區塊鏈互操作性和橋接的現狀

2023-08-23 16:08:33

作者：Jacob Ko；編譯：火火/白話區塊鏈

隨着第 1 層、第 2 層和應用鏈數量的不斷增加，區塊鏈擁有安全、低成本和高效的相互通信方式比以往任何時候都更加重要。

在本文中，我們將介紹為什么互操作性很重要、它面臨的挑战以及當前的方法是什么。

1、區塊鏈的擴散

第一個公共區塊鏈比特幣於 2009 年推出。根據 DeFiLlama 的數據，自此之後的 14 年裏，公共區塊鏈出現了寒武紀大爆發，目前數量已達 201 個。雖然以太坊在鏈上活動中佔據主導地位，2021 年約佔總鎖定價值 (TVL) 的 96%；過去 2 年，隨着 BN Smart Chain (BSC) 和 Solana 等替代性第 1 層區塊鏈的推出，以及 Optimism、Arbitrum、zkSync Era、Starknet 和 Polygon zkEVM 等第 2 層區塊鏈的出現，這一數字下降至 59%。

據 DeFiLlama 稱，截至撰寫本文時，有超過 115 個基於 EVM 的鏈和 12 個以太坊 rollup / L2，並且由於各種原因，多個鏈上的活動趨勢將持續下去：

1）像 Polygon、Optimism 和 Arbitrum 這樣的主要 L2 很早就將自己定位為以太坊的擴展解決方案，籌集了大量資金，並將自己打造成廉價部署應用程序的簡單場所（去年，我們看到开發團隊構建的應用程序增長了 2,779％） Arbitrum 上 +1,499%，Optimism 上 +1,499%，Polygon 上 +116% — 盡管基數較小，約為 200–400 名开發人員）

2）不斷推出替代 L1 以針對特定需求進行優化。一些鏈針對更高的吞吐量、速度和結算時間進行了優化（例如 Solana、BSC），而另一些鏈則針對遊戲 (ImmutableX)、DeFi (Sei) 和傳統金融（例如門控 Avalanche 子網）等特定用例進行了優化

3）具有足夠規模和用戶的應用程序正在啓動自己的匯總或應用程序鏈，以獲取更多價值並管理網絡費用（dydx）；和

4）一些框架、SDK、工具包和“Rollup 即服務”提供商已進入市場，使任何項目都可以輕松地以最小的技術提升啓動自己的 Rollup（例如 Caldera、Eclipse、Dymension、Sovereign、Stackr）、AltLayer、Rollkit）

我們生活在一個多鏈、多層的世界。

2、互操作性的重要性日益增加

L1、L2 和應用鏈的激增凸顯了互操作性的重要性，即區塊鏈相互通信的能力和方式；在它們之間轉移資產、流動性、消息和數據。

正如Connext所建議的，區塊鏈互操作性可以分為三個部分：

1）傳輸：消息數據從一個鏈傳遞到另一個鏈的地方

2）驗證：證明數據的正確性（通常涉及證明源鏈的共識/狀態）；和

3）執行：目標鏈對數據執行某些操作

來源：消息橋接堆棧改編自Connext

能夠在鏈之間轉移資產和流動性的好處很簡單——它允許用戶在新的區塊鏈和生態系統中探索和交易。他們將能夠利用新區塊鏈的優勢（例如，在費用較低的第 2 層上進行交易或交易）並發現新的利潤豐厚的機會（例如，訪問其他鏈上收益率更高的 DeFi 協議）。

傳輸消息的好處在於解鎖一整套跨鏈用例，而無需移動其原始資產。從鏈 A（源）發送的消息觸發鏈 B（目標）上的代碼執行。例如，鏈 A 上的 dapp 可以將有關用戶資產或交易歷史的消息傳遞給鏈 B，然後允許他們參與鏈 B 上的活動，而無需移動任何資產，例如

1）在B鏈上借款並使用A鏈上的資產作為抵押

2）以低成本匯總方式參與社區福利（例如鑄造新的 NFT 系列、領取活動門票和商品），而無需將其 NFT 轉移到鏈 A 上

3）利用他們在一條鏈上建立的去中心化 ID 和鏈上歷史記錄來參與 DeFi 並在另一條鏈上獲得更好的利率

3、互操作性的挑战

盡管互操作性帶來了許多好處，但它面臨着許多技術挑战：

1）首先，區塊鏈之間通常不能很好地通信：它們使用不同的共識機制、密碼學方案和架構。如果您的Token位於鏈 A 上，那么使用它們購买鏈 B 上的Token並不是一個簡單的過程。

2）其次，在驗證層，互操作性協議的可靠性僅與選擇用於驗證所傳遞的消息確實合法且有效的驗證機制一樣好。

3）第三，為开發人員提供多個構建位置會導致應用程序失去可組合性，而可組合性是 web3 中的關鍵構建塊。這意味着开發者無法輕松組合另一個鏈上的組件來設計新的應用程序並為用戶釋放更大的可能性。

4）最後，大量的鏈意味着流動性變得分散，從而降低參與者的資本效率。例如，如果您向鏈 A 上的池提供流動性以獲取收益，則很難從該交易中獲取 LP Token並將其用作另一個協議中的抵押品以產生更多收益。流動性是 DeFi 和協議活動的命脈——鏈越多，它們就越難蓬勃發展。

目前存在一些互操作性解決方案來解決其中一些問題，那么目前的情況如何？

4、互操作性的現狀

如今，跨鏈橋是跨鏈交易的主要促進者。目前有超過110 多個橋，它們具有不同級別的功能，並在安全性、速度和可支持的區塊鏈數量方面進行權衡。

正如 LI.FI 在其綜合Bridging 101 文章中所述，有幾種不同的橋接類型：

1）包裝和鑄造橋- 在多重籤名中保護鏈 A 上的Token，並在鏈 B 上鑄造相應的Token。理論上，包裝的Token應該與原始Token具有相同的價值，但它們的價值只有在橋安全的情況下才有效— 即，如果橋被黑客攻擊，那么當用戶嘗試從鏈 B 橋接到鏈 A 時，就無法將包裝的Token交換回其中（門戶、多鏈）

2）流動性網絡——各方在鏈的任一側提供Token流動性以促進跨鏈交換（例如Hop、Connext Amarok、Across）

3）任意消息傳遞橋— 可以傳輸任何數據（Token、合約調用、鏈的狀態），例如 LayerZero、Axelar、Wormhole

4）特定用例橋（例如穩定幣和 NFT 橋）在將穩定幣/NFT 釋放到鏈 B 之前在鏈 A 上進行銷毀

這些橋梁使用由不同受信任方和激勵措施支撐的不同信任機制來確保安全，：

1）Team Human依靠一組實體來證明交易的有效性；

2）Team Economics依靠一組帶有質押抵押品的驗證者來抑制不良行為，這些驗證者面臨着大幅處罰的風險。僅當不當行為的經濟利益低於削減懲罰時，這才有效

3）團隊博弈論將跨鏈過程中的各種任務（例如檢查交易有效性；中繼）分配給不同的各方

4）Team Math執行鏈上輕客戶端驗證，利用零知識技術和簡潔的證明來驗證一條鏈上的狀態，然後再在另一條鏈上釋放資產。這最大限度地減少了人際互動，並且設置起來技術上很復雜

最終，信任機制的範圍從人類到具有經濟激勵的人類到基於數學的驗證。這些方法並不是相互排斥的——在某些情況下，我們看到一些方法被組合起來以增強安全性——例如，LayerZero 的基於博弈論的橋將 Polyhedra（依靠 zk 證明進行驗證）作為其網絡的預言機。

迄今為止，橋梁的表現如何？

到目前為止，橋梁已經促進了大量資本的轉移——2022 年 1 月，橋梁的 TVL 達到了 600 億美元的峯值。由於面臨如此多的資本，橋梁已成為漏洞利用和黑客攻擊的主要目標。僅 2022 年，多重籤名密鑰泄露和智能合約漏洞就造成了 2.5b 美元的損失。每年 4% 的資本損失率對於金融體系的繁榮和吸引更多用戶來說是站不住腳的。

攻擊在 2023 年持續進行，多鏈地址被盜走 1.26 億美元（代表 Fantom 橋的 50% 和 Moonriver 橋資產的 80%），同時他們的首席執行官一直控制着他們的“多重籤名”的所有密鑰。 '。在這次黑客攻擊發生後的幾周內，Fantom 上的 TVL（跨多鏈橋接了大量資產）下降了 67%。

歸根結底，一些最大的橋接漏洞和後續後果都歸結為多重籤名漏洞（Ronin 6.24 億美元、Multichain 1.263 億美元、Harmony 1 億美元），凸顯了所採用橋接信任機制的重要性。

擁有少量（如Harmony）、分組（如Ronin）或單一（如Multichain）的驗證者集合是導致其中一些漏洞的關鍵原因 —— 但攻擊可以從多個途徑進行。在2022年4月，美國聯邦調查局（FBI）、網絡安全與基礎設施安全署（CISA）和美國財政部聯合發布了一份網絡安全咨詢通知，突出了朝鮮國家贊助的Lazarus Group使用的一些战術。