多鏈世界的 “高速公路”：一文讀懂跨鏈協議演進與未來

2022-10-22 20:10:53

對跨鏈 dApp 和互操作性協議的未來狀態的坦誠評估。

原文：Repurposing Generalized Cross-chain Messaging Protocols for a Modular World(Hypersphere)

作者：Amir Almaimani&Namik Muduroglu

編譯：白澤研究院

封面：Photo by Anders Jildén on Unsplash

當我們發現自己正處於另一個 “加密貨幣寒冬” 之中——這在很大程度上是由一系列項目破產、監管打擊和宏觀看跌推動的——但重要的是，我們不要忽視促成下一次牛市的技術突破和將權力下放的精神重新引入大衆。

上一個周期的主題之一仍然是行業參與者討論的最前沿的主題，那便是互操作性的興起。作為 2017-2018 1C0 時代經常被討論的話題，隨着跨鏈基礎設施的到來，多個獨立區塊鏈之間的通信在這個周期成為現實。

如今，有許多人質疑原生跨鏈應用程序的可行性——最著名的是以太坊聯合創始人 Vitalik Buterin，他在今年早些時候表示：“雖然我對多鏈區塊鏈生態系統持樂觀態度，但我對跨鏈應用程序保持悲觀，跨鏈的安全限制是一個關鍵原因......”。

盡管該主題辯論的答案遠非二元，但我們同意 Buterin 的立場。我們認為，跨鏈的不可持續激勵機制導致人們高估了對跨鏈 dApps 的需求，同時低估了潛在的安全風險。

毫無疑問，跨鏈基礎設施在促進多鏈格局方面發揮了重要作用。但是，多鏈格局的持續增長並不一定意味着跨鏈基礎設施有無窮無盡的效用。

我們的論點是，目前建立在異構鏈之間的通用跨鏈協議可能會通過優化鏈間通信來充當多鏈生態系統結構中的 “高速公路”。

本文的目的是通過解決以下問題來全面探索我們的論點：

跨鏈橋的演變
跨鏈橋的現狀
當前圍繞跨鏈的興奮被誤導了？
多鏈世界中的跨鏈基礎設施
結論

跨鏈橋的演變

注意：對於那些已經熟悉跨鏈格局的讀者，我們建議跳過本節並從 “跨鏈橋的現狀” 开始。

特定類型跨鏈橋：資產、應用程序和公鏈

特定於資產：

跨鏈橋是支持獨立區塊鏈之間價值轉移的最簡單的系統。

第一個中心化跨鏈橋以中心化加密貨幣交易平臺 (CEX) 的形式出現，它使用 “公證人方案” 使用戶能夠在多個獨立的網絡之間交換資產。不久之後，更多的鏈上跨鏈解決方案开始出現，即 BitGo、Kyber 和 Ren 合作，以包裹比特幣 (WBTC) 的形式將比特幣 (BTC) 移植到以太坊網絡上。簡單來說，BitGo 充當了 BTC 托管人，存儲用戶的比特幣，然後在以太坊上發行代表比特幣的合成資產（即 WBTC）。BitGo 定期接受 WBTC DAO 成員（即 Gnosis、Maker、Aave、Wintermute 等）對其代幣供應的審計。

WBTC 及其合作夥伴的努力讓我們可以初步了解特定資產的跨鏈基礎設施在相鄰網絡中解鎖的更多可能性。自 WBTC 誕生以來，我們看到有更多开發團隊在這種特定於資產的跨鏈橋上進行創新，目的是盡量減少資產移植過程中的信任因素。例如 Polkadot 網絡的一條平行鏈 Interlay，他們的旗艦產品是 intBTC。intBTC 使用信任最小化的設計來促進資產互操作性。總而言之，intBTC 是由托管人持有的 BTC 和其他抵押資產支持的 BTC 合成資產。如果托管人丟失或選擇竊取托管的 BTC，則 Interlay 網絡的激勵系統會通過削減他們的抵押資產來阻止他們從事惡意行為。

這些博弈論機制為市場參與者創造了更強大、去中心化的資產跨鏈橋替代方案，可以更安全地參與跨鏈活動。

特定於應用程序：

在特定資產的跨鏈橋之後，出現了特定於應用程序的跨鏈基礎設施，也可以理解為，功能僅限於為單個應用程序提供服務的跨鏈橋。

Thorchain 是一個去中心化的跨鏈流動性協議，最初於 2018 年提出構想，並於 2021 年推出，它是這種跨鏈橋類型的早期例子。Thorchain 使用 Cosmos SDK 構建了 L1 網絡，允許用戶以信任最小化和無需許可的方式交換不同網絡的原生資產，從而取代傳統交換方法（即 CEX）。

類似於特定於資產的跨鏈橋的开發人員活動，我們看到更多的开發團隊團隊繼續探索新穎的架構設計以實現特定於應用程序的互操作性。一個著名的名字是 Chainflip，這是一個基於 Substrate 的跨鏈去中心化交易所，旨在減少目前在交換不同網絡原生資產時存在的摩擦和中心化。作為 L1 網絡，Chainflip 利用網絡驗證器來維護每個 “保險庫”，創建 “去中心化結算層”。與結算層配對的會計層存在於狀態鏈上，狀態鏈是一種運行 Aura 股權證明共識系統的中間區塊鏈。狀態鏈會跟蹤用戶余額、事件處理和執行指令。簡而言之，Chainflip 通過運行每個網絡的全節點或輕節點來觀察其支持的 L1 上的活動，並在狀態鏈的驗證者達成共識後使用多方計算 (MPC) 執行資產交換。

特定公鏈：

雖然特定於資產的跨鏈橋通常被認為是獨立網絡之間價值移動的最早實例，但隨着特定於公鏈的跨鏈基礎設施的到來，我們开始看到跨鏈活動的急劇加速。例如 Avalanche Bridge、Polygon Bridge 和 Rainbow Bridge 等，已證明在為开發人員和用戶在不同網絡的價值轉移方面不可或缺。

跨鏈橋的局限性：

在過去的這一年裏，我們越來越意識到跨鏈解決方案的安全問題。我們目睹了跨鏈橋的共識漏洞、用戶資金損失和死亡螺旋。

2022 年 2 月的 Wormhole 黑客事件是一個典型的案例研究。由於攻擊者利用了 Wormhole 設計中的過時代碼的漏洞，Wormhole 損失了 120,000 個包裹 ETH (WETH)。攻擊者通過回避籤名驗證並創建虛假的 “指令 sysvar” 來讓驗證器操作批准，從而允許他們僞造籤名通行證並順利地盜取了 120,000 WETH。

注意：即使是加密行業最成熟的开發團隊也不能幸免於此類漏洞。令許多人驚訝的是，Binance 跨鏈橋在 2022 年 10 月 6 日遭到攻擊，被盜取了 200 萬 BNB（5.66 億美元）。雖然網絡驗證者迅速停止了網絡，阻止了價值 4.3 億美元的 BNB 從鏈上被轉移，但我們再次受到提醒，那就是跨鏈橋基礎設施的風險。

這些不幸的事件非常明確地表明，盡管跨鏈橋迄今為止做出了貢獻並具有不可否認的前景，但仍處於起步階段。

通用跨鏈基礎設施的興起：

正如本節开篇所述，互操作性的第一個時代主要關注獨立區塊鏈網絡之間的價值轉移。盡管這些跨鏈橋本身具有增值作用，但這些跨鏈橋僅觸及了跨鏈用途的表面（想想跨鏈合約調用、數據聚合、統一流動性等）。

這將我們帶到了許多人認為的跨鏈 “終局之战”：通用的跨鏈消息傳遞。

通用跨鏈消息傳遞協議是信任最小化網絡，有助於在兩個或多個區塊鏈上的端點之間傳輸復雜信息。开發人員可以利用這些互操作性網絡作為抽象層，無縫地在多個網絡上交互。

需要注意的是，每種通用跨鏈消息傳遞的方法都是不同的，开發團隊會根據安全性、延遲、共識和消息傳遞成本做出不同的設計。像 Layer Zero、Axelar、Nomad 和 Hyperlane（以前的 Abacus）這樣的團隊展示了各種各樣的安全架構。

Layer Zero 是通用互操作性解決方案之一，也是第一個沒有自己的原生共識系統的跨鏈協議。“Omnichain” 網絡通過使用兩個獨立實體連接不同鏈上已建立的端點或智能合約來發揮作用：預言機和中繼器。預言機是第三方服務，負責從源鏈（鏈 A）獲取區塊信息並在目標鏈（鏈 B）上廣播這些信息。而中繼器是鏈下實體（可由开發人員自己管理），負責在鏈 A 和 B 之間傳遞交易證明以確保交易的有效性。這種將中繼器與預言機分離的模型使得協議只有在這兩方相互勾結時才會受到惡意活動的影響。

與假設鏈下實體（中繼器）安全的 Layer Zero 相比，Axelar 是另一種通用互操作性協議，它通過使用 Cosmos SDK 構建的 PoS 網絡實現信任最小化的消息傳遞。Axelar 消息傳遞設計的核心是其網關智能合約，它存在於協議支持的每個鏈（目前是 EVM 鏈和 Cosmos 鏈生態）上，並由 Axelar 網絡的驗證器保護（注意：Axelar 驗證器還負責維護每個受支持鏈的驗證器）。

Nomad 提出了另一種方法來促進信任最小化的跨鏈消息傳遞，它使用一種被稱為 “Optimistic 驗證機制” 設計。該機制消除了輕客戶端，同時依靠欺詐證明和發布證明來防止通道故障的風險——這種模型可能會導致相對較高的網絡延遲，但提高了 Gas 效率，大大降低跨鏈橋的漏洞風險。

由於安全性是跨鏈協議的一個重要因素，最終使我們找到了跨鏈賽道的最新參賽者之一，Hyperlane。Hyperlane 是一個通用的跨鏈消息傳遞層，從 Cosmos 的 IBC 中汲取靈感，使开發人員能夠在異構網絡之間傳遞信息，同時使應用程序能夠共享狀態。該協議的消息傳遞 API 允許發送和接收鏈間消息，它使用由兩個系統保護的收件箱-發件箱結構的 “主權共識”：由 Cosmos SDK 構建的 PoS 網絡以及特定於應用程序的驗證器集構成。主權共識允許應用程序开發人員對收件箱合約收到的消息擁有自由裁量權，使开發人員可以將其各自的收件箱與可能由受損驗證器集傳輸的任何潛在惡意消息隔離开來。

鑑於我們目前處在跨鏈基礎設施的起步階段，我們還沒有看到真正經過實战考驗的跨鏈通信架構。因此，雖然我們預計跨鏈整合將在未來發生，但市場必須先要達到成熟狀態，重新認識它。

跨鏈橋的現狀

我們已經確定，跨鏈橋對於獨立區塊鏈之間的價值流動是不可或缺的，隨着通用跨鏈網絡的興起，更復雜的跨鏈交互即將出現。

既然我們已經在跨鏈基礎設施的類型以及當前和未來功能的範圍上保持一致態度，接下來我們將注意力轉移到圍繞跨鏈消息傳遞協議的數據上，以更好地了解它們的主要用例和趨勢。

注意：目前可用於跟蹤跨鏈活動的指標和數據平臺很少。在理想世界中，衡量跨鏈的最有效方法不僅是跟蹤 TVL 指標，還包括跨鏈合約調用次數、垂直調用分布、鏈之間的依賴關系等指標。由於我們還沒有達到那個成熟度，我們不得不依賴現有的簡易指標，比如跨鏈存款人數量和 TVL 分布，以衡量如今的跨鏈格局。

從以上圖表中我們得知，自 2021 年 11 月以來，跨鏈存款人的數量一直呈下降趨勢。與 2022 年 8 月的鏈上分析相比，業內最成功的替代 L1 Polygon、BSC 和 Avalanche，其每月存款人分別減少了約 42%、86% 和 95%。

然而，這一趨勢令人着迷的是，它對每個網絡內部的活動影響有限。盡管在此期間跨鏈存款有所下降，但我們看到這些網絡的活躍錢包數量僅略有減少。

值得考慮的第二個指標是 TVL 在不同網絡中的分布。我們強調，在衡量跨鏈活動時，只考慮 TVL 會描繪一幅相當具有誤導性的畫面，這僅僅是因為整個市場自 2021 年 11 月高點以來經歷了大規模下跌。重要的是不要從 TVL 中過度推斷，但仍有一些與跨鏈活動有關的信息值得思考。

上圖表明，在 2022 年 4 月以太坊網絡的主導地位跌至 50% 的低點後，過去幾個月 TVL 分布已基本流回以太坊生態系統。

雖然我們承認 Terra 的崩潰為以太坊重回主導地位發揮了重要作用，我們對臨時激勵所發揮的作用以及相應的流動性流向其他生態系統更感興趣。在這裏，我們回顧一下 Avalanche 和 Fantom 的激勵計劃、生態系統主導地位的相應增加以及各自的後果。

與 2021 年 “Avalanche Rush”（1.8 億美元的 DeFi 激勵計劃公告）之前相比，Avalanche 目前在 TVL 的份額上升了約 16 倍。然而，相對於 2 月份的歷史最高點，Avalanche 的主導地位仍然下降了約 50%。

某些 L2 的表現略好於替代 L1，Arbitrum 和 Optimism 的 TVL 份額保持在約 1.67% 和 1.50%。盡管令人印象深刻，但我們不能忽視潛在激勵計劃可能對其當前表現產生的影響。Optimism 已經推出了原生代幣，它可以引導用戶活動，然後也在战略上保持激勵措施，例如為未來的空投分配了額外的 14% 的供應。與此同時，圍繞潛 Arbitrum 代幣潛在空投的猜測引發了無數關於 “如何最好地交互以獲得更多的代幣空投” 的推特話題。

現在，真正重要的不是團隊激勵用戶參與，而是這些生態系統在沒有激勵的情況下能夠留住用戶的能力。隨着激勵計劃的推出，Optimism 活躍用戶在 7 月底左右飆升，並暫時超過了 Arbitrum 用戶數量。區塊鏈數據分析平臺 Messari 提供的證據表明 Optimism 用戶的增長在很大程度上是無機的，因為隨着生態系統激勵計劃的啓動，交易地址的數量減少了。

話雖如此，我們還必須注意，Arbitrum 和 Optimism 本質上是 L2，應該被視為以太坊生態系統的擴展。由於以太坊似乎在激勵措施最小的時期就成為了用戶聚焦點，因此 L2 TVL 有可能在長期時間內相對於替代 L1 更具粘性。

當前圍繞跨鏈的興奮被誤導了？

我們（作為一個社區）似乎接受了這樣一種信念，即應用程序必須是原生跨鏈的，以解決圍繞用戶鏈上體驗的關鍵痛點。雖然這種觀點可能有些道理，但我們還必須解決上述數據中呈現的另一種現實：迄今為止，在特定於資產類型（例如 BTC）之外似乎只存在非常有限的非激勵性跨鏈活動。用於吸引流動性的人為激勵措施在很大程度上決定了跨鏈的價值流動，並且似乎成為跨鏈基礎設施用戶的主要刺激因素。換句話說，跨鏈解決方案只是通過充當新興區塊鏈網絡引導流動性和僱傭資本從事投機行為的媒介，實現了產品與市場的契合。

當我們通過這個角度考慮問題時，我們不得不思考隨着行業的不斷成熟，如果出現了吸引流動性的替代方案，那么這些激勵性的跨鏈基礎設施是能夠繼續發揮作用，還是逐漸消失？作為最終抽象層的互操作性通常是加密愛好者所說的 “終局之战”，但正如數據顯示的那樣，多鏈世界並不意味着需要跨鏈。

有人可能會爭辯說，跨鏈基礎設施在實現更平等的網絡訪問發揮了關鍵作用，並且跨鏈 dApps 將對於解決 “用戶進入以太坊等擁塞網絡” 的金融障礙至關重要。這當然是公平的，但比較明顯的反駁是，一旦我們看到事務活動不可避免地從低效、低吞吐量的 L1s 遷移到 L2s，並最終遷移到分形縮放 L3s，這應該不是問題。假設是這種情況，那么跨鏈 dApps 將如何證明創建高度相互依賴的系統所帶來的潛在安全問題是合理的？

我們並不是否定原生可跨鏈 dApps 出現的可能性，也不否定互操作性網絡作為抽象層的潛力。

我們認為，要真正保證原生可跨鏈的 dApps 出現，替代 L1 上必須：（1）產生顯著的有機用戶吸引力，（2）用戶很少會希望移植到其他地方，（3）dApps 要在多個異構網絡上的運行。只有在這種情況下，第 1 點和第 3 點可以說是我們尚未在我們的行業中看到的事件，只有同時滿足這三點，我們才會客觀地需要原生可跨鏈的 dApps。

跨鏈基礎設施的作用

我們已經闡述了圍繞互操作性的想法，接下來讓我們深入研究我們認為在 dApps 中可行的通用跨鏈基礎設施的用例。

有一些類別對跨鏈 dApp 有意義，包括 DeFi、治理、NFT（與藝術品和收藏品有關）、遊戲和身份。

NFTs（藝術、收藏品和遊戲）

盡管 NFT 和 DeFi 的交叉顯示出了一些希望，但我們仍然對跨鏈給 NFT 帶來的附加功能持懷疑態度。NFT 的金融化也是當今跨鏈的一個很大程度上的顛覆——但許多改善用戶體驗的工具仍然缺失——這強化了我們對目前跨鏈替代方案的任何實質性探索是否值得的質疑。此外，與在其支持區域之外運行的包裹 NFT 相關的安全問題遠遠超過了將 Cryptopunk 移植到 Solana 上的新穎性。

治理

與我們對跨鏈 NFT 的懷疑一致，我們對治理持有類似的看法。直覺告訴我們，跨鏈治理可能僅限於原生跨鏈 dApps。此外，如果我們假設大多數協議將在長期內趨向於治理最小化，那么即使在原生跨鏈 dApps 中，跨鏈投票似乎也不是那么重要。

跨鏈治理可能有意義的一個場景是，不同 L1 的 DAO 正在尋求參與一些鏈上共同參與。這種情況不一定需要 DAO 及其投票系統本身是跨鏈的，而是需要促進這種交互的鏈上協調協議。

身份

回到我們衡量跨鏈 dApps 的原始框架，我們發現身份和聲譽是在所有現有垂直領域中最有希望的。多個網絡的並行發展增加了鏈上識別的復雜性，而我們多鏈世界的持續擴張只會進一步加劇這種情況。衆多項目、衆多平臺、衆多網絡的身份碎片化影響了跟蹤用戶趨勢和偏好的能力。統一身份解決方案的开發——可以在解決鏈上聲譽方面取得重大進展。這樣的探索可能會導致大量的復雜應用出現，從多鏈信用評級到社交數據聚合再到其他面向消費者的相關產品。

去中心化金融（DeFi）

除了身份之外，我們還看到 DeFi 的某些實例非常適合跨鏈（盡管存在風險）。假設用戶可能與多個獨立網絡進行交互，對 L1 原生資產的無需許可訪問對於創建最佳鏈上體驗至關重要。原生的跨鏈代幣互換和跨鏈流動性協議可以解決這一痛點，並允許用戶無縫穿梭在相鄰的區塊鏈生態系統，而無需依賴受信任的中介來訪問。

我們還看到收益聚合器有可能滿足我們之前框架中提到的要求。跨鏈收益聚合器將承載豐富的收益機會，這使得與跨鏈活動相關的風險對利益相關者來說是值得的。

跨鏈基礎設施的另一種價值驅動因素

一個不太經常討論的話題是跨鏈消息傳遞可以作為即將到來的區塊鏈模塊化時代的基礎設施。

Rollups 的出現使以太坊上的鏈上活動民主化，僅 Arbitrum 和 Optimism 上的交易活動就佔 10 月份以太坊交易量的 50% 以上。這個數據清楚地表明用戶活動向特定執行網絡的大規模遷移可能是不可避免的。隨着這些網絡上活動的增加以及开發人員要求對其執行環境具有更大的主權和可配置性，特定於應用程序的 Rollups 將是這一演變過程中的下一個階段。

目前建立在異構鏈之間的通用跨鏈協議可能會通過優化鏈間通信來充當多鏈生態系統中的 “高速公路”。

然而，當討論轉向維護跨多個Rollups 的可組合性時，就會出現圍繞模塊化生態系統的問題。由於缺乏本地通信協議，以太坊上的執行層本質上是異步的。Rollups 不共享狀態，並且 “生活” 在各種環境中的應用程序無法相互交互。盡管普遍的共識似乎是 “以太坊的模塊化是最終目標”，但網絡分層的碎片化可能會是一個不可忽視的問題，並將對开發人員和最終用戶的體驗產生負面影響。事實上，由於缺乏可組合性，我們甚至可能會看到以太坊上應用程序特定 Rollups（即 L2 和 L3）的指數採用受到極大阻礙。

為了保證各自 Rollups 的可組合性，具有多個執行層的區塊鏈需要部署其原生設計中可能缺少的通信協議。這就是我們看到跨鏈基礎設施，特別是通用消息傳遞，它們會在未來幾年對我們的行業做出了最大的風險調整貢獻的地方。

除此以外，統一執行環境的一個有趣方式還可能是讓通用消息傳遞協議繼承底層 L1 本身的安全假設，進而在結算層、互操作性協議和執行環境之間建立完全一致的模塊化堆棧。據我們了解，Eigen Layer 正在構建實現這一目標所需的解決方案，他們計劃使用一種稱為 “restaking” 的新機制來構建以太坊的信任層。通過實現共享的安全性，我們能夠根除與現有通用消息傳遞網絡相關的第三方信任假設。這個在加密經濟安全方面的突破很可能會催生出以太坊的第一個准原生通信協議。

隨着我們進入模塊化區塊鏈時代，我們對未來的發展感到興奮。