一文了解跨鏈橋設計類型、跨鏈橋生態及未來發展方向_區塊鏈

經過多年的研究和發展，我們終于進入了一個多鏈市場。目前市場上有100多個活躍的公鏈，其中許多都有自己獨特的應用、用戶、地理分布、安全模型以及設計上的權衡。盡管個別社區不愿意相信，但宇宙是熵增的，這些網絡的數量在未來可能會繼續增加。這種類型的市場結構就需要不同網絡之間的互操作性。許多開發人員已經意識到這一點，過去一年區塊鏈跨鏈橋已經呈現了爆炸式增長。在撰寫本文時，目前有40多個不同的跨鏈橋項目。

截止2021年9月8日；并未完全收錄所有項目本文將重點介紹四個方面：解釋說明為什么跨鏈橋如此重要概述不同的跨鏈橋設計，以及其優缺點一覽當前的跨鏈橋生態展望未來的跨鏈橋發展方向1互操作性釋放創新

隨著各個生態系統的發展，它們會發展出自己獨特的優勢，例如更高的安全性、更快的吞吐量、更便宜的交易、更好的隱私、特定資源供應以及區域性的開發人員和用戶社區。跨鏈橋之所以重要，是因為它們能使用戶訪問新的平臺和協議來實現交互，可以讓開發人員協作構建新的產品。更具體地說，它們能：提高現有加密資產的生產力和實用性

跨鏈橋讓現有的加密資產能夠前往新的地方并做新的事情。例如：將DAI發送到Terra，從而在Mirror上購買合成資產或在Anchor上賺取收益；從Flow向以太坊發送TopShot，以用作NFTfi的抵押品；使用DOT和ATOM作為抵押品在Maker上獲得DAI貸款讓現有協議擁有更強大的產品功能

Yuga Labs：TwelveFold拍賣已開始，前288名出價者將贏得銘文:3月6日消息，Yuga Labs發推特宣布，基于Ordinal協議的NFT系列TwelveFold的拍賣已經開始，并將于北京時間2023年3月7日7:00之前結束。

據悉，該系列將包含300件限量版生成藝術作品，其中288件作品參與拍賣，12件用于捐助或慈善。參與拍賣的用戶需要兩個比特幣錢包地址。如果用戶要出價，需輸入一個空的自托管比特幣Taproot啟用錢包地址以在那里接收銘文。如果出價成功，這將是銘文的接收地址，如果出價沒有進入前288名，這將是退貨地址。輸入收貨地址后，將能看到一個唯一的地址，用戶可以將出價發送到該地址。前288名出價者將贏得銘文。整個拍賣過程中將有一個排行榜，顯示當前的出價排名。中標者將在拍賣結束后一周內收到他們的TwelveFold序號銘文。

官方數據顯示，該系列目前最高出價為0.59枚BTC，約合13268美元。[2023/3/6 12:44:16]

跨鏈橋擴展了協議可以實現的設計空間。例如：在Solana和Avalanche上進行YFI流動性挖礦；以太坊上NFT和Rarible協議上Flow的跨鏈共享訂單簿讓IndexCoop推出PoS指數為用戶和開發人員解鎖新功能和用例

跨鏈橋為用戶和開發人員提供了更多選擇。例如：在Optimism、Arbitrum和Polygon上進行跨DEX的套利交易使用比特幣支付ARweave上的存儲費用在Tezos上參與PartyBid的NFT集資團購2跨鏈橋科普

在抽象層面上，人們可以將跨鏈橋定義為在兩個或多個區塊鏈之間傳輸信息的系統。在這種情況下，“信息”可以指資產、合同調用、證明或狀態。大多數跨鏈橋設計都有幾個組成部分：監控：通常有一個Actor、“預言機”、“驗證器”或“中繼器”，負責監控鏈上的狀態。消息傳遞/中繼：Actor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，需要在監控源鏈的參與者之間達成共識，以便將該信息中繼到目標鏈。簽名：Actor需要單獨或作為閾值簽名方案的一部分對發送到目標鏈的信息進行加密簽名。總的來說，大約有4種類型的跨鏈橋：Asset-specific：其唯一目的是提供從外部鏈訪問特定資產的途徑。這些資產通常是“封裝”資產，由底層資產以托管或非托管方式完全抵押。比特幣是橋接到其他鏈的最常見的資產，僅在以太坊上就有七種不同的橋接。這些跨鏈橋最容易實現，流動性也很好，但功能有限，需要在每個目的地鏈上重新實現。Chain-specific：兩條區塊鏈之間的跨鏈橋，主要操作是鎖定和解鎖源鏈上的代幣，在目標鏈上鑄造封裝資產。由于這些跨鏈橋的復雜性有限，它們通常可以更快地投放到市場中，但也不容易擴展到更廣泛的生態系統。一個例子就是Polygon的PoS橋，它允許用戶將資產從以太坊轉移到Polygon，反之亦然，但僅限于這兩條鏈。Application-specific：提供兩個或多個區塊鏈間訪問的應用，但僅供在該應用中使用。應用本身受益于較小的代碼庫；它并不是在每條區塊鏈上都有完整的應用，相反，通常會在每條區塊鏈上有更輕的、模塊化的“適配器”。部署了適配器的區塊鏈可以訪問應用所連接的所有其他區塊鏈，因此存在網絡效應。不過，缺點就是很難將該功能擴展到其他應用。具體的例子包括CompoundChain和Thorchain，它們分別構建了專門用于跨鏈借貸和交易的獨立區塊鏈。Generalized：專為跨多個區塊鏈傳輸信息而設計的協議。由于采用了O(1)復雜性，這種設計享有強大的網絡效應，一個項目的單一集成使其可以訪問橋內的整個生態系統。缺點在于，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外后果。一個例子是IBC，它用于在兩個異構鏈之間發送消息。

歐洲央行行長：CBDC可以保護歐元的主導地位:金色財經報道，歐洲中央銀行行長拉加德(Chistine Lagarde)今天在布魯塞爾舉行的數字歐元會議開幕式的視頻講話中表示，大型科技公司進入支付領域可能會增加市場主導和依賴外國支付技術的風險，從而影響歐洲的戰略自主權。通過設計數字公共貨幣，我們可以走在這些發展的前面，確保保持對貨幣體系的信心，培養創新。

歐洲央行目前正在調查推出CBDC的可能性。一旦原型設計完成并進行評估，歐洲央行將在2023年9月之前宣布是否將進入實現階段。（the block）[2022/11/8 12:30:27]

此外，跨鏈橋設計還可以根據用于驗證跨鏈交易的機制進行分類，大致有三類型：外部驗證器和聯邦

通常有一組驗證器監控源鏈上的“郵箱”地址，并根據共識對目標鏈執行操作。資產轉移通常是通過將資產鎖定在源鏈上并在目標鏈上鑄造等量的資產來完成的。這些通常是綁定驗證器，使用單獨的代幣作為安全模型。

外部驗證器或聯邦系統輕客戶端和中繼

Actor監控源鏈上的事件，并生成有關該鏈上記錄的過去事件的加密證明。這些證明與區塊頭一起被轉發到目標鏈上的合約，然后驗證是否記錄了某個事件并在驗證后執行操作。某些Actor需要“中繼”區塊頭和證明。用戶可以“自我中繼”交易，不過，也確實存在一個存活假設，即中繼器將持續轉發數據。這是一種相對安全的跨鏈橋設計，因為它在不信任中間實體的情況下保證了無信任的有效交付，但它也是資源密集型的，因為開發人員必須在每個新的目標鏈上構建一個新的智能合約，從源鏈解析狀態證明，并且驗證本身會耗費大量gas。

美國民主黨參議員沃倫呼吁財政部控制加密市場:9月16日消息，美國民主黨參議員沃倫呼吁財政部控制加密市場。（金十）[2022/9/16 7:02:01]

輕客戶端和中繼系統流動性網絡

流動性網絡類似于點對點網絡，其中每個節點都充當“路由器”，持有源鏈和目標鏈資產的“庫存”。這些網絡通常會利用底層區塊鏈的安全性；通過使用鎖定和爭議機制，保證路由器不會帶走用戶資金。因此，對于轉移大量價值的用戶來說，像Connext這樣的流動性網絡可能是一個更安全的選擇。此外，這種類型的跨鏈橋可能最適合跨鏈資產轉移，因為路由器提供的資產是目標鏈的原生資產，而非衍生資產。

流動性網絡下圖是一個各類項目的分類和羅列：

要注意，任何給定的跨鏈橋都是雙向通信通道，每個通道中可能有單獨的模型，并且這種分類不能準確地代表混合模型，如Gravity、Interlay和tBTC，因為它們一個方向是輕客戶端方向，另一個方向是驗證器。我們可以根據以下因素對跨鏈橋設計進行粗略評估：安全性：信任和活躍度假設、對惡意行為者的容忍度、用戶資金的安全性，以及反身性。速度：完成交易的延遲，以及最終性保證。通常需要在速度和安全性之間進行權衡。連接性：為用戶和開發者進行目標鏈的選擇，以及集成額外目標鏈的不同難度級別。資本效率：確保系統安全所需的資本和轉移資產的交易成本。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。綜合起來，可以從以下角度來看待這三種設計的權衡：

Web3音樂投資平臺anotherblock完成250萬美元新一輪融資，Inventure 領投:金色財經報道，Web3音樂投資平臺anotherblock宣布完成了一筆 250 萬美元的新一輪融資，Inventure 領投，Centrifuge.io 創始人 Maex Ament、Dune.xyz 的 Fredrik Haga 和區塊鏈研究與投資公司 StableNode 跟投，此外一批制作人和藝術家也參與了本輪融資，包括格萊美獲獎制作人 DannyBoyStyles和一些出版商及唱片公司。Anotherblock 旗下擁有一個讓粉絲通過購買 NFT 來投資音樂的 web3 平臺，旨在讓“投資音樂更輕松更容易”，該公司通過將音樂版權與 NFT 聯系起來，創造了一種順暢且安全的音樂版權交易方式。（musicbusinessworldwide）[2022/6/9 4:12:35]

此外，安全性在一個范圍內，可以粗略地將其分類為：無信任：跨鏈橋的安全性與它所橋接的底層區塊鏈的安全性相同。除了對底層區塊鏈共識層的攻擊之外，用戶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、工程和加密組件中都有安全性和存活假設。保險：惡意行為者能夠竊取用戶資金，但他們這樣做可能無利可圖，因為他們在出現錯誤或不當行為的情況下需要提供抵押品并被罰款。如果用戶資金丟失，他們將通過沒收部分抵押品進行補償。綁定：類似于保險模型，但用戶不會在出現錯誤或不當行為的情況下收回資金，因為被罰款的抵押品可能會被銷毀。抵押品類型對Bonged和保險模型都很重要；內生抵押品風險更大，因為如果跨鏈橋發生故障，代幣價值可能會崩潰，這進一步降低了跨鏈橋的安全保證。受信的：Actor不提供抵押品，用戶也不會在系統故障或惡意活動的情況下收回資金，因此用戶主要依賴于跨鏈橋運營商的聲譽。總結設計上的權衡

巴西聯邦稅務局要求公民對加密貨幣交易納稅:金色財經報道，巴西聯邦稅務局希望投資者為加密貨幣交易利潤納稅。巴西聯邦儲備委員會(RFB)宣布，巴西加密資產市場的投資者必須為涉及加密貨幣的同類交易支付所得稅。RFB的聲明發表在Diário official da Uni?o上，是該國公民向監管機構咨詢的結果。去年年底，該組織發表了一份意見，聲稱加密貨幣對之間的交易即使沒有兌換為雷亞爾(巴西的國家貨幣)也要征稅。它指出，“當一種加密貨幣被直接用于購買另一種加密貨幣時，即使購買的加密貨幣之前沒有轉換成雷亞爾或其他法定貨幣，通過出售加密貨幣計算出的資本利得也由個人所得稅征稅。”

自2016年以來，巴西加密貨幣市場的投資者被要求向監管機構申報他們的加密資產。（cointelegraph）[2022/5/26 3:42:41]

外部驗證器和聯邦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該數據進行交互。然而，這是以安全為代價的，因為用戶依賴于跨鏈橋的安全性，而不是源鏈或目標鏈。雖然當今大多數外部驗證器都是受信任的模型，但也有些是抵押的，其中的一個子集用于為終端用戶提供保險。不幸的是，他們的保險機制通常是反身性的。如果將協議代幣用作抵押品，則假設該代幣的美元價值足以保護用戶。此外，如果抵押資產與被保險資產不同，那么需要依賴于預言機的價格流，因此跨鏈橋的安全性可能會降級為預言機的安全性。如果是不受信任的，這些跨鏈橋的資本效率也是最低的，因為它們需要依據經濟吞吐量成比例地擴展抵押品。輕客戶端和中繼在狀態性方面也很強大，因為區塊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，盡管有存活假設。這些也是資本效率最高的跨鏈橋，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。對于每兩條鏈，開發者必須在源鏈和目標鏈上部署一個新的輕客戶端智能合約，其復雜度介于O(LogN)和O(N)之間。依賴欺詐證明的Optimistic模型也存在明顯的速度缺陷，它可能會將延遲增加多達4小時。流動性網絡在速度和安全性方面表現很好，因為它們是本地驗證系統。它們也比Bonded/Insured的外部驗證器更具資本效率，因為資本效率與交易流量/交易量相關，而非安全性。舉個例子，假設兩條鏈之間的流量大致相等，并且有一個內置的再平衡機制，流動性網絡可以促進任意大的經濟吞吐量。這個模式有所權衡的則是狀態性，這是因為雖然它們可以傳遞調用數據，但它們的功能有限。舉個例子，流動性網絡可以跨鏈與數據交互，其中接收方有權根據提供的數據進行交互，但它不能幫助傳遞沒有“所有者”或者只是一般狀態一部分的數據。3跨鏈橋還需要解決哪些問題？

在分布式系統中，構建魯棒的跨鏈橋是一個非常困難的問題。雖然該領域有很多發展，但仍有幾個懸而未決的問題：最終性和回滾：跨鏈橋如何考慮概率性最終性鏈中的區塊重組和時間強盜攻擊？例如，如果用戶從波卡向以太坊發送資金，其中一條鏈回滾了怎么辦？NFT轉移和出處：跨鏈橋如何為跨多個鏈橋接的NFT保留出處？例如，如果有一個NFT在Ethereum、Flow和Solana的市場上買賣，所有權記錄如何考慮所有這些交易和所有者？壓力測試：在鏈擁堵或者受到協議和網絡級攻擊的情況下，各種跨鏈橋設計將如何運行？區塊鏈跨鏈橋的未來

雖然跨鏈橋為區塊鏈生態系統釋放了創新，但如果團隊在研發方面走捷徑，它們也會帶來嚴重的風險。PolyNetwork黑客攻擊事件已經證明了風險之大。雖然對于跨鏈橋建設者來說，這是一個高度分散和競爭激烈的格局，但團隊應該保持紀律，先考慮安全性，然后考慮將產品推向市場。雖然理想狀態應該是一個同構跨鏈橋完成所有的事情，但很可能沒有一個算得上“最佳”設計，不同類型的跨鏈橋適合不同的用途。此外，最好的跨鏈橋將是最安全、互連、快速、資本高效、成本效益高且抗審查的。如果我們想實現“區塊鏈互聯網”的愿景，這些是需要最大化的屬性。對于跨鏈橋來說，現在還是早期，可能尚未發現最佳的設計。有幾個有趣的研究和開發方向：降低區塊頭驗證的成本：輕客戶端的區塊頭驗證成本很高，找到降低這些成本的方法可以使我們更接近完全通用且無需信任的互操作性。一種有趣的設計可能是橋接到L2以降低這些成本。例如，在zkSync上實現Tendermint輕客戶端。從受信任模型轉變為綁定模型：雖然綁定驗證器的資本效率要低得多，但“社會契約”對于確保數十億美元用戶資金的安全來說是一種危險的機制。此外，花哨的閾值簽名方案不會顯著降低對這些系統的信任；雖然它是一群人，但并不能否認它仍然是一個受信任的第三方。在沒有抵押的情況下，用戶實際上是將他們的資產移交給外部托管人。從綁定模式轉變為保險模式：財產丟失是非常糟糕的用戶體驗。雖然綁定的驗證器和中繼器可以抑制惡意行為，但協議應該更進一步，直接使用罰沒的資金補償用戶。擴展流動性網絡的流動性：這些可以說是資產轉移最快的跨鏈橋，并且在信任和流動性之間存在有趣的設計權衡。本文來自DeFi之道，星球日報經授權轉載。

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