解析 Tokenbridge 工作原理及如何保證可靠性和安全性_BRI

前段時間，AxieInfinity的底層區塊鏈網絡RoninNetwork失竊6億美金，直到用戶無法從跨鏈橋RoninBridge提款后盜竊案才被發現。跨鏈橋的資產安全問題再次引發熱議。

事后，SkyMavisCOOAlexsanderLarsen表示，“RoninBridge被攻擊不是因為智能合約存在漏洞，而與社會工程和人為錯誤有關”。AxieInfinity的投資方AnimocaBrands聯合創始人YatSiu曾在采訪中提到，“如果一座橋梁能夠鑄造代幣，那它就像鑄造機一樣……橋梁是權威，但如果它們設計不當或存在漏洞，就會對生態系統構成巨大風險。”

本文我們具體聊聊Tokenbridge的工作原理以及如何保證可靠性和安全性。

一、Tokenbridge的特性和模型

在ethereum生態中，tokenbridge允許用戶在兩條鏈上傳輸數據，并且提供了快速和安全的鏈接。tokenbridge作為主鏈和側鏈之間的橋梁，對于資產和數據的轉移起到了決定性的作用。

Delphi Digital: DAI儲蓄率提高至8%將使Maker的預計年利潤從8400萬美元減少到4100萬美元:金色財經報道，Delphi Digital發布文章稱，MakerDAO最近將DAI儲蓄率提高至 8%，這種擴張帶來了重大的財務影響。由于 DSR 目前定為 8%，Maker 的年度成本預計為 5400 萬美元。因此，這將使 Maker 的預計年利潤從 8400 萬美元/年減少到 4100 萬美元/年。盡管如此，它可以被視為重新點燃 DAI 需求的獲客成本。與美國國庫券相比，增強版 DAI DSR 提供??了一種有吸引力的鏈上替代方案。鑒于其較高的收益率，DSR 利用率有可能穩定在 35% 以下，與當前國庫券 5.5% 的利率基準保持一致。這一戰略舉措旨在推動 Maker 的發展，并為 Maker SubDAO 的引入奠定基礎，旨在增加 DAI 和 MKR 代幣的需求和實用性。[2023/8/11 16:18:49]

1.鏈與網絡的定義

Native：本地鏈是一個快速并且便宜的網絡，所有收集validator的bridge操作都在native這一側執行。

幣安在哈薩克斯坦推出受監管的數字資產平臺:金色財經報道，幣安宣布在哈薩克斯坦推出本地數字資產平臺。此前，幣安于去年10月獲得了AIFC金融服務管理局(AFSA)的許可，可以在阿斯塔納國際金融中心(AIFC)管理數字資產平臺并提供托管服務。

永久許可證還使幣安獲得了哈薩克斯坦受監管平臺的地位。新交易所將被授權提供兌換和轉換服務、法定貨幣的存取款、加密資產的托管和交易所交易。[2023/6/21 21:52:41]

Foregin：這邊可以是任何鏈，但通常是指以太坊的主網。

ERC20：在ERC20-ERC20bridge模式中，ERC667作為ERC20的實現可以在NativeSide端被創建和銷毀。

2.BridgeModes

bridge可以被配置成多種網絡方式。當前支持的方式包括Native-to-ERC20?模式，ERC20-to-ERC20模式，ERC20-to-Native模式和AMB模式。

ERC20toERC20：?兼容的ERC20token被鎖在foreignnetwork，同時在native邊創建erc20token；當從navtive向foregin轉移時，erc677token被銷毀，erc20token被unlock。

Litentry宣布推出身份管理工具IdentityHub Alpha:4月6日消息，Litentry宣布推出IdentityHub Alpha，其將隱私和安全放在首位的身份管理工具。IdentityHub (IDHub) Alpha使用戶能夠鏈接他們的身份、維護信任評分并生成可驗證的憑證，以控制對區塊鏈應用程序的訪問和數據共享。[2023/4/6 13:48:23]

ERC20toNative：coins被鎖在foregin邊，同時在native邊創建erc20token。xDai用的是這種模式。

AMBBridge：在兩個鏈之間可以傳遞任意的數據。例如，允許傳輸nfttoken以及它們的metadata。

3.Bridge?Components

bridge也包括一些組件，內容如下：

tokenbridge：監聽事件，發送交易去授權資產傳輸；

bridgeuiapplication：在鏈之間傳輸tokens和coins的dappgui工具；

Polygon發布名為Polygon ID的Web3身份識別服務:金色財經報道，Polygon發布了名為Polygon ID的Web3身份識別服務，該服務將允許基于區塊鏈的應用程序在不泄露個人信息的情況下驗證用戶憑證。該產品可以驗證區塊鏈應用程序的用戶數據，同時維護鏈上隱私；它使用零知識證明，可以在對數據進行加密和對驗證方隱藏的同時驗證數據。

Polygon Labs的核心開發人員已將這種身份工具包技術集成到Polygon zkEVM中，預計將于本月晚些時候推出。[2023/3/2 12:37:22]

bridgemonitor：?檢查余額和未處理的events的工具；

bridgedeploymentplaybooks：可選的playbook。對于遠程部署，可以管理tokenbridge的配置；

bridgesmartcontract：管理bridge的validator，收集簽名和確認資產傳遞和丟棄。

為了方便理解，我們看一個usercase：

昆山發布《元宇宙產業創新發展行動計劃（2022-2025）》:金色財經報道，蘇州昆山市政府官方網站發布《昆山市元宇宙產業創新發展行動計劃（2022-2025）》。根據《行動計劃》，到2025年，昆山將建成15項以上典型應用場景項目，培育5家以上具有國際競爭力的領軍企業、100家以上元宇宙“專精特新”中小企業。此外，昆山將打造一個元宇宙總部基地，建設兩個元宇宙公共服務平臺，即創新中心和體驗中心，到2025年元宇宙相關產業規模達到1000億元。[2022/11/13 12:56:50]

這個ERC20-to-ERC20模式的tokenbridge，展現了用戶如何在主鏈和側鏈直接相互轉賬。具體流程如下：

1.用戶通過交易所購買了需要的tokens；

2.用戶把購買的token鎖在foreginbridge的智能合約里面，同時這個event會通過tokenbridge進行傳遞，在nativebridgecontract中會創建erc677標準的token，同時發送到用戶賬號上；

3.用戶通過sidechain提供的dapp，使用dapp；

4.用戶想把sidechain的資產轉移回主鏈，通過燃燒erc677的token，tokenbridge把消息傳遞到foreignbridgecontract，智能合約解鎖token；

5.用戶把解鎖后的token，通過交易所賣掉。

tokenbridge的基本定義，概念，流程都介紹完成了，那么如何去管理一個tokenbridge呢？包括對于tokenbridge的升級，維護，配置等等。這里就需要介紹tokenbridge中的角色。

二、TokenBridgeRoles

tokenbridge上的管理員負責bridge的安全，升級和智能合約的部署。管理員的操作都是通過多簽名來確保安全的。???

AdministrativeGroupsandRoles

管理員負責管理bridge的智能合約，并負責validator的管理。管理員分為以下三個組：

1.GroupA-負責管理validator的集合

添加或者刪除validators；對于validators設置最小所需要的簽名數量。?2.GroupB-負責管理bridge的參數

對于user和validators設置每日限制；設置每個transaction的min和max的限制；設置gasprice的fallback；設置終止閾值。?3.GroupC-管理升級

智能合約的升級；解鎖funds。

ValidatorsRoles

提供100%的正常時間用于傳遞transactions；

在nativeside監聽UserRequestForSignatures的事件，并簽署一個批準對于傳遞的資產在foreignside；在nativeside監聽CollectedSignatures。一旦收集到了足夠的簽名，傳輸所有收集到簽名給foreginside；在foreignside監聽UserRequestForAffirmationorTransfer事件并對于資產從foregin到native，發送一個準許給nativeside。validator的主要作用一方面是監聽兩邊的時間，另外一方面對于交易的傳遞做校驗和傳遞。

Ronin被盜事件中，攻擊者就是通過控制驗證節點的方式盜取資產。Ronin鏈有9個驗證節點，存、取加密資產需要9個驗證者簽名中的5個。攻擊者設法控制了SkyMavis的4個Ronin驗證器，另一個被控制的是由AxieDAO運行的第三方驗證器。SkyMavis是AxieInfinity的開發商。

了解了跨鏈橋的工作機制后，對于如何規避Ronin事件類似的跨鏈橋安全問題的再度發生，從社會工程的角度，我們有以下幾點思考：

跨鏈橋項目要關注簽名驗證節點的安全性，確保敏感信息安全存儲；如果跨鏈橋項目的簽名是在線下進行的，網絡必須更新簽名的安全策略，關閉相關的服務模型，同時要考慮簽名賬戶地址被泄漏的風險；驗證簽名不僅要采取多重簽名的方式，還要確保多簽事實上屬于執行隔離，簽名內容的驗證過程必須獨立進行。

UserRoles

這里就不做過多解釋了，主要就是在主鏈和側鏈之間發起資產傳遞的請求。

三、Component-Monitor

tokenbridgemonitor的主要作用是識別tokenbridgeoracle過程中出現的數據不一致和異常情況。monitor從tokenbridgecontract獲取數據以及bridge中的transation，分析他們的健康狀態，并通過Json的數據格式展現出來。

四、總結

我們從另外一個視角分享了sidechain和mainchain的關系，在兩條鏈中資產和數據的傳輸是通過tokenbridge來保證的：

tokenbridge通過權限角色模型并借助多簽的方式，管理bridge的角色和配置；validators負責兩邊transaction的確認和傳輸；monitor負責監控數據的一致性和異常情況。但是這也暴露了一個問題，tokenbridge的管理權限在admin手中，而admin使用是通過多簽的方式保證安全的，是一種弱中心化的管理方式。所以，對于admin私鑰安全性的管理就成為整個tokenbridge最核心的安全問題。

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Luna