ZK-RaaS網絡Opside推出NCRC協議，允許無需信任的原生跨Rollup通信

2023-08-22 16:08:29

TL; DR

Opside 的 NCRC（ Native Cross Rollup Communication）協議提供了一種無需信任的 Rollup 互操作性解決方案。NCRC 協議並不是在各個 Rollup 上額外添加一個第三方橋，而是在系統層面改造了 ZK-Rollup 自帶的 bridge（native bridge），從而直接使用各個 ZK-Rollup 的 native bridge 來實現跨 Rollup 通信。這樣的做法更加簡潔和徹底，既繼承了 native bridge 絕對的安全性，也避免了第三方橋所帶來的系統復雜度和信任成本。

NCRC 已在測試網上线，用戶可以直接體驗。

為什么我們需要無需信任的跨 Rollup 通信？

Rollup 能夠顯著提高區塊鏈網絡的可擴展性、降低交易成本並提高整體效率，它們受到越來越多的關注和使用。Opside 為Web3應用提供 ZK-RaaS 服務，任何开發者都可以通過 Opside Rollup Launchbase 創建自己的 Rollup。在這個多 Rollup 的時代裏，我們預計會有越來越多的 Rollup 共存，因此不同的 Layer 2 之間的無縫互操作性變得至關重要。目前，Rollup 之間運作相對孤立，缺乏實時的跨鏈通信和資產互通。這種隔離導致了碎片化的格局，其中資產在特定的 Rollup 內被隔離，限制了它們在不同網絡之間的自由流動和利用。

缺乏高效的跨 Rollup 通信不僅限制了各個 Rollup 的潛力，還影響了整體用戶體驗。用戶在嘗試在 Rollup 之間轉移資產或執行跨鏈交易時面臨繁瑣而耗時的流程。這種次優的體驗削弱了 Rollup 的吸引力，並在一定程度上阻礙了二層擴展方案的廣泛採用。

目前的跨 Rollup 橋接方案大部分是在 Rollup 鏈上部署新的一套跨鏈合約，然後通過多鏈流動性激勵機制來提供資產的跨鏈。這些方案並不是通用的消息跨鏈，同時帶來了中心化和信任的風險。

為了釋放多 Rollup 時代的全部潛力，迫切需要一種無需信任的通用的跨 Rollup 通信協議。

Opside 的解決方案: Native Cross Rollup Communication

實際上，每一個 ZK-Rollup 都自帶一個L1<>L2的 bridge，我們稱之為 Native bridge。與第三方 bridge 採用流動性方案不同，Native bridge 是唯一的“mint-burn”跨鏈機制。它由零知識證明來保證安全性，同時也是無需信任的。一個 Rollup 上所有的資產，都來自 native bridge 的 deposit 交易，同時也都由 native bridge 來提供最終的安全性背書。

我們堅信奧卡姆剃刀原理，“如無必要，勿增實體（Entities are not to be multiplied beyond necessity.）”。第三方橋擁有更加便宜和快捷的跨鏈體驗，但也帶來了更多的信任成本和安全風險。前不久的 Multichain 事件，就是一個案例。因此，在一开始， Opside 的跨 rollup 通信的靈感就簡單得出奇：直接使用 native bridge 來實現多 rollup 互操作性，而不是新增一個第三方的橋。 這就有了現在的 NCRC（Native Cross Rollup Communication）協議。

NCRC 的前提條件

多個 Rollup 之間實現 NCRC 需要滿足以下 2 個前提條件：

這些 Rollup 屬於 ZK-Rollup 類型
這些 Rollup 在相同的L1上

滿足以上 2 個條件的 ZK-Rollups，在理論上，擁有和L1一樣的安全性。同樣地，這些 Rollup 之間的 native bridge 的安全等級是一樣的，且無需信任對方。所有的 NCRC 交易都是被 validity proof 所驗證的，這也是 NCRC 的安全性保證的根本來源。

Rollup Recognition Contract（RRC）

截至 2023 年 8 月，已經有多個 ZK-Rollups 主網上线了，包括 Polygon zkEVM、zkSync Era、 Linea 等。然而，這些 ZK-Rollups 之間是獨立不相關的，用戶的資產也因此碎片化。造成這種問題的根本原因在於，它們在L1（以太坊主網）上的合約是不相關的。它們感受不到對方的存在，更無法實現原生 Rollup bridge 的直接通信。

因此，我們要做的第一步，是在L1上部署一個特殊的合約，來讓 Rollup 互相發現和識別。我們稱之為 RRC（Rollup Recognition Contract）。RRC 負責管理所有參與 NCRC 的 ZK-Rollups，包括 Rollup 的新增、暫停、退出等。RRC 中的每個 Rollup，都會有一個專屬的 Rollup ID，L1的 ID 則固定為 0 。

Rollup 上的地址在 native bridge 發起跨 Rollup 交易時，可以指定目標的 Rollup ID：

如果 Rollup ID 為 0 ，則表示把消息跨到L1，例如 withdrawal
如果 Rollup ID 不為 0 ，則表示要把消息跨到其他 Rollup

Opside 將在每一個L1 層都部署了一個 RRC 合約，並允許對應的 ZK-Rollup 無需許可地加入或者退出。這個 RRC 合約將用於維護各個 Rollup ID 對應的 Rollup 信息，包括L1上的 bridge 合約地址等。值得一提的是，RRC 合約只是負責提供數據檢索服務，不會跟跨鏈資產產生直接聯系。

兼容 native bridge 的 smart contract 與 service

一般來說，一個 Rollup 的 native bridge 分成 3 個模塊：L1上的 bridge 合約、L2上的 bridge 合約，以及一個 bridge service 負責傳遞信息。NCRC 協議在底層復用了這些模塊，並在其基礎上做了更高級的封裝。主要的改動如下：

L2上的 bridge 合約：在保留原有方法的基礎上，添加了新的 bridgeAsset 方法，允許用戶在 destinationNetwork 參數中指定目標 Rollup 的 ID
L1上的 bridge 合約：封裝一個新方法來處理新 bridgeAsset 方法的跨鏈消息。bridge 合約會在 RRC 合約中根據 Rollup ID 尋找到目標 Rollup 的信息，並將跨鏈資產轉移到目標 Rollup 的 bridge 合約中。跨鏈資產在那裏被 deposit 到目標 Rollup
bridge service：負責傳遞信息，並向用戶收取跨 Rollup 交易的手續費

當一個 Rollup 完成以上 NCRC 相關的兼容適配之後，就可以將該 Rollup 注冊到 RRC，從而加入原生跨 Rollup 通信網絡。

原生跨 Rollup 交易的流程

對於用戶來說，NCRC 的操作方式和 rollup 的 native bridge 是完全一致的。用戶在 Rollup 1 上發起到 Rollup 2 的跨鏈交易，整個流程將自動完成，包括以下步驟：

首先，跨 Rollup 交易發起者 User 1 在 Rollup 1 上調用 native bridge 的 bridgeAsset 方法，發起跨鏈交易。該交易中的 destinationNetwork 參數被設置為 Rollup 2 的 Rollup ID。這個 Rollup ID 將被用於檢索對應的 L1 層橋合約地址。若 Rollup ID 為 0 ，則代表目標網絡為L1。

接着，這筆交易被 Rollup 1 的 sequencer 1 打包。跨 rollup 交易的費用，由交易發起者 User 1 承擔，並支付給所在的 Rollup 1 的 sequencer 1 。Rollup 1 的 Bridge service 將跨鏈資產先轉移到在 L1中的 Rollup 1 橋合約。此時 Rollup 1 和L1分別完成了資產的 burn 操作與 release 操作。

為了完成資產的跨 Rollup 轉移，Rollup 1 的 Bridge 服務調用 RRC 合約來查詢參數 destinationNetwork 對應的目標 Rollup 2 信息，從而獲取到 Rollup 2 在 L1 層的橋合約地址。然後，Rollup 2 的橋合約將直接接管這些資產，並通過 bridgeAsset 方法將資產映射到 Rollup 2 中。

最終，這筆交易在成功打包並生成證明後，會被 Rollup 2 的 Bridge 服務執行 claimAsset 操作。最終，Rollup 1 發出的跨鏈資產安全地到達 Rollup 2 指定的地址。

值得一提的是，在整個跨鏈過程中，用戶的資產流經：Rollup 1 -> Rollup 1 在L1的橋合約-> Rollup 2 在L1的橋合約-> Rollup 2 。也就是說，用戶的資產沒有經過任何第三方協議，而是復用了 Rollup 自帶的 native bridge，整個流程都是安全且無需信任的。

當用戶在 Rollup 1 上執行跨鏈操作，選擇 Rollup 2 作為目標，技術流程實際上涉及 Rollup 1、L1 以及 Rollup 2 這三者。然而，用戶在此過程中並不需要感知 L1 的存在，他們的體驗只是從 Rollup 1 直接跨到了 Rollup 2 。背後的實際情況是跨鏈資產在 L1 中進行了 2 次橋接操作，使得用戶感受到的是 Rollup 1 到 Rollup 2 的無縫連接。在這個過程中，L1 上的操作將自動處理，用戶不需要有其他的操作。對用戶而言，他們所在的當前 Rollup 可以實現向 L1 和任意其他 Rollup 進行跨鏈操作。這種設計使得用戶體驗更加流暢，同時隱藏了底層復雜性。