一文詳解「區塊鏈橋」：橋設計的優缺點及當前橋景觀_ETH

經過多年的研究和發展，我們終于形成了一個多鏈的市場結構。目前有超過100個活躍的公共區塊鏈，其中許多都有自己獨特的應用程序、用戶、地理位置、安全模型和設計權衡。不管相信與否。現實是宇宙趨向于熵，這些網絡的數量很可能在未來繼續增加。這種類型的市場結構需要這些不同的網絡之間的互操作性。許多開發商已經意識到這一點，去年區塊鏈橋的數量激增，試圖統一日益分散的景觀。截至撰寫本文時，已有40多個不同的橋項目。

截至2021年9月8日;說明性的/不全面的在這篇文章中將:解釋為什么橋很重要概述各種橋設計及其優缺點提供當前橋景觀的概述描述未來的橋可能會是什么樣子互操作性解鎖創新

隨著單個生態系統的發展，它們會發展自己獨特的優勢，如更高的安全性、更快的吞吐量、更便宜的交易、更好的隱私、特定的資源供應(如存儲、計算、帶寬)以及區域開發人員和用戶社區。橋是重要的，因為它們使用戶能夠訪問新的平臺，協議能夠相互操作，開發人員能夠協作構建新產品。更具體地說，它們使：提高現有加密資產的生產率和效用

橋使現有的加密資產能夠移動到新的地方，做新的事情。例如：將DAI發送到Terra以在Mirror上購買合成資產或在Anchor上賺取收益將TopShot從Flow發送到ETH作為NFTfi的抵押品使用DOT和ATOM作為抵押，向Maker申請DAI貸款為現有協議提供更強大的產品功能

橋擴展了協議能夠實現的設計空間。例如：Yearn在Solana和Avalanche上進行流動性挖礦ETH和Rarible協議的跨鏈共享訂單IndexCoop的權益證明指數為用戶和開發人員解鎖新特性和用例

幣安：已與Tether、Circle等聯系，希望在幣安上擴大對穩定幣原生版本的支持:5月26日消息，幣安發推稱，為了提高用戶安全，已與 Tether、Circle 等聯系，希望在幣安上擴大對穩定幣原生版本的支持，很快會有更新。[2023/5/26 9:44:16]

橋為用戶和開發者提供了更多的選擇。例如：Optimism、Arbitrum和Polygon在DEX上套利SUSHI價格使用BTC支付Arweave的存儲費用在Tezos上為NFT加入PartyBid橋101

在抽象層面上，可以將橋定義為在兩個或多個區塊鏈之間傳輸信息的系統。“信息”可以指資產、合約調用、證明或狀態。大多數橋設計有幾個組成部分：監控：通常有一個參與者(“oracle”、“validator”或“relayer”)監控源鏈上的狀態。消息傳遞/中繼：參與者接收到事件后，需要將信息從源鏈傳輸到目標鏈。共識：在某些模型中，監控源鏈的參與者之間需要共識，以便將信息轉發到目標鏈。簽名：參與者需要對發送到目標鏈的信息進行加密簽名，可以單獨簽名，也可以作為閾值簽名方案的一部分。橋大致有四種類型，每一種都有其優缺點：特定于資產：唯一目的是從外部鏈提供訪問對特定資產的橋。這些資產通常是由基礎資產以托管或非托管方式完全擔保的“包裝”資產。BTC是最常見的與其他鏈連接的資產，僅在ETH上就有7個不同的橋。這些橋是最容易實現，并享受流動性飛輪，但其功能有限，需要在每個目的地鏈上重新實現。例子包括wBTC和Arweave。特定鏈：兩個區塊鏈之間的橋，通常支持在源鏈上鎖定和解鎖代幣以及在目標鏈上創建任何包裝資產的簡單操作。由于有限的復雜性，這些橋通常可以更快地上市，但也不容易擴展到更廣泛的生態系統。一個例子是Polygon的PoS橋，它允許用戶將資產從ETH轉移到Polygon，反之亦然，但僅限于這兩個鏈。特定于應用程序：提供訪問兩個或多個區塊鏈的應用程序，但僅用于該應用程序內。應用程序本身得益于更小的代碼庫;不是在每個區塊鏈上都有整個應用程序的獨立實例，而是在每個區塊鏈上都有更輕的、模塊化的“適配器”。實現了適配器的區塊鏈可以訪問它所連接的所有其他適配器，因此存在網絡效應。缺點是很難將該功能擴展到其他應用程序(例如，從借貸到交換)。例如CompoundChain和Thorchain，它們分別為跨鏈借貸和交換構建單獨的區塊鏈。泛化：一種專為跨多個區塊鏈傳輸信息而設計的協議。這種設計具有很強的網絡效應，因為O(1)復雜性——一個項目的單一集成使它可以進入橋內的整個生態系統。缺點是，一些設計通常會權衡安全性和去中心化以獲得這種擴展效應，這可能會對生態系統產生復雜的意想不到的后果。IBC就是一個例子，它用于在兩個異構鏈(具有最終保證)之間發送消息。

Arbitrum：交易費用盈余收入發送到DAO，Arbitrum DAO已累積約3352ETH收入:5月10日消息，Arbitrum 發推稱宣布，Arbitrum 將交易費用產生的所有盈余收入發送到各自 DAO，Arbitrum One 上的所有用戶在網絡上進行交易時都需要付費。費用分為兩部分： 1、L1 費用用于支付以太坊上的費用。2、支付 Arbitrum 費用的 L2 費用。多余的 L1 費用和所有 L2 費用會在發送到 DAO 之前在鏈上累積，L1 費用的很大一部分留給了 Sequencer，Sequencer 累計退款約為 5,954 ETH。L1 費用中的所有剩余資金都被視為盈余，目前 L1 盈余約為 582 ETH，可以由 DAO 收取。L2 基礎費用已累計約 1,308 ETH，可以由 DAO 收取；L2 盈余費用已累計約 1,462 ETH，可以由 DAO 收取。Arbitrum DAO 總計已累積約 3352 ETH 的收入，Sequencer 將退還約 5,954 ETH，這是將所有數據發布到以太坊網絡的成本。[2023/5/10 14:53:55]

截至2021年9月14日此外，根據用于驗證跨鏈交易的機制，橋的設計大致有三種類型：外部驗證器和聯合

通常有一組驗證器監控源鏈上的“郵箱”地址，并在達成一致意見后在目標鏈上執行操作。資產轉移通常是通過在郵箱中鎖定資產并在目標鏈上鑄造等量的資產來完成的。這些驗證器通常使用單獨的代幣作為安全模型。

數據：CME的以太坊期權交易量創自成立以來的最高水平:金色財經報道，數據顯示，以美元計算的比特幣和以太坊衍生品交易量在 2 月份繼續攀升，比特幣的期貨和期權交易量增長了約 13%，以太坊的期貨和期權交易量分別增長了 2% 和 30%。在監管火爆的背景下，現貨交易量繼續上升，這一增長是在這一背景下發生的。??上個月所有交易所的比特幣期貨交易量為 7910 億美元，高于 1 月份的 6970 億美元，并且連續第三個月上升。期權從 177 億美元增至約 200 億美元。?

此外，CME 的以太坊期權交易量達到自去年8月成立以來的最高水平，?1月份銷量飆升，這種勢頭延續到 2 月份。評論員推測，在 FTX 崩潰后，機構加密貨幣交易員正在避開不受監管或半監管的平臺。[2023/3/8 12:48:30]

外部驗證器或聯合系統的高級說明輕客戶端和中繼

參與者監控源鏈上的事件，并生成關于該鏈上記錄的過去事件的加密包含證明。然后，這些證明和區塊頭一起被轉發到目標鏈上的合約(即“輕客戶端”)，該合約隨后驗證某個事件被記錄，并在驗證后執行一個動作。需要一些參與者來“中繼”區塊頭和證明。雖然用戶可以“自我中繼”交易，但確實存在一個活躍性假設，即中繼器將持續轉發數據。這是一個相對安全的橋設計，因為它保證去信任的有效交付，不需要把信任放在中介實體，但它也是資源密集型的，因為開發人員必須建立一個新的智能合約目標鏈上每一個新的解析狀態證明從源鏈，驗證本身就是gas集中。

Astar宣布其WASM智能合約賞金提案已獲得批準:金色財經報道，Astar表示，其WASM智能合約賞金提案已獲得批準，團隊聯盟將鼓勵、促進、采用和開發Polkadot平行鏈上的Web Assembly智能合約。[2023/3/5 12:42:44]

輕客戶端和/或中繼系統的高級圖示流動性網絡

這類似于點對點網絡，其中每個節點都充當一個“路由器”，持有源鏈和目的鏈資產的“清單”。這些網絡通常利用基礎區塊鏈的安全性；通過使用鎖定和爭議機制，可以保證路由器不會帶走用戶的資金。正因為如此，像Connext這樣的流動性網絡對于那些轉移大量價值的用戶來說可能是一個更安全的選擇。此外，這種類型的橋可能最適合跨鏈資產轉移，因為路由器提供的資產是目的鏈的原生資產，而不是相互不能完全替代的衍生資產。

流動性網絡的高級說明人們也可以從這個角度來看待當前的橋景觀：

截至2021年9月14日需要注意的是，任何給定的橋都是雙向通信通道，在每個通道中可能有獨立的模型，這種分類不能準確地代表混合模型，如Gravity、Interlay和tBTC，因為它們都在一個方向上有輕客戶端，在另一個方向上有驗證器。另外，可以根據以下幾個因素來大致評估橋的設計：安全性：信任和活躍假設、對惡意參與者的容忍度、用戶資金的安全性和反身性。速度：完成交易的延遲，以及最終保證。在速度和安全之間常常需要權衡。連接性：為用戶和開發人員選擇目標鏈，以及集成額外目標鏈的不同難度。資本效率：圍繞確保系統安全所需的資本和轉移資產的交易成本的經濟學。狀態性：能夠轉移特定資產、更復雜的狀態和/或執行跨鏈合約調用。綜上所述，我們可以從以下角度來看待這三種設計的優劣：此外，安全性是一個范圍，我們可以大致將其歸類為：無信任：橋的安全性等于它所橋接的基礎區塊鏈的安全性。在對基礎區塊鏈的共識級攻擊之外，用戶的資金不會丟失或被盜。也就是說，實際上沒有什么是無信任的，因為所有這些系統在其經濟、工程和密碼組件(例如，沒有代碼錯誤)中都有信任假設。保險：惡意行為者能夠竊取用戶資金，但對他們來說，這樣做可能是無利可圖的，因為他們被要求提供抵押品，并在錯誤或不當行為的情況下被削減。如果用戶的資金損失了，他們將通過削減抵押品進行補償。保稅：類似于保險模型(即參與者在游戲中有經濟利益)，除非用戶在錯誤或不當行為的情況下不能收回資金，因為被削減的抵押品可能會被銷毀。擔保型和保險型的抵押品類型都很重要；內源性抵押品(即抵押品是協議代幣本身)風險更大，因為如果橋接失敗，代幣價值可能會崩潰，這進一步降低了橋的安全保障。可信：在系統出現故障或惡意活動時，參與者不發布抵押品，用戶不收回資金，所以用戶主要依賴于橋運營商的信譽。

數據：以太坊銷毀量突破270萬枚，約合43億美元:金色財經報道，據歐科云鏈OKLink多鏈瀏覽器數據顯示，截至目前以太坊銷毀量已突破270萬枚ETH，銷毀量為2,700,001.99枚，按當前價格計算銷毀價值約43億美元。[2022/11/2 12:08:47]

截至2021年9月14日。在未來的升級中，幾個項目將移出“受信任”類別。總結設計權衡

外部驗證器和聯盟通常在狀態性和連接性方面表現出色，因為它們可以觸發交易、存儲數據，并允許在任意數量的目標鏈上與數據進行交互。然而，這是以安全性為代價的，因為根據定義，用戶依賴于橋的安全性，而不是源鏈或目標鏈。雖然目前大多數外部驗證器都是受信任的模型，但有些是有擔保的，其中的一個子集用于確保最終用戶。不幸的是，它們的保險機制往往是反射性的；如果協議代幣被用作抵押品，就會假設該代幣的美元價值將高到足以讓用戶完整。此外，如果抵押品資產與被保資產不同，也依賴于預言機價格饋送，因此橋的安全性可能會降低到預言機的安全性。如果不受信任，這些橋也是資本效率最低的，因為它們需要按所促進的經濟吞吐量的比例來擴大抵押品的規模。輕客戶端和中繼也有很強的狀態性，因為頭中繼系統可以傳遞任何類型的數據。它們的安全性也很強，因為它們不需要額外的信任假設，盡管存在活躍假設，因為仍然需要中繼器來傳輸信息。這些也是資本效率最高的橋，因為它們不需要任何資本鎖定。這些優勢是以連接性為代價的。對于每個鏈對，開發人員必須在源鏈和目標鏈上部署一個新的輕客戶端智能合約，該合約的復雜度介于O(LogN)和O(N)之間(之所以介于這個范圍，是因為使用相同的共識算法添加鏈支持相對容易)。在依賴欺詐證明的optimistic模型中也存在顯著的速度缺陷，這可能會增加4個小時的延遲。流動性網絡以速度和安全性著稱，因為它們是本地驗證的系統(即不需要全球共識)。它們也比保稅/保險的外部驗證器更有效率，因為資本效率與交易流量/數量有關，而不是與安全性有關。例如，如果兩個鏈之間的流量多少相等，加上一個內置的再平衡機制，流動性網絡可以促進任意大數量的經濟吞吐量。需要權衡的是有狀態性，因為雖然它們可以傳遞calldata，但它們在功能上受到限制。跨鏈為例，他他們可以跨鏈與數據交互，其中接收者有權根據提供的數據進行交互。開放問題

在分布式系統中，建立堅固的跨鏈橋是一個非常困難的問題。雖然這個領域有很多活動，但仍有幾個未解之謎：終結性和回滾：在具有概率終結性的鏈中，橋如何解釋區塊重組和時間強盜攻擊?例如，如果任何一條鏈都經歷了狀態回滾，那么從Polkadot向ETH發送資金的用戶會發生什么?NFT傳輸和來源：橋如何保存跨多個鏈的NFT的來源?例如，如果有一個NFT在ETH、Flow和Solana的市場上買賣，所有這些交易和所有者的所有權記錄是如何記錄的?壓力測試：在鏈擁塞或協議和網絡級攻擊時，各種橋接設計將如何執行?區塊鏈橋的未來

雖然橋為區塊鏈生態系統開啟了創新，但如果團隊在研發上偷工減料，它們也會帶來嚴重的風險。PolyNetwork黑客事件證明了漏洞和攻擊的潛在經濟規模，預計情況在好轉之前會變得更糟。雖然對于橋建造者來說，這是一個高度去中心化和競爭的領域，但團隊應該保持紀律，優先考慮安全問題，而不是上市時間。雖然理想的狀態應該是所有東西都有一個同質的橋，但很可能不存在單一的“最佳”橋設計，不同類型的橋將最適合特定的應用(例如資產轉移、合約調用、鑄幣)。此外，最好的橋將是最安全、互連、快速、資本效率高、成本效益高和經得起審查的橋。如果我們想要實現“區塊鏈互聯網”的愿景，這些屬性就需要最大化。現在還處于早期階段，最佳的設計可能還沒有被發現。在所有橋類型中，有幾個有趣的研發方向：降低標頭驗證的成本：輕客戶端的區塊標頭驗證是昂貴的，找到降低這些成本的方法可以讓我們更接近完全通用和無需信任的互操作性。一個有趣的設計可能是連接到L2以降低這些成本。例如，在zkSync上實現Tendermint輕型客戶端。從受信模式轉向綁定模式：盡管綁定驗證器的資本效率要低得多，但“社會合約”是確保數十億美元用戶資金的一種危險機制。此外，花哨的閾值簽名方案并不會顯著降低系統的信任：僅僅因為它是一組簽名者并不能排除它仍然是受信任的第三方這一事實。在沒有抵押的情況下，用戶實際上是在將其資產移交給外部托管人。從綁定模式轉向保險模式：賠錢是糟糕的用戶體驗。雖然綁定驗證和中繼器可以抑制惡意行為，但協議應該更進一步，直接用削減的資金補償用戶。擴展流動性網絡的流動性：這些可以說是資產轉移最快的橋，在信任和流動性之間存在有趣的設計權衡。例如，流動性網絡可以通過綁定驗證器風格的模型來外包資本配置，其中路由器也可以是綁定流動性的閾值多重簽名。橋聚合:對于特定資產和通道，橋聚合很可能遵循冪律，但像LiFinance這樣的聚合器可以改善開發者和最終用戶的用戶體驗。Source：https://medium.com/1kxnetwork/blockchain-bridges-5db6afac44f8本文來自去中心化金融社區，星球日報經授權轉載。

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