多链世界中的区块链桥梁

我们生活在一个多链世界,数十亿美元的资产锁定在100多条区块链上。这些资产的所有者正在寻找套利机会来获利,就像在传统金融中一样。然而,与传统金融不同,区块链之间长期无法直接进行资产转移和套利,主要有三个原因:

1. 区块链之间无法互相通信
2. 由于公链的无信任特性,套利需要所有相关资产都在同一条链上
3. 无信任的区块链之间缺乏可信的中介机构

为了解决区块链上资本效率低下的问题,一些创业者开发了区块链桥来应对这三个挑战,开始将不同的区块链生态系统连接起来。现在,你可以在以太坊上交易比特币了。当然,跨链桥还可以用于其他功能,但提高资本效率是其主要作用。

区块链桥的定义

区块链桥连接两个区块链,通过信息和资产的传输实现这些区块链之间安全可验证的通信。

这带来了许多机会,例如:

• 资产跨链转移
• 新的去中心化应用可以利用不同区块链的优势
• 来自不同区块链生态系统的开发者可以协作构建新的解决方案

桥梁有两种基本类型:

1. 可信桥

依赖中心化实体或系统运作。对资金托管和桥梁安全有信任假设。用户主要依赖桥梁运营商的信誉,需要放弃对加密资产的控制权。

2. 无需信任桥

使用去中心化系统运作,如嵌入算法的智能合约。桥梁安全性与底层区块链相同。用户可以通过智能合约控制自己的资金。

在这两种信任假设下,常见的跨链桥设计类型包括:

• 锁定-铸造-销毁代币桥:可以即时保证最终性,因为目标链上可以根据需要铸造资产,不会出现交易失败。用户在目标链上获得一种合成资产,通常称为包装资产。

• 具有统一流动性的原生资产池的流动性网络:一条链上的单一资产池与其他链上的资产池连接,共享彼此的流动性。这种方式无法实现即时的有保证最终性,因为如果共享池缺乏流动性,交易可能会失败。

然而,所有设计都必须解决区块链桥面临的两个难题。

跨链桥三难困境

Stargate的Ryan Zarick提出的"跨链桥三难困境"指出,桥协议最多只能同时实现以下三个特性中的两个:

• 即时保证最终性:保证在源链交易执行和目标链交易最终确认后,立即在目标链上接收资产。

• 统一流动性:源链和目标链之间所有资产的单一流动性池。

• 原生资产:接收目标链的原生资产,而不是代表源链原始资产的桥铸造资产。

互操作性三难困境

Connext的Arjun Bhuptani提出的互操作性三难困境指出,互操作性协议最多只能同时实现以下三个特性中的两个:

• 无需信任:与底层区块链具有相同的安全保证,没有新的信任假设。

• 可扩展性:连接不同区块链的能力。

• 通用性:允许任意数据消息传递。

除了可以通过巧妙设计解决的这些三难困境外,区块链桥最大的挑战是安全性,这从2021年和2022年发生的多起黑客事件就可以看出,如Wormhole、Ronin、Harmony和Nomad事件。从根本上说,区块链之间的桥梁仅与资产桥接链中使用的最不安全的区块链一样安全。不过,对于锚定在同一Layer 1(L1)区块链上的Layer 2(L2)平台之间的桥梁来说,后一个问题并不存在,因为它们共享相同的L1安全保证。

L2桥的重要性

到目前为止,我们还没有具体讨论L2平台,它们是为了扩展L1区块链而设计的,同时继承L1的安全保证。严格来说,L2是一种特定类型的桥:原生桥。然而,在L2之间创建桥梁时,L2平台有一些特性,如optimistic rollups、zk-rollups、Validium rollups和Volition rollups等。这些差异使它们变得特别,因为L2与L1以及不同L2之间在信任假设和最终性方面存在差异。

L2之间的桥梁重要性与L1相同:L2资产正在寻求其他L2的资本效率,以及可移植性和其他功能。

如前所述,如果桥接的L2锚定在同一L1上,就可以克服L2平台上本地信任假设的差异。而且这种桥梁不需要额外的信任假设。然而,锚定L1上L2交易最终性的差异使得以信任最小化的方式在L2之间桥接资产具有挑战性。

L2区块链桥的类型

深入研究L2桥,我们发现理想的L2-L2桥应满足以下标准:

• 客户端必须从它们通过抽象层连接的每个L2协议中抽象出来 - 松散耦合范式。

• 客户端必须能够验证从抽象层返回的数据是否有效,理想情况下无需将信任模型更改为目标L2协议所使用的模型。

• 接口L2协议不需要结构/协议更改。

• 第三方必须能够独立构建目标L2协议的接口 - 理想情况下是标准化接口。

从目前的情况来看,大多数L2桥将L2视为另一个区块链。需要注意的是,Optimistic rollups中使用的欺诈证明和zk-rollups解决方案中使用的有效性证明取代了"普通"L1到L1桥接中使用的区块头和Merkle证明。

当前L2桥的格局

以下是当前L2桥的多样化格局概述,包括名称、简要描述和桥梁设计类型:

1. Hope Exchange:Rollup-rollup通用代币桥,允许用户几乎立即在rollup间传送代币,无需等待挑战期。设计类型:流动性网络(使用AMM)。

2. Stargate:基于LayerZero构建的可组合原生资产桥和dApp。设计类型:流动性网络。

3. Synapse Protocol:利用链和流动性池间验证者的代币桥。设计类型:混合(代币桥/流动性网络)。

4. Across:跨链Optimistic桥,使用中继器满足目标链上用户传输请求。设计类型:流动性网络。

5. Beamer:允许用户在rollup间移动代币。设计类型:流动性网络。

6. Biconomy Hyphen:多链中继网络,利用基于智能合约的钱包在不同Optimistic L2网络间传输代币。设计类型:流动性网络。

7. Bungee:建立在Socket基础设施上的桥,使用套接字流动性层(SLL)。设计类型:流动性池聚合器。

8. Celer cBridge:去中心化非托管资产桥,支持30多个区块链和L2 rollup上110多种代币。设计类型:流动性网络。

9. Connext:处理跨链发送资金相关消息。设计类型:混合(代币桥/流动性网络)。

10. Elk Finance:使用ElkNet进行跨链价值转移。设计类型:混合(代币桥/流动性网络)。

11. LI.FI:桥接器和DEX聚合器。设计类型:流动性池聚合器。

12. LayerSwap:将代币从中心化交易所直接桥接到L2网络。设计类型:流动性网络(使用AMM)。

13. Meson:使用哈希时间锁定合约(HTLC)的原子互换应用。设计类型:流动性网络。

14. O3 Swap:聚合多个跨链流动性池。设计类型:流动性池聚合器。

15. Orbiter:用于传输以太坊原生资产的去中心化跨rollup桥。设计类型:流动性网络。

16. Poly Network:允许用户使用Lock-Mint交换在不同区块链间转移资产。设计类型:代币桥。

17. Voyager (Router Protocol):使用路由算法和路由器网络移动资产。设计类型:流动性网络。

18. Umbria Network:跨链资产桥、质押池和DEX。设计类型:流动性网络(使用AMM)。

19. Via Protocol:链、DEX和桥接器的聚合器。设计类型:混合(代币桥/流动性网络)。

20. Multichain:使用SMPC节点网络的经过外部验证的桥。设计类型:混合(代币桥/流动性网络)。

21. Orbit Bridge:允许用户在支持的区块链间转移代币。设计类型:代币桥。

22. Portal (Wormhole):建立在Wormhole消息传递协议之上的代币桥。设计类型:代币桥。

23. Satellite (Axelar):由Axelar网络支持的代币桥。设计类型:流动性网络。

L2桥的风险概况

使用L2桥时,用户需要评估以下风险:

资金损失风险

• 预言机、中继器或验证者串通提交欺诈性证明
• 验证者/中继者私钥泄露
• 验证者恶意铸造新代币
• 虚假声明未及时异议(Optimistic消息协议)
• 目标区块链重组发生在Optimistic争议期过后
• 未经验证的合约代码包含恶意功能
• 代币桥所有者行为不当
• 协议合约暂停或恶意更新

资金冻结风险

• 中继器/流动性提供者不对用户交易采取行动
• 协议合约暂停或恶意更新
• 桥上目标代币流动性不足

审查用户风险

• 预言机或中继器无法促进传输
• 协议合约暂停

虽然此列表不够详尽,但概括了当前使用桥梁的主要风险。新的零知识证明(ZKP)技术正在开发中,旨在减轻上述部分风险并解决桥梁难题。ZKP的使用允许以下桥梁设计特征:

• 无需信任且安全,因为可以通过zk-SNARKs证明区块头的正确性
• 无需许可和去中心化,因为任何人都可以加入中继网络
• 可扩展,因为应用可以执行特定验证和功能
• 高效,因为新的证明方案具有快速的生成和验证时间

这些新技术有望加速桥梁生态系统的成熟和安全。

总结

• L2桥是L2生态系统的重要粘合剂,促进L2互操作性和资产高效使用。
• 锚定在同一L1上的L2桥比L1间桥更安全(假设代码安全)。
• 需要在三难困境中做出权衡。
• L2桥有不同的信任假设和设计选择。
• L2桥生态系统仍处于早期阶段。
• 用户应评估哪些L2桥能提供最佳风险回报。
• 新的ZKP技术正在开发中,有助于提高桥梁整体安全性。

虽然L2互操作性框架标准化还处于早期,但这些都是重要的发展,值得关注。