一文介紹區塊鏈橋接當前及未來的情況
來源| 1kxnetwork
作者| Dmitriy Berenzon
在本文中，我將：
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解釋橋接為何重要
概述各種橋接設計及其優缺點
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▲ 提高現有加密資產的生產力和實用性
橋接允許現有加密資產轉移到新平台，做新的事情。如：
發送DAI 到Terra 以在Mirror 上購買合成資產，或者在Anchor 上賺取收益
二級標題
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▲ 擴大現有協議的產品功能
橋接擴展了協議能夠實現的設計空間。例如:
在Solana 和Avalanche 上使用Yearn vaults 進行流動性挖礦
二級標題
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▲ 為用戶和開發者解鎖新功能用例
橋接給了用戶和開發者更多選擇。如：
在Optimism、Arbitrum 和Polygon 上跨DEX 對SUSHI 的價格進行套利
一級標題
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橋接101
從抽象層面來看，可以這樣定義橋接：一個在兩個或多個區塊鏈之間傳輸信息的系統。而“信息”可以指資產、合約調用、證明或狀態。大多數橋接設計由以下幾個部分組成：
監測：消息傳遞/中繼：
簽名：共識：
共識：簽名：
簽名：參與者需要對發送到目標鏈的信息進行加密簽名，可以進行單籤或者作為門限簽名(threshold signature) 方案的一部分。
橋接方案大致有四種類型，每一種都有其優缺點：
資產專用型(Asset-specific)：該橋接類型唯一的目的就是提供訪問外部鏈特定資產的渠道。這些資產通常為“封裝” (wrapped) 資產(由基礎資產以託管或非託管方式完全抵押的資產)。比特幣是橋接至其他鏈的最常見的資產，僅在以太坊上就有七種不同的橋。這種橋接是最容易實現的，並從中獲得龐大的流動性。但其功能有限，並且需要在每個目標鏈上重新實現。例子有wBTC 和wrapped Arweave。
鏈專用型(Chain-specific)：兩條鏈之間的橋接，通常支持在源鏈上鎖定和解鎖代幣以及在目標鏈上鑄造任意的封裝資產。由於這些橋接的複雜性有限，它們通常可以更快地上市，但也不容易擴展到更廣泛的生態系統中。用例有Polygon 的PoS 橋接，它允許用戶將資產從以太坊轉移到Polygon 中，反之亦然，但僅限於這兩條鏈。
應用專用型(Application-specific)：一種為兩個或多個區塊鏈提供訪問的應用程序，但僅限於在該應用程序中使用。這種應用程序本身的好處是代碼庫較小；不是在每條區塊鏈上都有整個應用程序的單獨實例，而是通常在每條區塊鏈上都有更輕量級的、模塊化的“適配器”。實現了“適配器”的區塊鏈可以訪問它所連接的所有其他區塊鏈，因而存在網絡效應。它們的缺點是很難將該功能擴展到其他應用程序中(例如，從借貸應用擴展到交易應用)。具體用例有Compound Chain 和Thorchain，它們分別構建了專門用於跨鏈借貸和交易的獨立區塊鏈。
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截至2021 年9 月14 日
此外，根據用於驗證跨鏈交易的機制，橋的設計大致有三種類型：
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外部驗證者和聯邦系統的簡化圖示
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輕客戶端/中繼系統的抽像圖示
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截至2021 年9 月14 日
速度：
安全性：
安全性：速度：
速度：交易完成的延遲時間，以及最終確定性保證。通常需要在速度和安全性之間進行一定的權衡。
狀態性(Statefulness)：資本效率：
資本效率：狀態性(Statefulness)：
狀態性(Statefulness)：轉移特定資產、更複雜的狀態和/或執行跨鏈合約調用的能力。
綜上所述，可以從下圖角度來評估這三種設計機制的權衡：
此外，安全性是一個範圍，我們可以將其大致分為以下幾類：
去信任的(Trust-less)：橋接的安全性與它所橋接的底層區塊鏈綁定。除非底層區塊鏈遭到共識級攻擊，否則用戶的資金不會丟失或被盜。也就是說，這並非完全去信任，因為所有這些系統的經濟、工程和加密組件都含有信任假設(如，代碼不存在漏洞)。
投保的(Insured)：攻擊者能夠盜取用戶資金，但他們這樣做可能無利可圖。因為他們參與網絡需要先提供抵押品，而當出現錯誤行為和作惡行為時將受到罰沒。如果用戶資金丟失，協議會通過罰沒攻擊者的抵押品來對用戶進行補償。
抵押的(Bonded) :與投保模式類似(如，參與者的經濟利益與其行為密切相關)，除了用戶因其錯誤以及作惡行為而抵押品被罰沒之外。抵押品類型對投保和抵押模式都很重要；內生抵押品(協議代幣作為抵押品) 的風險更大，因為如果橋接出現故障，那麼代幣的價值也很可能會崩潰，這進一步降低了橋接的安全保證。
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總結設計機制的權衡
“外部驗證者和聯邦制”通常在狀態性和連接性方面較佳，因為它們可以觸發交易、存儲數據，並允許在任意數量的目標鏈上與數據進行交互。然而，這是以安全性為代價的，因為根據定義，用戶依賴於橋接而非源鍊或目標鏈的安全性。雖然目前大多數外部驗證者機制都是基於信任的模型，但有一些是需要抵押資產的，其中的一個資產子集用於為終端用戶投保。不幸的是，它們的保險機制通常具有自反性(reflexive)。如果將協議代幣作為抵押品，即假設該代幣的價值足以賠償用戶的損失。此外，如果抵押資產與保險資產不同，則還需依賴預言機的價格流，因此橋接的安全性還會降級為預言機的安全性。而如果不需要信任的模型，這些橋接也是資本效率最低的，因為它們促進經濟吞吐量的同時也需要成比例地擴大抵押品的規模。
“輕客戶端和中繼”也是在狀態性方面較好，因為區塊頭中繼系統能夠傳送任何類型的數據。儘管由於需要中繼器來傳輸信息而存在活性假設，但它們的安全性也很好，因為其不需要額外的信任假設。同時，它們是資本效率最高的橋接，因為不需要鎖定任何資產。然而，這些優勢都是以犧牲連接性為代價的。每連接一對鏈，開發者必須在源鍊和目標鏈上部署一個新的輕客戶端智能合約，該合約的複雜度介於O(LogN) 和O(N) 之間(之所以介於這個範圍，是因為使用相同的共識算法添加鏈支持相對容易)。在依賴欺詐證明的optimistic 模型中也存在顯著的速度缺陷，這可能會將延遲增加到4 小時。
未決問題
未決問題
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構建強健的跨鏈橋接是分佈式系統中的一個難題。雖然在這領域已有許多嘗試，但仍存在一些為解決的問題：
最終確定性和回滾(Finality & rollbacks)：在具有概率最終確定性的鏈中，橋接如何應對區塊重組和時間盜賊攻擊？例如，如果任何一條鏈都經歷了狀態回滾，那麼從波卡向以太坊發送自己的用戶會遇到什麼樣的情況？
NFT 轉移和溯源(NFT transfers & provenance) :橋接如何為跨多條鏈的NFT 溯源？例如，如果有一個NFT 曾在以太坊、Flow 和Solana 的多個市場上進行交易，那麼所有這些交易和所有者是如何記錄的?
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區塊鏈橋接的未來
雖然橋接為區塊鏈生態系統解鎖了更多創新可能，但如果團隊在研發方面走捷徑，也可能會帶來很大的風險。 Poly Network 跨鏈攻擊事件向我們展示了漏洞和攻擊的潛在經濟損失規模，並且我估計未來會出現更大規模的攻擊。雖然對於橋接構建者來說，現在的網絡高度碎片化而競爭十分激烈。但各個團隊應高度自律，優先考慮安全性而不是發布速度。
雖然最終的理想狀態是構建一條為所有事物共用的“同構橋接”，但現實是，很可能不存在單一的“最佳”橋接設計。不同類型的橋接將適用於不同的特定應用(如資產轉移、合約調用、代幣鑄造等)。
此外，最佳的橋應該是最安全的、具有可連接性的、快速的、資本效率高的、成本效益高且抗審查的。如果我們想要實現“區塊鏈互聯網”的願景，這些屬性都是需要我們促進達到最大化的。
到目前為止，我們還沒有構建出最優的橋接。而所有橋接類型都有幾個有趣的研發方向：
降低區塊頭驗證的成本：輕客戶端的區塊頭驗證成本十分高，如果能解決這一問題，將使我們更接近於實現完全通用且去信任的互操作性。一種有趣的設計則是橋接至L2 以降低這些成本。例如，在zkSync 上實現Tendermint 輕客戶端。
從基於信任的模式轉變為抵押模式：雖然抵押驗證者的資本效率要低得多，但“社會合約”的安全性不足以保障數十億美元的用戶資金安全。此外，花哨的門限簽名機制並不會減少信任；這一群簽名者仍屬於受信任的第三方。在沒有抵押的情況下，用戶實際上是將他們的資產移交給外部託管人。
從抵押模式轉變為投保模式：損失資產是用戶最不想遇到的情況。雖然抵押資產的驗證者和中繼器一定程度上可以防止作惡行為，但協議應該更進一步，直接使用罰沒資金對用戶進行補償。
擴大流動性網絡的流動性：“流動性網絡”可以說是資產轉移的最快的橋接，並且在信任和流動性之間存在著一些有趣的設計權衡。例如，流動性網絡可能可以利用抵押驗證者模式來外包資本供應，其中路由也可以是具有抵押流動性的門限多簽。
橋接聚合：雖然對於特定的資產來說，橋接的使用可能會遵循指數定律，但像Li Finance 這樣的聚合器可以改善開發者和終端用戶的使用體驗。
