区块链互操作性（上）：桥接的现状

区块链项目的激增

2009年，第一个公共区块链比特币推出。根据 DeFiLlama 的数据，自此之后的14年里，公共区块链出现了寒武纪式大爆发，目前已有201个项目。虽然以太坊在链上活动中占据主导地位，2021年约占总锁定价值 (TVL) 的 96%；但在过去2年里，随着 Binance Smart Chain (BSC) 和 Solana 等替代性第1层区块链的推出，以及 Optimism、Arbitrum、zkSync Era、Starknet 和 Polygon zkEVM 等作为以太坊的扩展解决方案的第2层区块链的出现，这一数字下降至59%。

据 DeFiLlama 称，截至撰写本文时，有超过115个基于 EVM 的链和12个以太坊 rollup / L2，并且基于各种原因，多个链上的活动趋势将持续发展：

1. Polygon、Optimism 和 Arbitrum 等主要 L2 很早就将自己定位为以太坊的扩展解决方案，它们筹集了大量资金，并将自己打造成廉价部署应用程序的简便场所（去年，我们看到开发团队构建的应用程序增长了 2,779％） Arbitrum 上增加1,499%，Optimism 上增加1,499%，Polygon 上增加116%，尽管基数较小，增加的人数约为 200-400 名开发人员。）
2. 替代 L1 持续推出，以针对特定需求进行优化。一些区块链针对更高的吞吐量、速度和结算时间进行了优化（例如 Solana、BSC），另一些链则针对游戏 (ImmutableX)、DeFi (Sei) 和传统金融（例如门控 Avalanche 子网）等特定用例进行了优化。
3. 具有足够扩展性和用户量的应用程序正在启动自己的rollup或应用程序链，以获得更多价值并管理网络费用（dydx）。
4. 此外，一些框架、SDK、工具包和“Rollup 即服务”提供商已进入市场，这使得何项目都能轻松地以最小的技术提升启动自己的 Rollup（例如 Caldera、Eclipse、Dymension、Sovereign、Stackr） 、AltLayer、Rollkit等）

我们生活在一个多链、多层协议的世界中。

互操作性的重要性与日俱增

互操作性是指区块链相互通信的能力和方式；在它们之间会发生资产转移、流动性、消息和数据。L1、L2 和应用链的激增凸显了互操作性的重要性。

根据 Connext 的建议，区块链互操作性可以分为三个部分：

传输：消息数据从一个链传递到另一个链

验证：证明数据的正确性（通常涉及证明源链的共识/状态）

执行：目标链对数据执行某些操作

来源：改编自 Connext的消息桥接堆栈

能够在链之间转移资产和流动性的好处很明确——它允许用户在新的区块链和生态系统中探索和交易。它们将能够利用新区块链的优势（例如，在费用较低的第 2 层上进行交易）并发现新的丰厚利润的机会（例如，访问其他链上收益率更高的 DeFi 协议）。

传输消息的好处在于能解锁一整套跨链用例，而无需移动其原始资产。从链 A（源链）发送的消息触发链 B（目标链）上的代码执行。例如，链 A 上的 dapp 可将有关用户资产或交易历史的消息传递给链 B，然后允许他们参与链 B 上的活动，而无需移动任何资产，例如

1. 在B链上借款并使用A链上的资产作为抵押
2. 以低成本rollup方式参与社区福利（例如铸造新的 NFT 系列、领取活动门票和商品），而无需将其 NFT 转移到链 A 上
3. 利用他们在一条链上建立的去中心化 ID 和链上历史记录来参与 DeFi 并在另一条链上获得更好的利率

互操作性面临的挑战

尽管互操作性带来了许多好处，但它面临着许多技术挑战：

1. 首先，区块链之间通常不能很好地通信，这是因为它们使用不同的共识机制、密码学方案和架构。如果您的代币位于链 A 上，那么使用它们购买链 B 上的代币的过程并不简单。
2. 其次，在验证层，互操作性协议的可靠性仅与选择用于验证所传递的消息确实合法且有效的验证机制一样好。
3. 再次，为开发人员提供多个构建位置会导致应用程序失去可组合性，而可组合性是 web3 中的关键构建块。这意味着开发者无法轻松组合另一个链上的组件来设计新的应用程序并为用户提供更大的可能性。
4. 最后，大量的链意味着流动性变得碎片化，从而降低参与者的资本效率。例如，如果您向链 A 上的池提供流动性以获取收益，则很难从该交易中获取 LP 代币并将其用作另一个协议中的抵押品以产生更多收益。流动性是 DeFi 和协议活动的命脉——链越多，它们就越难获得强劲发展。

目前已有一些互操作性解决方案来解决其中一些问题，那么目前的情况如何呢？

互操作性的现状

如今，跨链桥是跨链交易的主要促进者。目前有110多个链桥，它们的功能级别不同，并权衡了安全性、速度和可支持的区块链数量。

正如 LI.FI 在其《链桥101》（Bridging 101）文章中所述，有几种不同的链桥类型：

1. 打包和铸造链桥：在多重签名中保护链 A 上的代币，并在链 B 上铸造相应的代币。理论上，打包的代币应该与原始代币具有相同的价值，但它们的价值只有在链桥安全的情况下才有效，即，如果链桥遭黑客攻击，那么当用户尝试从链 B 桥接至 A 时，就无法将打包的代币交换回（门户、多链）
2. 流动性网络：各方在链的任一侧提供代币流动性以促进跨链交换（例如 Hop、Connext Amarok、Across）。
3. 任意消息传递链桥：可以传输任何数据（代币、合约调用、链的状态等），代表有LayerZero、Axelar、Wormhole 等。
4. 特定用例链桥（例如稳定币和 NFT 链桥）在将稳定币/NFT 释放到链 B 之前在链 A 上进行销毁。

这些链桥使用由不同受信任方和激励措施支撑的不同信任机制来实施保护，并且这些选择很重要（正如 Catalyst Labs 和 Li.Fi 团队的 Jim 所指出的）：

1. Team Human 依靠一组实体来证明交易的有效性；
2. Team Economics 依赖于一组持有抵押品的验证者，这些验证者面临着罚没处罚的风险，以抑制不良行为。仅当不当行为的经济利益低于罚没惩罚时，这才有效
3. Team Game Theory 将跨链过程中的各种任务（例如检查交易有效性；中继）划分给不同的各方
4. Team Math 执行链上轻客户端验证，利用零知识技术和Succinct证明来验证一条链上的状态，然后再在另一条链上释放资产。这最大限度地减少了人际互动，并且设置时在技术上很复杂

最终，信任机制涵盖从人类到具有经济激励的人类，再到基于数学的验证。这些方法并不相互排斥。在某些情况下，我们已经看到一些方法被组合使用以增强安全性。例如，LayerZero 的基于博弈论的链桥将 Polyhedra（依靠 zk 证明进行验证）作为其网络的预言机。

迄今为止，链桥的表现如何？到目前为止，链桥已为大量资本转移带来了便利——2022年1月，链桥的 TVL 达到了 600 亿美元的峰值。由于面临如此多的资本，链桥已成为漏洞利用和黑客攻击的主要目标。仅 2022 年，多重签名密钥泄露和智能合约漏洞就造成了25亿美元的损失。金融体系要繁荣发展、吸引更多用户，每年 4% 的资本损失率是不够的。

到2023年，攻击持续进行，多链地址被盗走 1.26 亿美元（相当于 Fantom 链桥地址的 50%，Moonriver 链桥地址的 80%），同时他们的首席执行官一直控制着他们的“多重签名”的所有密钥。在这次黑客攻击发生后的几周内，Fantom 上的 TVL（跨多链桥接了大量资产）下降了 67%。

归根结底，一些最大的桥接漏洞和后续损失都归结为多重签名漏洞（Ronin 损失了 6.24 亿美元、Multichain 损失了1.263 亿美元、Harmony 损失了 1 亿美元），凸显了所采用桥接信任机制的重要性。

拥有小型（Harmony）或分组（Ronin）或单一（多链）验证器集是导致其中一些漏洞利用的关键原因。但攻击可能来自数量惊人的向量。2022年4月，美国联邦调查局 (FBI)、网络安全与基础设施安全局 (CISA) 和美国财政部联合发布了一份网络安全咨询通知，重点介绍了朝鲜国家支持的拉撒路集团 (Lazarus Group) 使用的一些策略，这包括社会工程、电子邮件、Telegram 和 CEX 帐户网络钓鱼等（Tayvano 的本线程中的屏幕截图示例）。

我们将何去何从？

显然，最终需要依靠人类的验证机制很容易成为攻击目标——但仍然需要安全、高效的互操作性。那么我们接下来该如何应对？

如今，我们见证了信任最小化验证方法的出现，这就是我们感到兴奋的地方：

在第二篇文章中，我们将介绍共识证明——用于证明源链的最新共识（即最后几个区块中的状态/“真相”）以促进桥接

在第三篇文章中，我们将介绍存储证明——用于证明旧区块中的历史交易和数据，以促进广泛的跨链用例。

这两种方法都以信任最小化验证为中心，以避免人类的依赖和错误，并为互操作性的未来提供支持。我们将深入研究这些内容以及该领域的团队建设，敬请关注！

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