转发原文标题：全链互联的关键：全链互操作协议
前言
自问世以来，区块链技术一直是一个持续争议的话题，从最初作为“电子支付系统”的初衷发展到成为“世界计算机”，强调“高速并行处理”，并成为游戏和金融应用的支柱。价值观的分歧和技术争议导致了数百个公共区块链的出现。由于其去中心化的特性，区块链本质上是封闭且孤立的系统，无法感知或与外部世界通信，使得区块链之间的互联互通不存在。当前主流的公共区块链叙事正在向多层次模块化过程迈进。除了第二层执行层之外，我们还有数据可用性（DA）层、结算层，甚至是在其他执行层之上的执行层。流动性的碎片化和用户体验的分散将进一步加剧。传统的跨链桥梁解决方案充满了风险。
从普通用户的角度来看，通过桥梁在区块链之间转移资产已经很繁琐且耗时，更不用说资产差异、黑客攻击、Gas费激增和目标链上的流动性短缺等风险了。链间互操作性的缺乏不仅阻碍了区块链技术的广泛采用，还使公共区块链被视为敌对部落或国家，他们在“区块链三难问题”和不同层面解决方案的优缺点上进行无休止的辩论。随着多链和多层系统的平行发展加剧，Web3对全链互联互通的需求变得更加迫切。全链互通协议的发展已经达到了何种程度？我们距离吸引下一个十亿用户还有多远？
什么是全链互通性？
在传统互联网中，操作体验的碎片化几乎感觉不到，因为使用支付宝或微信等支付场景通常可以满足所有在线支付请求。然而，在Web3世界中，公共区块链之间存在固有障碍。简而言之，全链互通性协议就像是打破这些障碍的锤子。通过跨链通信解决方案，它们使资产和信息能够在多个公共区块链之间无缝传输，旨在实现类似于Web2级别的无缝体验，并最终达到链不可知性甚至意图中心性的最终目标。
全链互操作性的实现需要解决几个关键挑战，包括非同质智能合约链之间的通信问题以及链间资产转移的非封装方法。为了解决这些挑战，一些项目和协议引入了创新解决方案，例如LayerZero、Axelar和Wormhole。我们将在接下来的部分进一步分析这些项目，但在此之前，了解跨链交互的各种挑战和当前方法是必要的。
全链互通性改变了什么？
不同于过去，用户必须将资产锁定在源链上并支付Gas，等待长时间通过第三方桥梁在目标链上接收封装代币的情况，全链互通性协议代表了从跨链技术延伸出的新范式。它充当了一个传输所有信息（包括资产）的通信枢纽。这使得链之间可以实现互操作性，例如，在 Sushi 中无缝交换资产，Sushi 集成了 Stargate，用于源链和目标链之间的路由，极大地优化了用户的跨链体验。未来，更雄心勃勃的用例可能包括跨不同链的不同 DApp 之间的无缝互操作性。
三角形选择和三种验证类型
区块链世界总是充满了决策，就像著名的公链区块链三难问题一样，跨链解决方案也面临着一个互操作性三难问题。由于技术和安全限制，跨链协议只能优化以下三个关键属性中的两个：
- 无信任：协议的运作不依赖于任何中心化信任实体，并且可以提供与底层区块链相同级别的安全性。这意味着用户和参与者不需要信任任何中介或第三方来确保交易的安全和正确执行；
- 可扩展性：协议可以轻松应用于任何区块链平台或网络，不受特定技术架构或规则的限制。这使得互操作性解决方案能够支持广泛的区块链生态系统，而不仅仅是少数几个特定网络；
- 通用性：协议可以处理任何类型的跨领域数据或资产转移，而不仅仅是特定的交易类型或资产。这意味着通过桥接器，不同的区块链可以交换各种类型的信息和价值，包括但不限于加密货币、智能合约调用和任何其他任意数据。
早期的跨链桥接器分类通常基于Vitalik的划分，将跨链技术分为三种类型：哈希时间锁定合约、基于见证人的验证和中继验证（轻客户端验证）。然而，根据Connext的创始人阿尔琼·布普塔尼（Arjun Bhuptani）的说法，跨链解决方案也可以分为内部验证（无信任+可扩展性）、外部验证（可扩展性+通用性）和本地验证（无信任+通用性）。这些验证方法基于不同的信任模型和技术实现，以满足各种安全性和互操作性需求。
内部验证：
内部验证桥梁依赖于源链和目标链的共识机制直接验证交易。这种方法不需要额外的验证层或中介。例如，一些桥梁可能利用智能合约在两个区块链之间创建直接验证逻辑，允许它们通过自己的共识机制确认交易。这种方法增强了安全性，因为它直接依赖于涉及链的固有安全机制。但是，这种方法可能在技术上更加复杂，并且并非所有区块链都支持直接本地验证。
外部验证：
外部验证桥梁使用第三方验证者或验证者集群来确认交易的有效性。这些验证者可以是独立的节点、联盟成员或其他形式的参与者，他们在源链和目标链之外进行操作。这种方法通常涉及跨链消息传递和由外部实体执行的验证逻辑，而不是直接由涉及的区块链本身处理。外部验证可以实现更广泛的互操作性和灵活性，因为它不受特定链的限制，但它也引入了额外的信任层和潜在的安全风险。（尽管存在显著的中心化风险，外部验证是最主流的方法，提供灵活性、效率和低成本。）
本地验证：
本地验证指的是目标链验证源链的状态以确认交易并在本地执行后续交易。通常的做法是在目标链的虚拟机内运行源链上的轻客户端，或者并行运行它们。本地验证要求存在一个诚实的少数人或同步性假设，在委员会中至少有一个诚实的中继者（诚实的少数人），或者如果委员会无法正常运行，则用户必须自己传输交易（同步性假设）。本地验证是跨链通信中最信任最小化的形式，但成本高昂，发展灵活性较低，并且更适合具有类似状态机的区块链，例如以太坊和L2网络之间，或者基于Cosmos SDK开发的区块链之间。
不同类型的方案
作为Web3世界中最关键的基础设施之一，跨链解决方案的设计仍然是一个具有挑战性的问题。目前的解决方案可以分为五种类型，每种采用独特的方法来促进资产交换、转移和合约调用。
- 代币交换机制：这一过程允许用户在一个区块链上交易某种资产，并在另一个链上接收等值的资产。通过利用原子交换和跨链自动做市商（AMM）等技术，可以在不同的链上创建流动性池，实现各种资产之间的无缝交换。
- 资产桥接技术：这种方法涉及通过智能合约在源链上锁定或销毁资产，并通过相应的智能合约在目标链上解锁或创建新资产。根据资产的处理方式，这项技术可以进一步分为三种类型：
- 锁定/铸币模式：在这种模式下，源链上的资产被锁定，同时在目标链上铸造等值的“桥接资产”。相反的操作是销毁目标链上的桥接资产，以解锁源链上的原始资产。
- 销毁/铸币模式：在这种模式下，源链上的资产被销毁，并在目标链上铸造等量的相同资产。
- 锁定/解锁模式：这种方法涉及在源链上锁定资产，然后在目标链上的流动性池中解锁等值的资产。这种资产桥经常通过提供收益共享等激励措施来吸引流动性。
- 本地支付功能：使源链上的应用程序能够使用目标链上的原生资产触发支付操作，或基于一链的数据在另一链上触发跨链支付。这种方法主要用于结算，可以根据区块链数据或外部事件触发。
- 智能合约互操作性：允许源链上的智能合约根据本地数据调用目标链上的智能合约的函数，实现包括资产交换和桥接操作在内的复杂跨链应用。
- 可编程资产桥：这是一种先进的互操作性解决方案，结合了资产桥接和消息传递功能。当资产从源链转移到目标链时，可以立即触发目标链上的合约调用，实现各种跨链功能，如质押、资产交换或将资产存储在目标链上的智能合约中。
零层
作为全链互操作性协议领域中最著名的项目，Layer Zero吸引了来自a16z、Sequoia Capital、Coinbase Ventures、Binance Labs和Multicoin Capital等重要加密资本的巨额投资，完成了总额达3.15亿美元的三轮融资。除了项目本身的吸引力外，这也凸显了顶级资本对全链互操作性的重视。抛开其光环以及有关中心化和生态系统缺陷的争议，让我们分析一下Layer Zero的架构是否具有促进全链连接的潜力。
无信任跨链：正如前文提到的，目前最主流的跨链桥解决方案纯粹依赖于外部验证，由于将信任转移到链外验证（大多数被利用的多重签名桥都存在这种漏洞，因为黑客只需针对资产托管位置进行攻击），这显著降低了安全性。相比之下，LayerZero将验证架构转变为两个独立实体——Oracles和Relayers，采用了最简约的方法来缓解外部验证的缺陷。理论上，这两者之间的独立性应该提供完全无信任和安全的跨链通信环境。然而，问题在于黑客可能针对Oracles和Relayers进行恶意活动。此外，Oracles和Relayers之间的中心化勾结可能性引发了担忧，表明Layer Zero在第一版的无信任跨链可能存在几个逻辑漏洞。第二版引入了去中心化验证网络（DVNs）来改进验证方法，我们将在后文讨论。
LayerZero端点：LayerZero端点是协议功能的关键要素。第一版的Oracles和Relayers，以及第二版的DVNs，主要处理消息验证和防止欺诈，而端点是智能合约，可以在两个区块链的本地环境之间实现消息的实际交换。参与的区块链上的每个端点都包括四个模块：Communicator、Verifier、Network和Libraries。前三个模块实现了协议的核心功能，而Libraries模块允许协议开发人员扩展其核心功能，并添加特定于区块链的自定义函数。这些自定义库使LayerZero能够适应不同架构和虚拟机环境的各种区块链，例如，支持既有EVM兼容网络又有非EVM链。
工作原理：LayerZero通信系统的核心依赖于端点。通过前述的三个模块，它形成了跨链消息传输的基础设施。该过程始于一个区块链（Chain A）上的应用程序发送消息，涉及到交易细节、目标链标识符、有效载荷和支付信息传输给Communicator。然后，Communicator将此信息编译成数据包，并与其他数据一起转发到Verifier。Verifier与Network合作，将 Chain A 的区块头传输到目标链 Chain B，同时指示Relayer预先获取交易证明以确保真实性。Oracle和Relayer负责分别检索区块头和交易证明，然后将此信息传输到 Chain B 上的Network合约，后者将区块哈希传递给Verifier。在验证Relayer提供的数据包和交易证明后，消息被转发到 Chain B 上的Communicator。最后，智能合约将消息传递给Chain B上的目标应用程序，完成跨链通信过程。
在LayerZero第二版中，Oracles被去中心化验证网络（DVNs）所取代，以解决关于链外实体集中化和不安全性的批评。同时，Relayers被Executors所取代，其角色仅限于执行交易，而不是验证交易。
模块化和可扩展性：开发人员可以使用Libraries模块在区块链上扩展LayerZero的核心功能。这些模块是协议的智能合约套件的一部分。Libraries允许以区块链特定的方式实现新功能，而无需修改LayerZero的核心代码。该协议具有很高的可扩展性，因为它使用轻量级的消息设置进行跨链通信。
简单的用户体验：LayerZero的一个关键特点是其用户友好性。使用该协议进行跨链操作可以作为单个交易进行，消除了传统加密桥梁通常与代币包装和解包装过程相关的步骤。因此，用户体验类似于同一链上的代币交换或转账。
LayerZero Scan：考虑到LayerZero支持的近50个公共链和Layer 2平台，跟踪LayerZero上的消息活动并不是一件小事。这就是LayerZero Scan发挥作用的地方。这款跨链浏览器应用程序允许您查看参与链上的所有协议消息交换。该浏览器可以让您单独查看源链和目标链的消息活动。您还可以探索每个使用LayerZero的DApp的交易活动。
OFT（全链可替代代币）：OFT（全链可替代代币）标准允许开发人员在多个链上创建具有本地级别功能的代币。OFT标准涉及在一个链上销毁代币，同时在目标链上铸造代币的副本。最初，原始的OFT代币标准只能与EVM兼容的链一起使用。LayerZero在最新的OFTV2版本中扩展了此标准，以支持非EVM平台。
ONFT（全链不可替代代币）：ONFT是OFT标准的不可替代版本。基于ONFT标准创建的NFT可以在支持此标准的链之间进行转移和存储。
虫洞
与Layer Zero类似，Wormhole是全链互操作性协议领域的一部分，在最近的空投活动中开始崭露头角。该协议最初于2020年10月推出，从其第一版中的双向代币桥演变为现在支持跨越多个链的本地跨链应用程序的开发。该协议最为人所知的或许是2022年2月3日的一起黑客事件，导致价值3.6亿美元的ETH被盗。然而，Wormhole设法在不到24小时内从一个未公开的来源补充了资金，并最近宣布获得了2.25亿美元的融资。那么，是什么让Wormhole如此吸引资本投资者呢？
战略重点：Wormhole的目标不是主要针对基于EVM的系统，而是非EVM系统。它是唯一支持像Solana和Move系列（APT，SUI）等异构公共链的主流全链协议。随着这些生态系统继续复苏并快速增长，Wormhole作为领先者的出现已经成为必然。
工作原理：Wormhole的核心是可验证操作批准（VAA）跨链协议和19个监护节点（来自行业内知名机构，这一点经常受到批评）。它通过在每条链上的Wormhole核心合约将请求转换为VAA以促进跨链操作。具体流程如下：
- 事件发生和消息创建：源链上发生的特定事件，例如资产转移请求，被捕获并封装到消息中。此消息详细说明了事件和需要执行的操作。
- 守护节点监控和签名：Wormhole网络内的19个Guardian节点负责监控跨链事件。当他们检测到源链上的事件时，他们会验证事件信息。一旦验证成功，每个守护者节点都会用自己的私钥对消息进行签名，表明该事件已得到验证和批准（需要三分之二的节点同意）。
- 可验证的行动批准 (VAA) 生成：一旦足够数量的 Guardian 节点对消息进行签名，这些签名就会被收集并打包到 VAA 中。 VAA 是对事件及其跨链请求的可验证批准，包含原始事件的详细信息和守护者节点签名的证明。
- VAA跨链传输：VAA随后被发送到目标链。在目标链上，Wormhole核心合约负责验证VAA的真实性。这包括检查 VAA 中包含的监护人节点签名，以确保它们来自可信节点并且消息未被更改。
- 跨链操作的执行：一旦目标链上的Wormhole合约验证了VAA的有效性，就会按照VAA的指示执行相应的操作。这可能涉及创建新代币、转移资产、执行智能合约调用或其他自定义操作。这样源链上的事件就可以触发目标链上相应的响应。
安全模块：Wormhole 正在开发三个主要的内部安全功能：治理、核算和紧急关闭，所有这些功能都在开放的开发环境中提供对其最终实现的深入了解。这些功能正在等待监护人完成和采用。
- 治理：该功能在监护人/预言机级别实现，允许监护人监控特定时间窗口内任何受监管链上的价值流。监护人为每条链设置可接受的流量上限，任何超过此上限的流量都会被阻止，以防止资产过度流动。
- 核算：由监护人或预言机实施，他们维护自己的区块链（也称为蠕虫链），充当不同链之间的跨链分类账。该账本不仅将监护人定位为链上验证者，而且还充当会计插件。监护人可以拒绝资金不足的链上的跨链交易（此验证独立于智能合约逻辑）。
- 关闭：在链上实施，如果检测到跨链桥存在潜在威胁，该功能允许监护人暂时停止桥上的资产流动。当前的实现是通过链上函数调用来执行的。
快速集成：Wormhole 的 Connect 产品为应用程序提供了一个简单的桥接工具，只需几行代码即可集成 Wormhole 协议的跨链功能。 Connect 的主要功能是为开发人员提供一组简化的集成工具，使他们能够以最少的编码将 Wormhole 的封装和本机资产桥接功能合并到他们的应用程序中。例如，希望将其 NFT 从以太坊桥接到 Solana 的 NFT 市场可以使用 Connect 在其应用程序中为用户提供简单、快速的桥接工具，使他们能够在两个链之间自由移动 NFT。
消息传递：在多元化的区块链生态系统中，消息传递成为核心需求。 Wormhole 的消息传递产品提供了一种去中心化的解决方案，允许不同的区块链网络安全、轻松地交换信息和价值。 消息传递的核心功能是跨链信息传输，配备简化的集成方法，以加速用户和流动性增长，同时保持高安全性和去中心化。例如，在以太坊上运行的 DeFi 项目想要与 Solana 上的另一个项目进行交互，可以通过 Wormhole 的消息传递轻松地交换信息和价值，而无需复杂的中间步骤或第三方干预。
NTT框架：通过 Wormhole 的 NTT（原生代币转移）框架为原生代币和 NFT 的跨区块链转移提供了创新且全面的解决方案。 NTT 允许代币在跨链转移过程中保留其固有属性，并支持直接跨链代币转移，无需流动性池，从而避免 LP 费用、滑点或 MEV 风险。此外，它可以与任何代币合约或标准和协议治理流程集成，允许项目团队维护其代币的所有权、升级权限和可定制性。
结论
尽管处于早期阶段，但全链互操作协议目前面临安全和中心化风险的挑战，用户体验还无法与Web2互联网生态系统竞争。不过，与早期的跨链桥接技术相比，目前的解决方案已经取得了显着的进步。从长远来看，全链互操作协议代表了将数千条孤立的链整合到统一生态系统中的宏大叙事。尤其是在模块化追求极致速度和成本效益的时代，全链协议无疑在衔接过去和未来方面发挥着举足轻重的作用。它们是我们必须密切关注的一个关键领域。
声明：
- 本文转载自[西北大学]，转发原标题《全链互联的关键：全链互操作协议》，版权归原作者所有[YBB资本研究员泽克]。若对本次转载有异议，请联系Gate Learn团队，他们会及时处理。
- 免责声明：本文所表达的观点和意见仅代表作者个人观点，不构成任何投资建议。
- Gate Learn 团队将文章翻译成其他语言。除非另有说明，否则禁止复制、分发或抄袭翻译文章。
相關文章
