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区块链桥接介绍:在加密互联网之上构建互联网

更新时间:2021-09-17 06:00点击:

概述目前桥接的总体状况

种类2、轻推广客户端和中继

参与者监测源链上的事件,并生成有关该链上记录的过去事件的加密打包证明。这部分证明将和区块头一块被转发到目的链上的合约 ,然后验证某个事件是不是被记录,并在验证后实行操作。这种设计机制需要一些参与者“中继”区块头和证明。虽然用户可以“自中继”买卖,但确实存在中继将持续转发数据的活性假设。这是一种相对安全的桥接设计,由于它在不需要信赖中间实体的状况下保证了去信赖的有效出货。但它也是资源密集型的,由于开发者需要在每条新目的链上构建一个新智能合约,来分析源链的状况证明;而验证步骤本身则需要消耗很多 gas 成本。

轻推广客户端/中继系统的抽象图示

用BTC支付 Arweave 的存储成本

在 Tezos 上通过 PartyBid 竞拍 NFT

从抽象层面来看,可以如此概念桥接:一个在两个或多个区块链之间传输信息的系统。而“信息”可以指资产、合约调用、证明或状况。大部分桥接设计由以下几个部分组成:

监测:一般有一个参与者 监测源链上的状况。

消息传递/中继:参与者接收了事件之后,需要将信息从源链传输到目的链。

共识:在一些模型中,为了将信息转发到目的链,监控源链的参与者之间需要达成协议。

签名:参与者需要对发送到目的链的信息进行加密签名,可以进行单签或者作为门限签名 策略的一部分。

桥接策略大致有四类型型,每一种都有其优势和弊端:

资产专用型 :该桥接种类唯一的目的就是提供访问外部链特定资产的途径。这部分资产一般为“封装” 资产 。BTC是桥接至其他链的最容易见到的资产,仅在ETH上就有七种不一样的桥。这种桥接是最易达成的,并从中获得庞大的流动性。但其功能有限,并且需要在每一个目的链上重新达成。例子有 w比特币 和 wrapped Arweave。

链专用型 :两条链之间的桥接,一般支持在源链上锁定和解锁代币与在目的链上铸造任意的封装资产。因为这部分桥接的复杂性有限,它们一般可以更快地上市,但也困难扩展到更广泛的生态系统中。用例有 Polygon 的 PoS 桥接,它允许用户将资产从ETH转移到 Polygon 中,反之亦然,但仅限于这两条链。

应用专用型 :一种为两个或多个区块链提供访问的应用程序,但仅限于在该应用程序中用。这种应用程序本身有哪些好处是代码库较小;不是在每条区块链上都有整个应用程序的单独实例,而是一般在每条区块链上都有更轻量级的、模块化的“适配器”。达成了“适配器”的区块链可以访问它所连接的所有其他区块链,因而存在互联网效应。它们的缺点是非常难将该功能扩展到其他应用程序中 。具体用例有 Compound Chain 和 Thorchain,它们分别构建了专门用于跨链借贷和买卖的独立区块链。

通用型 :一种专为跨多个区块链传输信息而设计的协议。因为其复杂性不高,这种设计享有强大的互联网效应 —— 项目的单一集成便可使其访问桥内的整个生态系统。缺点是,一些设计一般会在安全性和去中心化之间权衡,以获得这种可扩展效应。这可能会对生态系统产生复杂且意料之外的后果。其中一个用例是 IBC,用于在两条异构链中发送信息 。

种类3、流动性互联网

这种似于P2P互联网,其中每一个节点都充当一个“路由器”,持有出处和目的链资产的“库”。这部分互联网一般借助底层区块链的安全性;通过用锁定和争议机制,可以保证路由器不会盗走用户的资金。正由于这样,像 Connext 如此的流动性互联网对于那些转移很多价值的用户来讲可能是一个更安全的选择。除此之外,这种桥接种类可能最好于跨链资产转移,由于路由器提供的资产是目的链的原生资产,而不是相互不可以完全替代的衍生资产。

扩大现有协议的商品功能

桥接扩展了协议可以达成的设计空间。比如:

在 Solana 和 Avalanche 上用 Yearn vaults 进行流动性挖矿

ETH上的 NFT 跨链共享订单簿和 Rarible Protocol 上的 Flow

出处 | 1kxnetwork

截至 2021 年 9 月 14 日

在将来的升级中,有几个项目将从“基于信赖的”类别中移除。

“外部验证者和联邦制”一般在状况性和连接性方面较佳,由于它们可以触发买卖、存储数据,并允许在任意数目的目的链上与数据进行交互。然而,这是以安全性为代价的,由于依据概念,用户依靠于桥接而非源链或目的链的安全性。虽然现在大部分外部验证者机制都是基于信赖的模型,但有一些是需要抵押资产的,其中的一个资产子集用于为终端用户投保。不幸的是,它们的保险机制一般具备自反性 。假如将协议代币作为抵押品,即假设该代币的价值足以赔偿用户的损失。除此之外,假如抵押资产与保险资产不同,则还需依靠预言机的价格流,因此桥接的安全性还会降级为预言机的安全性。而假如无需信赖的模型,这部分桥接也是资本效率最低的,由于它们促进经济吞吐量的同时也需要成比率地扩大概押品的规模。

“轻推广客户端和中继”也是在状况性方面较好,由于区块头中继系统可以传送任何种类的数据。尽管因为需要中继器来传输信息而存在活性假设,但它们的安全性也非常不错,由于其无需额外的信赖假设。同时,它们是资本效率最高的桥接,由于无需锁定任何资产。然而,这部分优势都是以牺牲连接性为代价的。每连接一对链,开发者需要在源链和目的链上部署一个新的轻推广客户端智能合约,该合约的复杂度介于 O 和 O 之间 。在依靠欺诈证明的 optimistic 模型中也存在显著的速度缺点,这可能会将延迟增加到 4 小时。

“流动性互联网”在安全性和速度方面较强,由于它们是当地验证的系统 。它们也比抵押/投保机制的外部验证者机制更具备资本效率,由于资本效率与买卖流/买卖额有关,而不是与安全性有关。比如,假设两条链的买卖流相等,再给定一个内置的再平衡机制,流动性互联网可以促成任意大的经济吞吐量。

而权衡点在于状况性,由于虽然可以传输调用数据,但其功能有限。比如,它们可以跨链与数据交互,其中接收方有权依据所提供的数据进行交互 ,但对于传输没“所有者”的数据或者传输是广义状况的数据 没帮。

构建强健的跨链桥接是分布式系统中的一个难点。虽然在这范围已有很多尝试,但仍存在一些为解决的问题:

最后确定性和回滚 : 在具备概率最后确定性的链中,桥接怎么样应付区块重组和时间盗贼攻击?比如,假如任何一条链都经历了状况回滚,那样从波卡向ETH发送我们的用户会遇见哪种状况?

NFT 转移和溯源 : 桥接怎么样为跨多条链的 NFT 溯源?比如,假如有一个 NFT 曾在ETH、Flow 和 Solana 的多个市场上进行买卖,那样所有这部分买卖和所有者是怎么样记录的?

重压测试 : 在链遭遇拥堵或协议和互联网级别攻击的状况下,各种桥接设计会怎么样应付?

虽然桥接为区块链生态系统解锁了更多革新可能,但假如团队在研发方面走捷径,也会会带来非常大的风险。Poly Network 跨链攻击事件向大家展示了漏洞和攻击的潜在经济损失规模,并且我估计将来会出现更大规模的攻击。虽然对于桥接构建者来讲,目前的互联网高度碎片化而角逐十分激烈。但各个团队应高度自律,优先考虑安全性而不是发布速度。

虽然最后的理想状况是构建一条为所有事物共用的“同构桥接”,但现实是,非常可能没有单一的“最好”桥接设计。不相同种类型的桥接将适用于不一样的特定应用 。

除此之外,最好的桥应该是最安全的、具备可连接性的、迅速的、资本效率高的、本钱效益高且抗审查的。假如大家想要达成“区块链网络”的愿景,这部分属性都是需要大家促进达到最大化的。

到现在为止,大家还没构建出最佳的桥接。而所有桥接种类都有几个有趣的研发方向:

减少区块头验证的本钱:轻推广客户端的区块头验证本钱十分高,假如能解决这一问题,将使大家更接近于达成完全通用且去信赖的互操作性。一种有趣的设计则是桥接至 L2 以减少这部分本钱。比如,在 zkSync 上达成 Tendermint 轻推广客户端。

从基于信赖的模式转变为抵押模式:虽然抵押验证者的资本效率要低得多,但“社会合约”的安全性不足以保障数十亿USD的用户资金安全。除此之外,花哨的门限签名机制并不会降低信赖;这一群签名者仍是受信赖的第三方。在没抵押的状况下,用户事实上是将他们的资产移交给外部推广托管人。

从抵押模式转变为投保模式:损失资产是用户最不想遇见的状况。虽然抵押资产的验证者和中继器一定量上可以预防作恶行为,但协议应该更进一步,直接用罚没资金对用户进行补偿。

扩大流动性互联网的流动性:“流动性互联网”可以说是资产转移的最快的桥接,并且在信赖和流动性之间存在着一些有趣的设计权衡。比如,流动性互联网可能可以借助抵押验证者模式来外包资本提供,其中路由也可以是具备抵押流动性的门限多签。

桥接聚合:虽然对于特定的资产来讲,桥接的用可能会遵循指数定律,但像 Li Finance 如此的聚合器可以改变开发者和终端用户的用体验。

很感谢  Aidan Musnitzsky、Arjun Bhuptani、James Prestwich 和 Pranay Mohan 的反馈 。

在本文中,我将:

描述将来桥接可能会是什么样子

伴随单个生态系统的进步,它们会进步自己独特的优势:安全性更强、吞吐量更大、买卖费更实惠、隐私性更好、特定的资源提供 、具备区域开发者和用户社区等。桥接之所以要紧,是由于它们让用户可以访问新的平台和协议;使协议之间可以互相操作;允许开发者协作构建新品等。更具体来讲,它们具备以下好处:

提升现有加密货币的生产力和实用性

桥接允许现有加密货币转移到新平台,做新的事情。如:

发送 D人工智能 到 Terra 以在 Mirror 上购买合成资产,或者在 Anchor 上赚取收益

从 Flow 向ETH发送 TopShot 以作为 NFTfi 的抵押品

在 Maker 上用 DOT波卡币 和 ATOM 作为抵押品贷出 D人工智能

作者 | Dmitriy Berenzon

Index Cooh3 的权益证明指数

为用户和开发者解锁新功可以用例

桥接给了用户和开发者更多选择。如:

在 Optimism、Arbitrum 和 Polygon 上跨 DEX 对 SUSHI 的价格进行套利

截至 2021 年 9 月 14 日

除此之外,依据用于验证跨链买卖的机制,桥的设计大致有三类型型:

截至 2021 年 9 月 14 日

应该注意的是,上述任何给定的桥接都是双向通信通道。在每条通道中可能有独立的模型,因而这种分类不可以准确地代表诸如 Gravity、Interlay 和 t比特币 此类混合模型。由于它们都在一个方向上有轻推广客户端,而在另一个方向上有验证者节点。

另外,可以依据以下几个原因来大致评估一个桥接的设计:

安全性:信赖及活跃度假设、对作恶行为的容忍度、用户资金的安全性和自反性。

速度:买卖完成的延迟时间,与最后确定性保证。一般需要在速度和安全性之间进行肯定的权衡。

连接性 :为用户和开发者所做的目的链选择,与集成额外目的链的不同困难程度级别。

资本效率:经济机制,即设置确保系统安全所需的资本和资产转移的买卖本钱。

状况性 :转移特定资产、更复杂的状况和/或实行跨链合约调用的能力。

综上所述,可以从下图角度来评估这三种设计机制的权衡:

除此之外,安全性是一个范围,大家可以将其大致分为以下几类:

去信赖的 :桥接的安全性与它所桥接的底层区块链绑定。除非底层区块链遭到共识级攻击,不然用户的资金不会丢失或失窃。也就是说,这并不是完全去信赖,由于所有这部分系统的经济、工程和加密组件都含有信赖假设 。

投保的 :攻击者可以盗取用户资金,但他们如此做可能无利可图。由于他们参与互联网需要先提供抵押品,而当出现错误行为和作恶行为时将遭到罚没。假如用户资金丢失,协议会通过罚没攻击者的抵押品来对用户进行补偿。

抵押的 : 与投保模式类似 ,除去用户因其错误与作恶行为而抵押品被罚没以外。抵押品种类对投保和抵押模式都非常重要;内生抵押品 的风险更大,由于假如桥接出现问题,那样代币的价值也非常可能会崩溃,这进一步减少了桥接的安全保证。

基于信赖的 :参与者无需抵押资产,在系统出现问题或者作恶行为时用户没办法取回资产,因此安全性主要依靠于桥接运营商的声誉。

流动性互联网的抽象图示

根据上面的三种桥接种类分,可以得出以下图表:

历经多年的研发,大家终于形成了一个多链的市场结构。现在有超越 100 个活跃的公共区块链,其中很多都有自己独特的应用程序、用户、区域分布、安全模型和设计权衡。不管个体社区相信什么,现实都是宇宙趋向于熵增,这部分互联网的数目非常可能在将来继续增加。

这类的市场结构使得大家需要获得不同互联网之间的互操作性。很多开发者已经意识到这一点,去年区块链桥接的数目激增,旨在将日渐碎片化的互联网聚集起来。截至本文写作,已有 40 多个不一样的桥接项目。

截至 2021 年 9 月 8 日;演示图演示图

种类1、外部验证者和联邦制

这种桥接策略一般有一组验证者监测源链上的“邮箱”地址,并依据共识在目的链上实行操作。资产转移一般是如此操作的:在“邮箱”上锁定资产,然后在目的链上铸造等量的资产。这部分验证者一般存入了单独的代币作为抵押担保,以保证互联网的安全性。

外部验证者和联邦系统的简化图示

讲解桥接为什么要紧

概述各种桥接设计及其优势和弊端

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