轉發原文標題：全鏈互聯的關鍵：全鏈互操作協議

前言

自問世以來，區塊鏈技術一直是一個持續爭議的話題，從最初作爲“電子支付系統”的初衷發展到成爲“世界計算機”，強調“高速並行處理”，並成爲遊戲和金融應用的支柱。價值觀的分歧和技術爭議導致了數百個公共區塊鏈的出現。由於其去中心化的特性，區塊鏈本質上是封閉且孤立的系統，無法感知或與外部世界通信，使得區塊鏈之間的互聯互通不存在。當前主流的公共區塊鏈敘事正在向多層次模塊化過程邁進。除了第二層執行層之外，我們還有數據可用性（DA）層、結算層，甚至是在其他執行層之上的執行層。流動性的碎片化和用戶體驗的分散將進一步加劇。傳統的跨鏈橋梁解決方案充滿了風險。

從普通用戶的角度來看，通過橋梁在區塊鏈之間轉移資產已經很繁瑣且耗時，更不用說資產差異、黑客攻擊、Gas費激增和目標鏈上的流動性短缺等風險了。鏈間互操作性的缺乏不僅阻礙了區塊鏈技術的廣泛採用，還使公共區塊鏈被視爲敵對部落或國家，他們在“區塊鏈三難問題”和不同層面解決方案的優缺點上進行無休止的辯論。隨着多鏈和多層系統的平行發展加劇，Web3對全鏈互聯互通的需求變得更加迫切。全鏈互通協議的發展已經達到了何種程度？我們距離吸引下一個十億用戶還有多遠？

什麼是全鏈互通性？

在傳統互聯網中，操作體驗的碎片化幾乎感覺不到，因爲使用支付寶或微信等支付場景通常可以滿足所有在線支付請求。然而，在Web3世界中，公共區塊鏈之間存在固有障礙。簡而言之，全鏈互通性協議就像是打破這些障礙的錘子。通過跨鏈通信解決方案，它們使資產和信息能夠在多個公共區塊鏈之間無縫傳輸，旨在實現類似於Web2級別的無縫體驗，並最終達到鏈不可知性甚至意圖中心性的最終目標。

全鏈互操作性的實現需要解決幾個關鍵挑戰，包括非同質智能合約鏈之間的通信問題以及鏈間資產轉移的非封裝方法。爲了解決這些挑戰，一些項目和協議引入了創新解決方案，例如LayerZero、Axelar和Wormhole。我們將在接下來的部分進一步分析這些項目，但在此之前，了解跨鏈交互的各種挑戰和當前方法是必要的。

全鏈互通性改變了什麼？

不同於過去，用戶必須將資產鎖定在源鏈上並支付Gas，等待長時間通過第三方橋梁在目標鏈上接收封裝代幣的情況，全鏈互通性協議代表了從跨鏈技術延伸出的新範式。它充當了一個傳輸所有信息（包括資產）的通信樞紐。這使得鏈之間可以實現互操作性，例如，在 Sushi 中無縫交換資產，Sushi 集成了 Stargate，用於源鏈和目標鏈之間的路由，極大地優化了用戶的跨鏈體驗。未來，更雄心勃勃的用例可能包括跨不同鏈的不同 DApp 之間的無縫互操作性。

三角形選擇和三種驗證類型

區塊鏈世界總是充滿了決策，就像著名的公鏈區塊鏈三難問題一樣，跨鏈解決方案也面臨着一個互操作性三難問題。由於技術和安全限制，跨鏈協議只能優化以下三個關鍵屬性中的兩個：

1. 無信任：協議的運作不依賴於任何中心化信任實體，並且可以提供與底層區塊鏈相同級別的安全性。這意味着用戶和參與者不需要信任任何中介或第三方來確保交易的安全和正確執行；
2. 可擴展性：協議可以輕鬆應用於任何區塊鏈平台或網路，不受特定技術架構或規則的限制。這使得互操作性解決方案能夠支持廣泛的區塊鏈生態系統，而不僅僅是少數幾個特定網路；
3. 通用性：協議可以處理任何類型的跨領域數據或資產轉移，而不僅僅是特定的交易類型或資產。這意味着通過橋接器，不同的區塊鏈可以交換各種類型的信息和價值，包括但不限於加密貨幣、智能合約調用和任何其他任意數據。

早期的跨鏈橋接器分類通常基於Vitalik的劃分，將跨鏈技術分爲三種類型：哈希時間鎖定合約、基於見證人的驗證和中繼驗證（輕客戶端驗證）。然而，根據Connext的創始人阿爾瓊·布普塔尼（Arjun Bhuptani）的說法，跨鏈解決方案也可以分爲內部驗證（無信任+可擴展性）、外部驗證（可擴展性+通用性）和本地驗證（無信任+通用性）。這些驗證方法基於不同的信任模型和技術實現，以滿足各種安全性和互操作性需求。

內部驗證：

內部驗證橋梁依賴於源鏈和目標鏈的共識機制直接驗證交易。這種方法不需要額外的驗證層或中介。例如，一些橋梁可能利用智能合約在兩個區塊鏈之間創建直接驗證邏輯，允許它們通過自己的共識機制確認交易。這種方法增強了安全性，因爲它直接依賴於涉及鏈的固有安全機制。但是，這種方法可能在技術上更加復雜，並且並非所有區塊鏈都支持直接本地驗證。

外部驗證：

外部驗證橋梁使用第三方驗證者或驗證者集羣來確認交易的有效性。這些驗證者可以是獨立的節點、聯盟成員或其他形式的參與者，他們在源鏈和目標鏈之外進行操作。這種方法通常涉及跨鏈消息傳遞和由外部實體執行的驗證邏輯，而不是直接由涉及的區塊鏈本身處理。外部驗證可以實現更廣泛的互操作性和靈活性，因爲它不受特定鏈的限制，但它也引入了額外的信任層和潛在的安全風險。（盡管存在顯著的中心化風險，外部驗證是最主流的方法，提供靈活性、效率和低成本。）

本地驗證：

本地驗證指的是目標鏈驗證源鏈的狀態以確認交易並在本地執行後續交易。通常的做法是在目標鏈的虛擬機內運行源鏈上的輕客戶端，或者並行運行它們。本地驗證要求存在一個誠實的少數人或同步性假設，在委員會中至少有一個誠實的中繼者（誠實的少數人），或者如果委員會無法正常運行，則用戶必須自己傳輸交易（同步性假設）。本地驗證是跨鏈通信中最信任最小化的形式，但成本高昂，發展靈活性較低，並且更適合具有類似狀態機的區塊鏈，例如以太坊和L2網路之間，或者基於Cosmos SDK開發的區塊鏈之間。

不同類型的方案

作爲Web3世界中最關鍵的基礎設施之一，跨鏈解決方案的設計仍然是一個具有挑戰性的問題。目前的解決方案可以分爲五種類型，每種採用獨特的方法來促進資產交換、轉移和合約調用。

• 代幣交換機制：這一過程允許用戶在一個區塊鏈上交易某種資產，並在另一個鏈上接收等值的資產。通過利用原子交換和跨鏈自動做市商（AMM）等技術，可以在不同的鏈上創建流動性池，實現各種資產之間的無縫交換。
• 資產橋接技術：這種方法涉及通過智能合約在源鏈上鎖定或銷毀資產，並通過相應的智能合約在目標鏈上解鎖或創建新資產。根據資產的處理方式，這項技術可以進一步分爲三種類型：
• 鎖定/鑄幣模式：在這種模式下，源鏈上的資產被鎖定，同時在目標鏈上鑄造等值的“橋接資產”。相反的操作是銷毀目標鏈上的橋接資產，以解鎖源鏈上的原始資產。
• 銷毀/鑄幣模式：在這種模式下，源鏈上的資產被銷毀，並在目標鏈上鑄造等量的相同資產。
• 鎖定/解鎖模式：這種方法涉及在源鏈上鎖定資產，然後在目標鏈上的流動性池中解鎖等值的資產。這種資產橋經常通過提供收益共享等激勵措施來吸引流動性。
• 本地支付功能：使源鏈上的應用程序能夠使用目標鏈上的原生資產觸發支付操作，或基於一鏈的數據在另一鏈上觸發跨鏈支付。這種方法主要用於結算，可以根據區塊鏈數據或外部事件觸發。
• 智能合約互操作性：允許源鏈上的智能合約根據本地數據調用目標鏈上的智能合約的函數，實現包括資產交換和橋接操作在內的復雜跨鏈應用。
• 可編程資產橋：這是一種先進的互操作性解決方案，結合了資產橋接和消息傳遞功能。當資產從源鏈轉移到目標鏈時，可以立即觸發目標鏈上的合約調用，實現各種跨鏈功能，如質押、資產交換或將資產存儲在目標鏈上的智能合約中。

零層

作爲全鏈互操作性協議領域中最著名的項目，Layer Zero吸引了來自a16z、Sequoia Capital、Coinbase Ventures、Binance Labs和Multicoin Capital等重要加密資本的巨額投資，完成了總額達3.15億美元的三輪融資。除了項目本身的吸引力外，這也凸顯了頂級資本對全鏈互操作性的重視。拋開其光環以及有關中心化和生態系統缺陷的爭議，讓我們分析一下Layer Zero的架構是否具有促進全鏈連接的潛力。

無信任跨鏈：正如前文提到的，目前最主流的跨鏈橋解決方案純粹依賴於外部驗證，由於將信任轉移到鏈外驗證（大多數被利用的多重籤名橋都存在這種漏洞，因爲黑客只需針對資產托管位置進行攻擊），這顯著降低了安全性。相比之下，LayerZero將驗證架構轉變爲兩個獨立實體——Oracles和Relayers，採用了最簡約的方法來緩解外部驗證的缺陷。理論上，這兩者之間的獨立性應該提供完全無信任和安全的跨鏈通信環境。然而，問題在於黑客可能針對Oracles和Relayers進行惡意活動。此外，Oracles和Relayers之間的中心化勾結可能性引發了擔憂，表明Layer Zero在第一版的無信任跨鏈可能存在幾個邏輯漏洞。第二版引入了去中心化驗證網路（DVNs）來改進驗證方法，我們將在後文討論。

LayerZero端點：LayerZero端點是協議功能的關鍵要素。第一版的Oracles和Relayers，以及第二版的DVNs，主要處理消息驗證和防止欺詐，而端點是智能合約，可以在兩個區塊鏈的本地環境之間實現消息的實際交換。參與的區塊鏈上的每個端點都包括四個模塊：Communicator、Verifier、Network和Libraries。前三個模塊實現了協議的核心功能，而Libraries模塊允許協議開發人員擴展其核心功能，並添加特定於區塊鏈的自定義函數。這些自定義庫使LayerZero能夠適應不同架構和虛擬機環境的各種區塊鏈，例如，支持既有EVM兼容網路又有非EVM鏈。

工作原理：LayerZero通信系統的核心依賴於端點。通過前述的三個模塊，它形成了跨鏈消息傳輸的基礎設施。該過程始於一個區塊鏈（Chain A）上的應用程序發送消息，涉及到交易細節、目標鏈標識符、有效載荷和支付信息傳輸給Communicator。然後，Communicator將此信息編譯成數據包，並與其他數據一起轉發到Verifier。Verifier與Network合作，將 Chain A 的區塊頭傳輸到目標鏈 Chain B，同時指示Relayer預先獲取交易證明以確保真實性。Oracle和Relayer負責分別檢索區塊頭和交易證明，然後將此信息傳輸到 Chain B 上的Network合約，後者將區塊哈希傳遞給Verifier。在驗證Relayer提供的數據包和交易證明後，消息被轉發到 Chain B 上的Communicator。最後，智能合約將消息傳遞給Chain B上的目標應用程序，完成跨鏈通信過程。

在LayerZero第二版中，Oracles被去中心化驗證網路（DVNs）所取代，以解決關於鏈外實體集中化和不安全性的批評。同時，Relayers被Executors所取代，其角色僅限於執行交易，而不是驗證交易。

模塊化和可擴展性：開發人員可以使用Libraries模塊在區塊鏈上擴展LayerZero的核心功能。這些模塊是協議的智能合約套件的一部分。Libraries允許以區塊鏈特定的方式實現新功能，而無需修改LayerZero的核心代碼。該協議具有很高的可擴展性，因爲它使用輕量級的消息設置進行跨鏈通信。

簡單的用戶體驗：LayerZero的一個關鍵特點是其用戶友好性。使用該協議進行跨鏈操作可以作爲單個交易進行，消除了傳統加密橋梁通常與代幣包裝和解包裝過程相關的步驟。因此，用戶體驗類似於同一鏈上的代幣交換或轉帳。

LayerZero Scan：考慮到LayerZero支持的近50個公共鏈和Layer平台，跟蹤LayerZero上的消息活動並不是一件小事。這就是LayerZero Scan發揮作用的地方。這款跨鏈瀏覽器應用程序允許您查看參與鏈上的所有協議消息交換。該瀏覽器可以讓您單獨查看源鏈和目標鏈的消息活動。您還可以探索每個使用LayerZero的DApp的交易活動。

OFT（全鏈可替代代幣）：OFT（全鏈可替代代幣）標準允許開發人員在多個鏈上創建具有本地級別功能的代幣。OFT標準涉及在一個鏈上銷毀代幣，同時在目標鏈上鑄造代幣的副本。最初，原始的OFT代幣標準只能與EVM兼容的鏈一起使用。LayerZero在最新的OFTV2版本中擴展了此標準，以支持非EVM平台。

ONFT（全鏈不可替代代幣）：ONFT是OFT標準的不可替代版本。基於ONFT標準創建的NFT可以在支持此標準的鏈之間進行轉移和存儲。

蟲洞

與Layer Zero類似，Wormhole是全鏈互操作性協議領域的一部分，在最近的空投活動中開始嶄露頭角。該協議最初於2020年10月推出，從其第一版中的雙向代幣橋演變爲現在支持跨越多個鏈的本地跨鏈應用程序的開發。該協議最爲人所知的或許是2022年2月3日的一起黑客事件，導致價值3.6億美元的ETH被盜。然而，Wormhole設法在不到24小時內從一個未公開的來源補充了資金，並最近宣布獲得了2.25億美元的融資。那麼，是什麼讓Wormhole如此吸引資本投資者呢？

戰略重點：Wormhole的目標不是主要針對基於EVM的系統，而是非EVM系統。它是唯一支持像Solana和Move系列（APT，SUI）等異構公共鏈的主流全鏈協議。隨着這些生態系統繼續復蘇並快速增長，Wormhole作爲領先者的出現已經成爲必然。

工作原理：Wormhole的核心是可驗證操作批準（VAA）跨鏈協議和19個監護節點（來自行業內知名機構，這一點經常受到批評）。它通過在每條鏈上的Wormhole核心合約將請求轉換爲VAA以促進跨鏈操作。具體流程如下：

• 事件發生和消息創建：源鏈上發生的特定事件，例如資產轉移請求，被捕獲並封裝到消息中。此消息詳細說明了事件和需要執行的操作。
• 守護節點監控和籤名：Wormhole網路內的19個Guardian節點負責監控跨鏈事件。當他們檢測到源鏈上的事件時，他們會驗證事件信息。一旦驗證成功，每個守護者節點都會用自己的私鑰對消息進行籤名，表明該事件已得到驗證和批準（需要三分之二的節點同意）。
• 可驗證的行動批準 (VAA) 生成：一旦足夠數量的 Guardian 節點對消息進行籤名，這些籤名就會被收集並打包到 VAA 中。 VAA 是對事件及其跨鏈請求的可驗證批準，包含原始事件的詳細信息和守護者節點籤名的證明。
• VAA跨鏈傳輸：VAA隨後被發送到目標鏈。在目標鏈上，Wormhole核心合約負責驗證VAA的真實性。這包括檢查 VAA 中包含的監護人節點籤名，以確保它們來自可信節點並且消息未被更改。
• 跨鏈操作的執行：一旦目標鏈上的Wormhole合約驗證了VAA的有效性，就會按照VAA的指示執行相應的操作。這可能涉及創建新代幣、轉移資產、執行智能合約調用或其他自定義操作。這樣源鏈上的事件就可以觸發目標鏈上相應的響應。

安全模塊：Wormhole 正在開發三個主要的內部安全功能：治理、核算和緊急關閉，所有這些功能都在開放的開發環境中提供對其最終實現的深入了解。這些功能正在等待監護人完成和採用。

• 治理：該功能在監護人/預言機級別實現，允許監護人監控特定時間窗口內任何受監管鏈上的價值流。監護人爲每條鏈設置可接受的流量上限，任何超過此上限的流量都會被阻止，以防止資產過度流動。
• 核算：由監護人或預言機實施，他們維護自己的區塊鏈（也稱爲蠕蟲鏈），充當不同鏈之間的跨鏈分類帳。該帳本不僅將監護人定位爲鏈上驗證者，而且還充當會計插件。監護人可以拒絕資金不足的鏈上的跨鏈交易（此驗證獨立於智能合約邏輯）。
• 關閉：在鏈上實施，如果檢測到跨鏈橋存在潛在威脅，該功能允許監護人暫時停止橋上的資產流動。當前的實現是通過鏈上函數調用來執行的。

快速集成：Wormhole 的 Connect 產品爲應用程序提供了一個簡單的橋接工具，只需幾行代碼即可集成 Wormhole 協議的跨鏈功能。 Connect 的主要功能是爲開發人員提供一組簡化的集成工具，使他們能夠以最少的編碼將 Wormhole 的封裝和本機資產橋接功能合並到他們的應用程序中。例如，希望將其 NFT 從以太坊橋接到 Solana 的 NFT 市場可以使用 Connect 在其應用程序中爲用戶提供簡單、快速的橋接工具，使他們能夠在兩個鏈之間自由移動 NFT。

消息傳遞：在多元化的區塊鏈生態系統中，消息傳遞成爲核心需求。 Wormhole 的消息傳遞產品提供了一種去中心化的解決方案，允許不同的區塊鏈網路安全、輕鬆地交換信息和價值。 消息傳遞的核心功能是跨鏈信息傳輸，配備簡化的集成方法，以加速用戶和流動性增長，同時保持高安全性和去中心化。例如，在以太坊上運行的 DeFi 項目想要與 Solana 上的另一個項目進行交互，可以通過 Wormhole 的消息傳遞輕鬆地交換信息和價值，而無需復雜的中間步驟或第三方幹預。

NTT框架：通過 Wormhole 的 NTT（原生代幣轉移）框架爲原生代幣和 NFT 的跨區塊鏈轉移提供了創新且全面的解決方案。 NTT 允許代幣在跨鏈轉移過程中保留其固有屬性，並支持直接跨鏈代幣轉移，無需流動性池，從而避免 LP 費用、滑點或 MEV 風險。此外，它可以與任何代幣合約或標準和協議治理流程集成，允許項目團隊維護其代幣的所有權、升級權限和可定制性。

結論

盡管處於早期階段，但全鏈互操作協議目前面臨安全和中心化風險的挑戰，用戶體驗還無法與Web2互聯網生態系統競爭。不過，與早期的跨鏈橋接技術相比，目前的解決方案已經取得了顯着的進步。從長遠來看，全鏈互操作協議代表了將數千條孤立的鏈整合到統一生態系統中的宏大敘事。尤其是在模塊化追求極致速度和成本效益的時代，全鏈協議無疑在銜接過去和未來方面發揮着舉足輕重的作用。它們是我們必須密切關注的一個關鍵領域。

聲明：

1. 本文轉載自[西北大學]，轉發原標題《全鏈互聯的關鍵：全鏈互操作協議》，版權歸原作者所有[YBB資本研究員澤克]。若對本次轉載有異議，請聯系Gate Learn團隊，他們會及時處理。
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