读懂区块链“桥”:如何打破加密世界的信任边界

资讯 6个月前 123huobi
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读懂区块链“桥”:如何打破加密世界的信任边界

原文作者:Arjun Chand

原文编译:南风,Unitimes

加密生态系统在过去十年中迅速发展。自从 2008 年比特币白皮书发布以来,加密领域出现了巨大的创新,并被广泛采用,几乎成为主流。虽然加密领域的每一年都是独一无二的,但 2021 年改变了这个生态系统,让人们对加密领域似乎无限的未来为之兴奋。

2021 年是 L1 (第一层) 区块链之年,这使得许多人预测加密领域的未来将是多链的,这与许多人在这些 L1 区块链兴起之前所持的「赢家通吃」的立场不同。然而,随着不同区块链生态系统数量和规模的急剧增加,现在需要关键的基础设施来连接它们。这就是区块链「桥」的用武之地。

上图:在 TVL (总锁仓价值) 方面,以太坊区块链依然占主导地位,但其他区块链网络的 TVL 正在增长。数据来源:DeFi Llama

在本文中,我们将讨论:

- 什么是区块链「桥」?- 为什么我们有不同类型的「桥」?- 我们如何对这些「桥」进行分类?让我们一探究竟吧!

什么是区块链「桥」?

区块链「桥」的工作原理与现实世界中的真实桥梁类似。然而,加密领域中的「桥」不是连接物理位置,而是连接两个不同的区块链网络。这种连接非常重要,因为如果没有区块链「桥」,区块链就会处于孤立的环境中,无法相互通信。这是因为每个区块链网络都有自己的一套规则、治理机制、原生资产和数据,与其他区块链不兼容。然而,有了两个区块链之间的「桥」,就可以在区块链网络之间转移加密资产和任意数据。因此,「桥」是加密生态系统中互操作性的关键,对于使不同的区块链网络相互兼容是非常必要的。

让我们来举个例子:

Alice 在以太坊主网上有 ETH,但想在 Avalanche 链上使用这些 ETH。这两个区块链有自己的协议、规则、社区和共识机制,因此它们之间不可能进行互操作性。在这种情况下,中间需要一些东西,并提供一种方式,将信息从以太坊主网带到 Avalanche 链。为此,Alice 很可能会通过一座区块链「桥」来转移资产,以安全地将 ETH 从以太坊主网转移到 Avalanche 链上。通过这座「桥」,Alice 可以将以太坊上的 ETH 转换为 Avalanche 链上的 wETH。如下图所示:

上图:将 ETH 从以太坊主网桥接至 Avalanche 链 (将 ETH 转换成 wETH) 的过程

为什么会有不同类型的「桥」?

区块链「桥」可以实现不同区块链之间的通信。而且,就像复杂的数学问题一样,当你看到加密生态系统中不同的桥接解决方案时,你会发现不仅只有一种方法可以实现区块链之间的通信。不同的区块链「桥」有着不同的设计,有自身独特的优点和缺点,因此,当涉及到在两个区块链网络之间使用哪个「桥」进行通信时,有很多选择。让我们更深入地探讨一下这种通信是如何运作的。

「桥」的工作原理是在两个区块链之间建立通信通道。在一个理想的世界里,区块链会相互通信;但在现实中,这是不可能的,因为一个区块链不会存储另一个区块链的状态。

让我们举个例子:

以太坊上的一个 dApp (去中心化应用) 想要与 Solana 链上的一个 dApp 通信。由于以太坊和 Solana 之间的信任边界 (trust boundaries),它们不能简单地相互通信。这些信任边界包括但不限于:

- 以太坊和 Solana 彼此不了解对方。- 这两条链都是只能知道自己的链上发生了什么,而不知道链外发生了什么。

对于这两个区块链来说,接收来自对方的消息就好像与他们一无所知的外部世界进行互动。因此,无法建立信任来验证这些消息。

理想的区块链世界 (上) vs. 现实的区块链世界 (下)

此外,区块链只能向一个方向发送消息。也就是说,在一个通道中只能单向通信:一个区块链可以在一个通道上向另一个区块链发送消息,但另一个区块链无法依靠同一个通道回复该消息并确认已收到消息。

为了在区块链之间建立信任并使双向沟通成为可能,我们需要一些中间的东西,一些可以在这些区块链之间架起桥梁的东西。这就是区块链「桥」的作用,它不仅可以在不同的区块链之间传输消息、数据和资源,还可以进行跨链资产转移。这改变了一些事情,使得区块链不再局限于单向通信,因为「桥」使区块链能够与其他区块链来回通信。

区块链「桥」使用不同的机制或参与者,这些参与者在区块链之间扮演验证者的角色,以实现通信和克服信任边界。如果没有这些链下参与者 (off-chain actors),区块链之间的通信将不可能实现。

然而,随着这些链下参与者作为两个区块链的「中间人」,信任边界可以被克服,通信成为可能。

验证者的角色是「桥」工作方式的主要区别所在。从本质上讲,一些「桥」使用可信系统 (trusted system),而另一些桥使用无须信任的验证者系统 (trustless system)。此外,由于加密生态系统中的「互操作性三难困境」,我们看到了不同类型的区块链「桥」设计。互操作性三难困境指出「互操作性协议或「桥」只能具有以下三个属性中的两个:

- 无须信任性 (Trustlessness):具有与底层区块链相同的安全性;- 可延展性 (Extensibility):在任何区块链上都能被支持;- 普遍性 (Generalizability):能够处理任意的跨链数据。

不同的区块链「桥」方案侧重于上面列出的三个因素中的不同因素,并且有各自的优点和权衡。因此,不同的「桥」设计有着独特的价值主张。下图根据区块链「桥」的无须信任性、可拓展性和普遍性来对不同的「桥」进行了分类:

此外,区块链桥方案 Connext 的创始人 Arjun Bhuptani 还根据区块链「桥」的不同验证方式来将「桥」划分为原生验证系统 (即区块链自身的验证者负责验证跨链数据)、外部验证系统 (即使用一组外部的验证者来中继跨链数据) 和本地验证系统 (即只有参与到特定跨链交互的参与方才会验证该交互)。

以上几点解释了为什么我们有不同的区块链「桥」设计。但是,一般来说,我们之所以会看到不同类型的「桥」,是因为它们连接的对象和主要用例不同。对此,我们将在下文进一步解释。

基于「桥」的工作原理来进行分类

虽然所有区块链「桥」的目的都是一样的 (即实现不同区块链之间的通信),但它们的实现方式是不同的。根据它们的工作方式,区块链「桥」可以大致分为:

- 需信任的「桥」(Trusted Bridges):这类区块链「桥」使用一个中心机构来进行运作。这种区块链桥之所以被称为「需信任的「桥」」,是因为用户需要信任某个第三方 (也即这个中心机构) 来使用这座「桥」并保管他们的资金。这类桥梁的例子包括多链「桥」和特定于区块链的「桥」,比如 Binance <> Ethereum Bridge。- 无须信任的「桥」(Trustless Bridges):这类区块链「桥」通过使用智能合约和算法,消除了可信第三方的角色。它们之所以被称为「无须信任的「桥」」,是因为它们不要求用户信任某个中心机构来使用「桥」。因此,用户的资金安全总是由用户保管。这类桥梁的例子包括 Connext、cBridge 和 Hop 等。

举个例子:

假设你在机场的安全检查点。有两种类型的安全检查点:

- 人工检查点:这里由机场官方人员控制和操作,用户必须信任他们,让他们保管自己的个人信息和物品。- 自助检查点:这里由机器负责操作,用户始终控制着自己的个人信息和物品。

人工检查点就相当于「需信任的「桥」」。这种检查点依靠一个可信赖的第三方,也就是官方人员来运作。用户必须放弃对自己资产的控制。

上图:人工检查点相当于「需信任的「桥」」

自助检查点就相当于「无须信任的「桥」」。这种检查点使用技术消除了官方人员的角色,让用户能够继续控制自己的资产。

上图:自助检查点就相当于「无须信任的「桥」」

基于「桥」连接的对象来进行分类

除了它们的工作方式外,还可以根据区块链「桥」连接的对象将它们划分为以下几类:

- L1 <> L1 桥:这类「桥」将两个不同的 L1 区块链网络连接起来。比如 Avalanche Bridge 连接着以太坊网络和 Avalanche 链。- L1/L2 <> L2 桥:这类「桥」将 L1 区块链与 L2 网络连接起来,或者将两个不同的 L2 网络连接起来。比如,Across 一个是将以太坊 L1 与诸如 Arbitrum 和 Optimism 等 L2 网络连接起来的桥梁;Hop Protocol 一个是连接不同的 L2 网络的桥梁,也可以是将以太坊 L1 与 L2 网络连接起来的桥梁。

举个例子:

基于 Dragonfly Capital 管理合伙人 Haseeb Qureshi 将区块链描述为城市的心理模型,我们可以说,区块链「桥」就像连接不同城市的道路。根据这些桥梁连接的对象,道路可分为以下几类:

- 国家高速公路:这些是连接所有主要城市的道路。

- 州内高速公路:这些是连接某个城市中重要部分的道路。

国家高速公路就相当于「L1 <> L1 桥」。如果把以太坊比作纽约市,Avalanche 链比作是芝加哥市,那么 Avalanche Bridge 就是连接着它们的国家高速公路。

上图:国家高速公路就相当于 L1 <> L1 桥

州内高速公路就相当于「L1/L2 <> L2 桥」。如果 L2 网络和 Rollups (比如 Arbitrum 和 Optimism) 是以太坊 (纽约市) 的两座摩天大楼,那么 Hop Protocol 就是连接它们的州内高速公路。

上图:州内高速公路就相当于 L1/L2 <> L2 桥。

基于「桥」转移资产的方式来进行分类

我们还可以根据区块链「桥」在转移跨链资产时使用的机制来对它们进行分类。一般来说,根据区块链「桥」转移资产的方式,可以将它们分为以下几类:

- 锁定 & 铸造:这类区块链「桥」会锁定源链上的资产,并铸造目标链上的资产。比如 Polygon 的 PoS Bridge、Avalanche Bridge (AB)、Wrapped BTC (wBTC) 和 wMonero 等。- 销毁 & 铸造:这类区块链「桥」会销毁源链上的资产,并铸造目标链上的资产。比如 Hop Protocol 和 Across Protocol。- 原子互换 (Atomic Swaps):这类区块链「桥」会将源链上的资产兑换为目标链上的资产。一般来说,这类「桥」是无须信任的,因为它们依赖于自我执行的智能合约来进行资产兑换,从而消除了在「锁定&铸造」和「销毁&铸造」机制中需要可信第三方的需求。比如 cBridge 和 Connext。

举个例子:

假设你开车从 A 市到 B 市,这两座城市通过一座桥连接。当你抵达这座桥,准备离开 A 市前往 B 市时,你有 3 种选择来跨过这座桥:

1、把你的车放在位于 A 市的一个仓库里,作为交换,你会在 B 市得到一辆一模一样的车。当你返回 A 市时,你只需要把你当初抵达 B 市时获得的这辆车归还,然后把你原来在 A 市的那辆车拿回去。这与区块链「桥」使用的「锁定 & 铸造」机制相类似。如下图所示:

上图:使用「锁定 & 铸造」机制的「桥」

2、为了离开 A 市,你必须销毁你的车,然后作为回报,你将在 B 市获得一辆一模一样的车。当你返回 A 市时,同样的过程将再次发生:你必须在 B 市摧毁你的汽车,然后你将在 A 市获得一辆相同的汽车。这与区块链「桥」使用的「销毁 & 铸造」机制相类似。如下图所示:

上图:使用「销毁 & 铸造」机制的「桥」

3、将你在 A 市的汽车兑换成另一辆 B 市的汽车。当你返回 A 市时,你可以重复同样的过程:将你在 B 市的汽车兑换成另一辆 A 市的汽车。这与区块链「桥」使用的「原子互换」机制相类似。如下图所示:

上图:使用「原子互换」机制的「桥」

基于「桥」的功能来进行分类

上述分类对桥梁的区分非常广泛。当我们根据「桥」的使用方式 (也就是它们的功能) 来研究不同的「桥」类型和设计时,事情会变得很复杂。根据其功能,「桥」可以分为以下几种:

- 链到链的桥 (Chain-To-Chain Bridges):这类「桥」主要用于支持两个区块链之间的资产移动。通常,这种「桥」使用「锁定 & 铸造」机制。例如:Polygon 的 PoS Bridge(连接 Polygon 和以太坊)、Binance <> Ethereum Bridge(连接 BSC 和以太坊) 以及 Avalanche Bridge (连接 Avalanche 和以太坊)。- 多链桥 (Multi-Chain Bridges):这类「桥」旨在跨多个区块链转移资产。这种「桥」可以被部署到任何 L1 或 L2 区块链上。例如:Connext 和 cBridge。- 专用桥 (Specialized Bridges):这类「桥」专注于特定的生态系统,旨在支持资产在特定区域之间的移动。由于其专用性,这些「桥」通常能够促进更快、更便宜的跨链交易。例如:Hop 是一个 Rollup 到 Rollup 的桥梁,能够实现跨以太坊主网和 L2 网络的资产转移;Across 专注于实现从 L2  Rollups 到以太坊主网的快速、廉价的资产转移。- 包装资产桥 (Wrapped Asset Bridges):这类「桥」专门设计用于实现将非本地资产转移到不同的区块链上。这类桥梁通过在目标链上创建出代表源链上的资产的包装资产 (wrapped assets)。例如:Wrapped BTC (wBTC)、wMonero 等。- 数据专用桥 (Data Specific Bridges):这类「桥」是专门为跨多个区块链传输任意数据而设计的互操作性协议。通常,这些协议会成为 dApps 的基础层,使 dApps 能够实现跨链可组合性。例如:Celer 的 Inter-chain Message Framework、IBC、Nomad 和 Data Movr。- dApp 专用桥 (dApp Specific Bridges):从纯粹的技术角度来看,这些都不是「桥」。通过连接到不同的区块链,这些 dApps 建立了一个生态系统,允许价值以类似「桥」的方式跨链转移。例如:Thorchain 是一个去中心化的跨链 AMM (自动化做市商),提供跨链流动性特性,使跨链资产交换成为可能;其他示例还包括 Anyswap、Wanchain 和 Synapse。

总结

「一刀切」的方法并不适用于区块链「桥」。没有完美的解决方案;只有针对特定的用例进行权衡——每座「桥」都有自己的优势和劣势,正如我们从互操作性三难困境中学到的那样,所有的「桥」都必须在可信任性、可拓展性或普遍性之间做出选择。

多链时代真的到来了。今天,我们有超过 50 座独特的「桥」纵横交错在加密世界中。Li.Finance 正是其中的一座「桥」,我们的目标是完全抽象出桥接资产的复杂过程。我们希望用户和开发人员专注于利用区块链技术的无限潜力,而不是陷入在解读各种类型「桥」之间差异的细节中。我们已经与最聪明的人合作,旨在构建市场上可用的最佳抽象和聚合解决方案。

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