跨链桥:连接区块链生态系统的关键基础设施

我们生活在一个多链世界,数十亿美元的资产锁定在100多条链上。这些区块链资产的所有者正在寻找套利机会来赚钱,就像他们在传统金融中一样。然而,与传统金融不同,区块链资产长期以来无法在不同链之间自由流动,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存在于同一条链上
3. 无信任区块链之间缺乏可信中介

为了解决区块链资本效率低下的问题,有进取心的个人创建了区块链桥来应对这些挑战,开始将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,但主要作用是提高资本效率。

什么是区块链桥

区块链桥连接两个区块链,通过信息和/或资产的传输促进这些区块链之间安全可验证的通信。

这提供了许多机会,例如:

• 资产跨链转移
• 新的去中心化应用可以访问不同区块链的优势
• 不同区块链生态系统的开发者可以协作构建新解决方案

桥有两种基本类型:

1. 受信任桥

依赖中央实体或系统运作。用户主要依赖桥运营商的声誉,需要放弃对加密资产的控制。

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。桥的安全性与底层区块链相同。用户可通过智能合约控制资金。

在这两种信任假设下,常见的跨链桥设计类型包括:

• 锁定、铸造和销毁代币桥:提供即时确定性,用户在目标链上收到合成资产。
• 具有统一流动性的本地资产池的流动性网络:不同链上的资产池互相连接,共享流动性。

然而,所有设计都必须解决两个难题:

跨链桥三难困境

桥协议只能同时具备以下三个属性中的两个:

• 即时保证最终性
• 统一流动性
• 本地资产

互操作性三难困境

互操作性协议只能同时具备以下三个属性中的两个:

• 无需信任
• 可扩展性
• 通用性

除此之外,安全性是区块链桥面临的最大挑战,这从2021年和2022年发生的多起黑客事件可见一斑。从根本上说,跨链桥的安全性取决于其中最不安全的那条链。不过,对于锚定在同一Layer 1上的Layer 2平台之间的桥来说,这个问题并不存在,因为它们共享同一Layer 1的安全保证。

为什么跨链桥对Layer 2很重要

Layer 2平台旨在扩展Layer 1区块链并继承其安全保证。Layer 2之间创建桥时需要考虑不同Layer 2平台的特性,如optimistic rollups vs. zk-rollups vs Validium rollups vs Volition rollups。这些差异使得Layer 2桥具有特殊性,因为Layer 2与Layer 1以及不同Layer 2之间在信任假设和最终性方面存在差异。

Layer 2之间的桥很重要,原因与Layer 1相同:Layer 2资产正在寻求其他Layer 2的资本效率、可移植性和其他功能。

如前所述,如果桥接的Layer 2锚定在同一Layer 1上,可以克服Layer 2平台本地信任假设的差异,而且无需额外的信任假设。然而,Layer 1上Layer 2交易最终性的差异使得以最小化信任的方式在Layer 2之间桥接资产具有挑战性。

Layer 2区块链桥的类型

理想情况下,Layer 2-Layer 2桥应满足以下标准:

• 客户端必须通过抽象层与每个Layer 2协议解耦
• 客户端必须能够验证从抽象层返回的数据有效性,理想情况下无需改变信任模型
• 接口Layer 2协议不需要结构/协议更改
• 第三方必须能够独立构建目标Layer 2协议的接口

目前,大多数Layer 2桥将Layer 2视为另一个区块链。Optimistic rollups中的欺诈证明和zk-rollups中的有效性证明取代了普通Layer 1到Layer 1桥中使用的区块头和Merkle证明。

当前Layer 2桥格局

以下是当前Layer 2桥的多样化格局概述,包括名称、简要描述和桥设计类型:

1. Hope Exchange:Rollup间通用代币桥,允许用户几乎立即在rollup间发送代币。设计类型:流动性网络。

2. Stargate:可组合的原生资产桥和基于LayerZero构建的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执行跨链和同链交换的代币桥。设计类型:混合设计。

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

5. Beamer:允许用户在rollup间移动代币,侧重于用户友好性。

6. Biconomy Hyphen:多链中继网络,利用智能合约钱包在不同Optimistic L2网络间转移代币。设计类型:流动性网络。

7. Bungee:建立在Socket基础设施上的桥,汇集多个桥和DEX的流动性。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Layer 2。设计类型:流动性网络。

9. Connext:处理跨链发送资金相关消息的桥。设计类型:混合设计。

10. Elk Finance:使用ElkNet进行跨链价值转移的桥。设计类型:混合设计。

11. LI.FI:桥接器和DEX聚合器,可路由任何链上的任何资产。设计类型:流动性池聚合器。

12. LayerSwap:低成本将代币从中心化交易所直接桥接到Layer 2网络。设计类型:流动性网络。

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

14. O3 Swap:聚合多个跨链流动性池的跨链机制。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:允许用户在不同区块链间转移资产的Lock-Mint交换桥。设计类型:代币桥。

17. Voyager:使用路由算法寻找最佳路径的桥。设计类型:流动性网络。

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

19. Via Protocol:链、DEX和桥接器的聚合器,用于优化资产传输路径。设计类型:混合设计。

20. Multichain:使用SMPC节点网络的外部验证桥。设计类型:混合设计。

21. Orbit Bridge:允许在支持的区块链间转移代币的跨链桥。设计类型:代币桥。

22. Portal: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:由Axelar网络支持的代币桥。设计类型:流动性网络。

L2Beat项目维护了一个Layer 2相关区块链桥列表,包括总锁仓价值(TVL)、描述和风险评估。

Layer 2桥风险概况

用户使用Layer 2桥时需要谨慎评估以下风险:

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争议期后
• 未经验证的合约源码包含恶意代码
• 代币桥所有者行为不当
• 协议合约暂停或收到恶意更新

资金冻结风险

• 中继器/流动性提供者不处理用户交易
• 协议合约暂停或收到恶意更新
• 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

尽管此列表并不详尽,但概述了当前使用桥的主要风险。

新的零知识证明(ZKP)技术正在开发中,旨在缓解部分风险并解决桥接难题。ZKP的使用允许以下桥设计特征:

• 无需信任且安全,因为区块头正确性可通过zk-SNARKs证明
• 无需许可和去中心化,因为任何人都可加入中继网络
• 可扩展,因为应用可检索ZKP验证的区块头
• 高效,因为新的证明方案具有快速的生成和验证时间

这些开发有望加速桥生态系统的成熟和安全。

总结

Layer 2桥是Layer 2生态系统的重要粘合剂,可促进互操作性和资产高效利用。锚定在同一Layer 1上的Layer 2桥比Layer 1间的桥更安全。与所有分布式系统一样,需要权衡取舍。Layer 2桥有不同的信任假设和设计选择。生态系统仍处于早期阶段,用户应评估风险回报。新的ZKP技术正在开发中,有望提高桥的安全性。尽管Layer 2互操作性框架标准化仍处早期,但这些都是值得关注的重要发展。