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經(jīng)過(guò)多年的研究和發(fā)展，我們終于進(jìn)入了一個(gè)多鏈?zhǔn)袌?chǎng)。目前市場(chǎng)上有 100 多個(gè)活躍的公鏈，其中許多都有自己獨(dú)特的應(yīng)用、用戶、地理分布、安全模型以及設(shè)計(jì)上的權(quán)衡。盡管個(gè)別社區(qū)不愿意相信，但宇宙是熵增的，這些網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量在未來(lái)可能會(huì)繼續(xù)增加。

這種類型的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)就需要不同網(wǎng)絡(luò)之間的互操作性。許多開(kāi)發(fā)人員已經(jīng)意識(shí)到這一點(diǎn)，過(guò)去一年區(qū)塊鏈跨鏈橋已經(jīng)呈現(xiàn)了爆炸式增長(zhǎng)。在撰寫(xiě)本文時(shí)，目前有 40 多個(gè)不同的跨鏈橋項(xiàng)目。

截止2021年9月8日；并未完全收錄所有項(xiàng)目

本文將重點(diǎn)介紹四個(gè)方面：

解釋說(shuō)明為什么跨鏈橋如此重要
概述不同的跨鏈橋設(shè)計(jì)，以及其優(yōu)缺點(diǎn)
一覽當(dāng)前的跨鏈橋生態(tài)
展望未來(lái)的跨鏈橋發(fā)展方向

1 互操作性釋放創(chuàng)新

隨著各個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，它們會(huì)發(fā)展出自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，例如更高的安全性、更快的吞吐量、更便宜的交易、更好的隱私、特定資源供應(yīng)（例如存儲(chǔ)、計(jì)算、帶寬）以及區(qū)域性的開(kāi)發(fā)人員和用戶社區(qū)?？珂湗蛑灾匾且?yàn)樗鼈兡苁褂脩粼L問(wèn)新的平臺(tái)和協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)交互，可以讓開(kāi)發(fā)人員協(xié)作構(gòu)建新的產(chǎn)品。更具體地說(shuō)，它們能：

提高現(xiàn)有加密資產(chǎn)的生產(chǎn)力和實(shí)用性

跨鏈橋讓現(xiàn)有的加密資產(chǎn)能夠前往新的地方并做新的事情。例如：

將 DAI 發(fā)送到 Terra，從而在 Mirror 上購(gòu)買(mǎi)合成資產(chǎn)或在 Anchor 上賺取收益；
從 Flow 向以太坊發(fā)送 TopShot，以用作 NFTfi 的抵押品；
使用 DOT 和 ATOM 作為抵押品在 Maker 上獲得 DAI 貸款

讓現(xiàn)有協(xié)議擁有更強(qiáng)大的產(chǎn)品功能

跨鏈橋擴(kuò)展了協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)空間。例如：

在Solana 和Avalanche 上進(jìn)行YFI流動(dòng)性挖礦；以太坊上 NFT 和 Rarible 協(xié)議上 Flow的跨鏈共享訂單簿
讓Index Coop 推出PoS指數(shù)

為用戶和開(kāi)發(fā)人員解鎖新功能和用例

跨鏈橋?yàn)橛脩艉烷_(kāi)發(fā)人員提供了更多選擇。例如：

在Optimism、Arbitrum 和 Polygon 上進(jìn)行跨 DEX 的套利交易（比如，Sushi）
使用比特幣支付 ARweave 上的存儲(chǔ)費(fèi)用
在 Tezos 上參與 PartyBid的NFT集資團(tuán)購(gòu)

2 跨鏈橋科普

在抽象層面上，人們可以將跨鏈橋定義為在兩個(gè)或多個(gè)區(qū)塊鏈之間傳輸信息的系統(tǒng)。在這種情況下，“信息”可以指資產(chǎn)、合同調(diào)用、證明或狀態(tài)。大多數(shù)跨鏈橋設(shè)計(jì)都有幾個(gè)組成部分：

監(jiān)控：通常有一個(gè)Actor、“預(yù)言機(jī)”、“驗(yàn)證器”或“中繼器”，負(fù)責(zé)監(jiān)控鏈上的狀態(tài)。
消息傳遞/中繼：Actor 接收到事件后，需要將信息從源鏈傳輸?shù)侥繕?biāo)鏈。
共識(shí)：在某些模型中，需要在監(jiān)控源鏈的參與者之間達(dá)成共識(shí)，以便將該信息中繼到目標(biāo)鏈。
簽名：Actor需要單獨(dú)或作為閾值簽名方案的一部分對(duì)發(fā)送到目標(biāo)鏈的信息進(jìn)行加密簽名。

總的來(lái)說(shuō)，大約有4種類型的跨鏈橋：

Asset-specific（特定于某個(gè)資產(chǎn)）：其唯一目的是提供從外部鏈訪問(wèn)特定資產(chǎn)的途徑。這些資產(chǎn)通常是“封裝（Wrapped）”資產(chǎn)，由底層資產(chǎn)以托管或非托管方式完全抵押。比特幣是橋接到其他鏈的最常見(jiàn)的資產(chǎn)（各類xBTC），僅在以太坊上就有七種不同的橋接。這些跨鏈橋最容易實(shí)現(xiàn)，流動(dòng)性也很好，但功能有限，需要在每個(gè)目的地鏈上重新實(shí)現(xiàn)。

Chain-specific（特定于某條鏈）：兩條區(qū)塊鏈之間的跨鏈橋，主要操作是鎖定和解鎖源鏈上的代幣，在目標(biāo)鏈上鑄造封裝資產(chǎn)。由于這些跨鏈橋的復(fù)雜性有限，它們通?？梢愿斓赝斗诺绞袌?chǎng)中，但也不容易擴(kuò)展到更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)。一個(gè)例子就是 Polygon 的 PoS 橋，它允許用戶將資產(chǎn)從以太坊轉(zhuǎn)移到 Polygon，反之亦然，但僅限于這兩條鏈。

Application-specific（特定于某個(gè)應(yīng)用）：提供兩個(gè)或多個(gè)區(qū)塊鏈間訪問(wèn)的應(yīng)用，但僅供在該應(yīng)用中使用。應(yīng)用本身受益于較小的代碼庫(kù)；它并不是在每條區(qū)塊鏈上都有完整的應(yīng)用，相反，通常會(huì)在每條區(qū)塊鏈上有更輕的、模塊化的“適配器”。部署了適配器的區(qū)塊鏈可以訪問(wèn)應(yīng)用所連接的所有其他區(qū)塊鏈，因此存在網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。不過(guò)，缺點(diǎn)就是很難將該功能擴(kuò)展到其他應(yīng)用（例如從借貸到交易）。具體的例子包括 Compound Chain 和 Thorchain，它們分別構(gòu)建了專門(mén)用于跨鏈借貸和交易的獨(dú)立區(qū)塊鏈。

Generalized（一般性的）：專為跨多個(gè)區(qū)塊鏈傳輸信息而設(shè)計(jì)的協(xié)議。由于采用了O(1) 復(fù)雜性（無(wú)論數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)量有多少，花費(fèi)的時(shí)間是固定的），這種設(shè)計(jì)享有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，一個(gè)項(xiàng)目的單一集成使其可以訪問(wèn)橋內(nèi)的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。缺點(diǎn)在于，一些設(shè)計(jì)通常會(huì)權(quán)衡安全性和去中心化以獲得這種擴(kuò)展效應(yīng)，這可能會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)雜的意外后果。一個(gè)例子是 IBC，它用于在兩個(gè)異構(gòu)鏈（擁有最終確認(rèn)性保證）之間發(fā)送消息。

此外，跨鏈橋設(shè)計(jì)還可以根據(jù)用于驗(yàn)證跨鏈交易的機(jī)制進(jìn)行分類，大致有三類型：

外部驗(yàn)證器和聯(lián)邦

通常有一組驗(yàn)證器監(jiān)控源鏈上的“郵箱”地址，并根據(jù)共識(shí)對(duì)目標(biāo)鏈執(zhí)行操作。資產(chǎn)轉(zhuǎn)移通常是通過(guò)將資產(chǎn)鎖定在源鏈上并在目標(biāo)鏈上鑄造等量的資產(chǎn)來(lái)完成的。這些通常是綁定（bonded）驗(yàn)證器，使用單獨(dú)的代幣作為安全模型。

外部驗(yàn)證器或聯(lián)邦系統(tǒng)

輕客戶端和中繼

Actor監(jiān)控源鏈上的事件，并生成有關(guān)該鏈上記錄的過(guò)去事件的加密證明。這些證明與區(qū)塊頭一起被轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)鏈上的合約（即“輕客戶端”），然后驗(yàn)證是否記錄了某個(gè)事件并在驗(yàn)證后執(zhí)行操作。某些Actor需要“中繼”區(qū)塊頭和證明。用戶可以“自我中繼”交易，不過(guò)，也確實(shí)存在一個(gè)存活假設(shè)，即中繼器將持續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。這是一種相對(duì)安全的跨鏈橋設(shè)計(jì)，因?yàn)樗诓恍湃沃虚g實(shí)體的情況下保證了無(wú)信任的有效交付，但它也是資源密集型的，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)人員必須在每個(gè)新的目標(biāo)鏈上構(gòu)建一個(gè)新的智能合約，從源鏈解析狀態(tài)證明，并且驗(yàn)證本身會(huì)耗費(fèi)大量gas。

輕客戶端和中繼系統(tǒng)

流動(dòng)性網(wǎng)絡(luò)

流動(dòng)性網(wǎng)絡(luò)類似于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都充當(dāng)“路由器”，持有源鏈和目標(biāo)鏈資產(chǎn)的“庫(kù)存”。這些網(wǎng)絡(luò)通常會(huì)利用底層區(qū)塊鏈的安全性；通過(guò)使用鎖定和爭(zhēng)議機(jī)制，保證路由器不會(huì)帶走用戶資金。因此，對(duì)于轉(zhuǎn)移大量?jī)r(jià)值的用戶來(lái)說(shuō)，像 Connext 這樣的流動(dòng)性網(wǎng)絡(luò)可能是一個(gè)更安全的選擇。此外，這種類型的跨鏈橋可能最適合跨鏈資產(chǎn)轉(zhuǎn)移，因?yàn)槁酚善魈峁┑馁Y產(chǎn)是目標(biāo)鏈的原生資產(chǎn)，而非衍生資產(chǎn)。

流動(dòng)性網(wǎng)絡(luò)

下圖是一個(gè)各類項(xiàng)目的分類和羅列：

要注意，任何給定的跨鏈橋都是雙向通信通道，每個(gè)通道中可能有單獨(dú)的模型，并且這種分類不能準(zhǔn)確地代表混合模型，如 Gravity、Interlay 和 tBTC，因?yàn)樗鼈円粋€(gè)方向是輕客戶端方向，另一個(gè)方向是驗(yàn)證器。

我們可以根據(jù)以下因素對(duì)跨鏈橋設(shè)計(jì)進(jìn)行粗略評(píng)估：

安全性：信任和活躍度假設(shè)、對(duì)惡意行為者的容忍度、用戶資金的安全性，以及反身性。
速度：完成交易的延遲，以及最終性保證。通常需要在速度和安全性之間進(jìn)行權(quán)衡。
連接性：為用戶和開(kāi)發(fā)者進(jìn)行目標(biāo)鏈的選擇，以及集成額外目標(biāo)鏈的不同難度級(jí)別。
資本效率：確保系統(tǒng)安全所需的資本和轉(zhuǎn)移資產(chǎn)的交易成本。
狀態(tài)性：能夠轉(zhuǎn)移特定資產(chǎn)、更復(fù)雜的狀態(tài)和/或執(zhí)行跨鏈合約調(diào)用。

綜合起來(lái)，可以從以下角度來(lái)看待這三種設(shè)計(jì)的權(quán)衡：

此外，安全性在一個(gè)范圍內(nèi)，可以粗略地將其分類為：

無(wú)信任（Trustless）：跨鏈橋的安全性與它所橋接的底層區(qū)塊鏈的安全性相同。除了對(duì)底層區(qū)塊鏈共識(shí)層的攻擊之外，用戶資金不會(huì)丟失或被盜。也就是說(shuō)，實(shí)際上沒(méi)有什么是無(wú)信任的，因?yàn)樗羞@些系統(tǒng)在其經(jīng)濟(jì)、工程和加密組件中都有安全性和存活假設(shè)。

保險(xiǎn)（Insured）：惡意行為者能夠竊取用戶資金，但他們這樣做可能無(wú)利可圖，因?yàn)樗麄冊(cè)诔霈F(xiàn)錯(cuò)誤或不當(dāng)行為的情況下需要提供抵押品并被罰款。如果用戶資金丟失，他們將通過(guò)沒(méi)收部分抵押品進(jìn)行補(bǔ)償。

綁定（Bonded）：類似于保險(xiǎn)模型，但用戶不會(huì)在出現(xiàn)錯(cuò)誤或不當(dāng)行為的情況下收回資金，因?yàn)楸涣P款的抵押品可能會(huì)被銷毀。抵押品類型對(duì)Bonged和保險(xiǎn)模型都很重要；內(nèi)生抵押品（即抵押品是協(xié)議代幣本身）風(fēng)險(xiǎn)更大，因?yàn)槿绻珂湗虬l(fā)生故障，代幣價(jià)值可能會(huì)崩潰，這進(jìn)一步降低了跨鏈橋的安全保證。

受信的（Trusted）：Actor不提供抵押品，用戶也不會(huì)在系統(tǒng)故障或惡意活動(dòng)的情況下收回資金，因此用戶主要依賴于跨鏈橋運(yùn)營(yíng)商的聲譽(yù)。

總結(jié)設(shè)計(jì)上的權(quán)衡

外部驗(yàn)證器和聯(lián)邦通常在狀態(tài)性和連接性方面表現(xiàn)出色，因?yàn)樗鼈兛梢杂|發(fā)交易、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并允許在任意數(shù)量的目標(biāo)鏈上與該數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。然而，這是以安全為代價(jià)的，因?yàn)橛脩粢蕾囉诳珂湗虻陌踩裕皇窃存溁蚰繕?biāo)鏈。雖然當(dāng)今大多數(shù)外部驗(yàn)證器都是受信任的模型，但也有些是抵押的，其中的一個(gè)子集用于為終端用戶提供保險(xiǎn)。不幸的是，他們的保險(xiǎn)機(jī)制通常是反身性的。如果將協(xié)議代幣用作抵押品，則假設(shè)該代幣的美元價(jià)值足以保護(hù)用戶。此外，如果抵押資產(chǎn)與被保險(xiǎn)資產(chǎn)不同，那么需要依賴于預(yù)言機(jī)的價(jià)格流，因此跨鏈橋的安全性可能會(huì)降級(jí)為預(yù)言機(jī)的安全性。如果是不受信任的，這些跨鏈橋的資本效率也是最低的，因?yàn)樗鼈冃枰罁?jù)經(jīng)濟(jì)吞吐量成比例地?cái)U(kuò)展抵押品。

輕客戶端和中繼在狀態(tài)性方面也很強(qiáng)大，因?yàn)閰^(qū)塊頭中繼系統(tǒng)可以傳遞任何類型的數(shù)據(jù)。它們的安全性也很強(qiáng)，因?yàn)樗鼈儾恍枰~外的信任假設(shè)，盡管有存活假設(shè)（因?yàn)槿匀恍枰欣^器來(lái)傳輸信息）。這些也是資本效率最高的跨鏈橋，因?yàn)樗鼈儾恍枰魏钨Y本鎖定。這些優(yōu)勢(shì)是以連接性為代價(jià)的。對(duì)于每?jī)蓷l鏈，開(kāi)發(fā)者必須在源鏈和目標(biāo)鏈上部署一個(gè)新的輕客戶端智能合約，其復(fù)雜度介于 O(LogN) 和 O(N) 之間。依賴欺詐證明的Optimistic模型也存在明顯的速度缺陷，它可能會(huì)將延遲增加多達(dá) 4 小時(shí)。

流動(dòng)性網(wǎng)絡(luò)在速度和安全性方面表現(xiàn)很好，因?yàn)樗鼈兪潜镜仳?yàn)證系統(tǒng)（即不需要全球共識(shí)）。它們也比Bonded/Insured的外部驗(yàn)證器更具資本效率，因?yàn)橘Y本效率與交易流量/交易量相關(guān)，而非安全性。舉個(gè)例子，假設(shè)兩條鏈之間的流量大致相等，并且有一個(gè)內(nèi)置的再平衡機(jī)制，流動(dòng)性網(wǎng)絡(luò)可以促進(jìn)任意大的經(jīng)濟(jì)吞吐量。這個(gè)模式有所權(quán)衡的則是狀態(tài)性，這是因?yàn)殡m然它們可以傳遞調(diào)用數(shù)據(jù)，但它們的功能有限。舉個(gè)例子，流動(dòng)性網(wǎng)絡(luò)可以跨鏈與數(shù)據(jù)交互，其中接收方有權(quán)根據(jù)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互（例如，使用來(lái)自發(fā)送方的簽名消息調(diào)用合約），但它不能幫助傳遞沒(méi)有“所有者”或者只是一般狀態(tài)一部分的數(shù)據(jù)。

3 跨鏈橋還需要解決哪些問(wèn)題？

在分布式系統(tǒng)中，構(gòu)建魯棒的跨鏈橋是一個(gè)非常困難的問(wèn)題。雖然該領(lǐng)域有很多發(fā)展，但仍有幾個(gè)懸而未決的問(wèn)題：

最終性和回滾：跨鏈橋如何考慮概率性最終性（probabilistic finality）鏈中的區(qū)塊重組和時(shí)間強(qiáng)盜攻擊？例如，如果用戶從波卡向以太坊發(fā)送資金，其中一條鏈回滾了怎么辦？

NFT 轉(zhuǎn)移和出處：跨鏈橋如何為跨多個(gè)鏈橋接的 NFT 保留出處？例如，如果有一個(gè) NFT 在 Ethereum、Flow 和 Solana 的市場(chǎng)上買(mǎi)賣(mài)，所有權(quán)記錄如何考慮所有這些交易和所有者？

壓力測(cè)試：在鏈擁堵或者受到協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)級(jí)攻擊的情況下，各種跨鏈橋設(shè)計(jì)將如何運(yùn)行？

區(qū)塊鏈跨鏈橋的未來(lái)

雖然跨鏈橋?yàn)閰^(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)釋放了創(chuàng)新，但如果團(tuán)隊(duì)在研發(fā)方面走捷徑，它們也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)。Poly Network 黑客攻擊事件已經(jīng)證明了風(fēng)險(xiǎn)之大。雖然對(duì)于跨鏈橋建設(shè)者來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)高度分散和競(jìng)爭(zhēng)激烈的格局，但團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該保持紀(jì)律，先考慮安全性，然后考慮將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。

雖然理想狀態(tài)應(yīng)該是一個(gè)同構(gòu)跨鏈橋完成所有的事情，但很可能沒(méi)有一個(gè)算得上“最佳”設(shè)計(jì)，不同類型的跨鏈橋適合不同的用途（例如資產(chǎn)轉(zhuǎn)移、合約調(diào)用、代幣鑄造）。

此外，最好的跨鏈橋?qū)⑹亲畎踩⒒ミB、快速、資本高效、成本效益高且抗審查的。如果我們想實(shí)現(xiàn)“區(qū)塊鏈互聯(lián)網(wǎng)”的愿景，這些是需要最大化的屬性。

對(duì)于跨鏈橋來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在還是早期，可能尚未發(fā)現(xiàn)最佳的設(shè)計(jì)。有幾個(gè)有趣的研究和開(kāi)發(fā)方向：

降低區(qū)塊頭驗(yàn)證的成本：輕客戶端的區(qū)塊頭驗(yàn)證成本很高，找到降低這些成本的方法可以使我們更接近完全通用且無(wú)需信任的互操作性。一種有趣的設(shè)計(jì)可能是橋接到 L2 以降低這些成本。例如，在 zkSync 上實(shí)現(xiàn) Tendermint 輕客戶端。

從受信任（Trusted）模型轉(zhuǎn)變?yōu)榻壎ǎ˙onded）模型：雖然綁定驗(yàn)證器的資本效率要低得多，但“社會(huì)契約”對(duì)于確保數(shù)十億美元用戶資金的安全來(lái)說(shuō)是一種危險(xiǎn)的機(jī)制。此外，花哨的閾值簽名方案不會(huì)顯著降低對(duì)這些系統(tǒng)的信任；雖然它是一群人，但并不能否認(rèn)它仍然是一個(gè)受信任的第三方。在沒(méi)有抵押的情況下，用戶實(shí)際上是將他們的資產(chǎn)移交給外部托管人。

從綁定（Bonded）模式轉(zhuǎn)變?yōu)楸ｋU(xiǎn)（Insured）模式：財(cái)產(chǎn)丟失是非常糟糕的用戶體驗(yàn)。雖然綁定的驗(yàn)證器和中繼器可以抑制惡意行為，但協(xié)議應(yīng)該更進(jìn)一步，直接使用罰沒(méi)的資金補(bǔ)償用戶。

擴(kuò)展流動(dòng)性網(wǎng)絡(luò)的流動(dòng)性：這些可以說(shuō)是資產(chǎn)轉(zhuǎn)移最快的跨鏈橋，并且在信任和流動(dòng)性之間存在有趣的設(shè)計(jì)權(quán)衡。

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