动性网络 形式在安全性、速度方面与资本效率、连接性良好,但状态扩展能力不足。这根本上是因为节点必须持有特定资产才能维持该系统。

(对各方法的评估 | 来源: 1kxnetwork Medium, 链接)

(3) 基于安全性的分类

在安全性的角度可以分为以下四种类型。

  • 无信任(Trust-less):当桥梁的安全性利用源链的安全性时。如果不是源链的共识层面攻击,就无法盗取资金。
  • 有保险(Insured):有恶意个体可能盗取资产,但给予其行为的经济动机不足。这种情况需要以资产作为抵押,因此该抵押物可能会被削减,相关损失会向恶意行为受害者进行补偿。
  • 有债券(Bonded):该模型与有保险相似,但抵押的资产可能面临高概率被销毁,用户获得补偿的可能性较小。若抵押物为跨链协议的原生代币,那么假如该协议发生问题,该代币的价值可能会暴跌,因而带来的风险很大。
  • 受信(Trusted):此模式在某种程度上基于对第三方的信任。如果出现恶意行为或系统上的错误,资金回收将变得困难,并且不涉及抵押品。

(基于安全性的桥梁分类 | 来源: 1kxnetwork Medium, 链接)

5. 未来的挑战

如上文所述,桥梁可以通过多种方式进行分类,并在功能和方法论的层面上表现出优势和劣势,因此可认为不太可能存在适合所有情况的绝对解决方案。在生态系统内,各种尝试正在进行当中,然而以下问题仍未解决,或尚未被集中探讨,因此在未来仍需关注。

(1) 最终性和回溯

如果在正在交互的链上发生区块重组(reorg)或者 时间带攻击(Time Bandit Attack),如何应对仍无答案。时间带攻击是恶意矿工进行可提取价值(MEV)攻击的方式之一,抢夺区块生产者或生产者群体的最大 MEV 价值。有关详细信息,请参见 Multicoin Capital 的 下一篇文章

(2) NFT 传输与来源管理

如何管理跨链流动的 NFT 的来源及传输记录同样是问题。对于从以太坊、Flow、Solana 等链移动的 NFT,关于所有权的记录将如何进行是个问题。NFT 证明数字资产的所有权,但无法阻止与 NFT 相关的元数据/内容数据的复制,从而冒用复制的数据生成新的 NFT 仍是可行的。不过,可以确认某个地址首次发布特定内容数据的NFT,因此可以确定哪些是由首发者发布。但因为最近在区块链世界中发生的事件,Wormhole 连接以太坊和 Solana 的桥中,就存在用户需要确认发布地址的较为复杂的情况。

(通过 Wormhole 发送到以太坊并伪造了的 Degen Ape Academy 例子 | 来源: Wormhole 推特)

从中,用户必须通过 Solscan 直接确认生成地址,并查看是否跟真 Degen Ape 一样有5个发行地址。用户体验方面无法被认为是良好。但在此版本中,由于仅跨越一个链,因此能够直接确认,但若 NFT 被多个链穿越则追踪就会更为困难。

(发行地址有5个的真实 Degen Ape vs. 只有1个的伪 Degen Ape | 来源: Wormhole 推特)

(3) 压力测试

对于正常连接的链的拥堵情况或在协议层攻击发生时,桥梁如何反应的压力测试几乎没有进行。这仍是一个未知的领域。

6. 所以,这对我有什么变化呢?

既然讨论了基础技术,那么现在暂时转向更切身的话题,结束本文。随着多链环境中跨链解决方案和桥梁的逐渐活跃,实际的终端用户服务将变得愈加多样化。其中最让用户感到明显的是聚合器服务和钱包服务。

  • 聚合器:随着多种 DEX 的推出,聚合器服务与此相似,未来会出现用户能够一次性处理跨链交易的服务。例如, Li Finance 就是这样的例子之一。Li Finance 是在 BSC、Polygon、xDai 和 Phantom 链之间相互兑换稳定币的。
  • 钱包服务:支持多链的钱包服务也将越来越受到关注。 Coin 98 是最具代表性的多链支持钱包服务。Coin 98 几乎覆盖了几乎所有 DeFi 的领域,并且其内部的交叉链桥 Space Gate 便是在其中之一。

7. 结语

(连德古拉博士都不知道的多元宇宙 | 来源: 蜘蛛侠:无路径归返的预告片)

在多链时代,各种我们尚未想象的不同类型的 dApp 和协议将继续发布。各条链的优势各不相同,因此在各个链上推出独特的 dApp 并利用跨链解决方案实现更广泛的合作,甚至增加某个 dApp 的活动范围和多样性等变化将会加速。这一去中心化的生态系统的发展,如今第一幕已经结束,正迎来真正的第二幕的开始。

a41 — 所有人为了一个人.

  • 原文链接: medium.a41.io/ecosystem-...
  • 登链社区 AI 助手,为大家转译优秀英文文章,如有翻译不通的地方,还请包涵~
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Ethan_Lee_a41
Ethan_Lee_a41
江湖只有他的大名,没有他的介绍。