去年，作为干流智能合约区块链的以太坊，其主导地位遭到了代替性 L1 区块链的挑战。多链国际已成为不争的现实。跟着这些新链的导入，它们的异构一致机制、智能合约言语以及社区价值将 Web3 拆分红各种生态体系。
L1 区块链市场份额（按照聚合 TVL 占比核算），来历: Defi Llama
这些分隔开来的生态体系为各自的社区创造了价值，但由于彼此之间缺乏互操作性，使得大部分的跨链协同价值损失。这种碎片化还导致部落主义抬头、进犯载体增多以及用户体会感恶化。
为了推进职业开展和获取数十亿新用户，必需求削减链之间的冲突。这便是加密跨链桥的首要方针。
本陈述将包含跨链桥的界说、不同跨链桥架构规划的分类、不同规划之间的权衡、与跨链桥相关的危险以及咱们对跨链桥生态体系远景的看法。
跨链桥的界说及分类
最归纳的来讲，跨链桥在两个或多个区块链之间传输信息。此功用最常用于将一条区块链（“源”链）上的财物兑换为另一条链（“方针”链）上的财物。一起，跨链桥也可用于将数据或音讯从源链传递到方针链。在编撰本文时，现在有超越100 个区块链跨链桥用于在 Layer1 和 Layer2 的生态体系中传输信息。
这种日益杂乱的环境使得新参与者很难了解该板块，因而经过树立整体结构来简化各种规划或许会对此有所帮助。最近，Arjun Chand 构建了一个有用的结构，将多种类型的跨链桥整理成不同的类别。咱们也采用相似的方法对多种多样的跨链桥进行分类。
跨链桥能够依据其多种特征进行分类。这些特征包含跨链传输信息的方式、信赖假定及其衔接对象的类型。
咱们认为最重要的特征是跨链桥怎么将数据从一条链传输到另一条链。
跨链机制
1）活动池形式跨链桥
为了了解活动池形式跨链桥是怎么作业的，让咱们来设想一个用户，他想要将 USDT 从以太坊搬运到 Polygon。用户首要要将以太坊版别的 USDT 存入以太坊上的指定合约地址（活动池），并指定该 USDT 在 Polygon 上的接纳地址，也便是 USDT 将在 Polygon 上记入的地址。跨链桥运用此信息将 Polygon 版别的 USDT 传输至指定的 Polygon 地址。
活动池形式跨链桥的桥接机制
这种规划的一个首要缺陷是，跨链桥必须保证其在方针链上持有的单边活动池中有满足的财物，以便用户实际完结资金搬运。在上述示例中，假如跨链桥在 Polygon 上的 USDT 活动池为空，则存放在以太坊活动池中的 USDT 将被“卡住”，直到有其他用户恳求从 Polygon 向以太坊反向搬运 USDT，并有满足的 USDT 补充进 Polygon 的 USDT 活动池中。
此外，该类型的跨链桥仅答应进行单一类型财物的跨链搬运（例如，仅将 USDT 从以太坊搬运至 Polygon）。假如想将以太坊上的 USDT 兑换成 Polygon 上的 MATIC，只能在 Polygon 上收到 USDT 后再进行兑换。
这种规划的首要长处是，用户在方针链上收到代币后便不再需求依托单边活动池的安全性。用户收到的财物是方针链上的原生财物，因而不需求依托标的财物的赎回才能来保证其财物价值。这与“确定&铸造 / 毁掉&赎回”的另一种常用桥接规划形成鲜明对比。
2）确定&铸造 / 毁掉&赎回
另一种常见的跨链桥运用“确定”或“毁掉"机制，然后分别进行铸造或赎回。让咱们再次运用上一节中将 USDT 从以太坊搬运至 Polygon 的示例来描绘该机制的作业原理。如同之前，用户首要将以太坊版别的 USDT 存入跨链桥持有的指定合约地址，并在 Polygon 上指定接纳地址。此步骤称为“确定”。
但是，与之前不同的是，该类型的跨链桥在 Polygon 上“铸造”或发行 Polygon 版别的存入财物，并将其记入接纳账户。这些铸造的代币一般被称为“封装”代币，它们的价值取决于终究将它们赎回为源链上标的财物的才能。当用户想搬运回以太坊时，封装代币被简略地发送到 Polygon 上的跨链桥合约地址并“毁掉”。这使以太坊上的标财物被赎回并发送到指定的接纳地址。
确定 USDT 来铸造封装的 USDT
毁掉封装的 USDT 来解锁 USDT（即，铸造买卖的逆向）
由于封装代币依托其可赎回性来保持其价值，因而封装财物的持有者面对智能合约危险。假如源链上的活动池被盗取并致使标的财物被掏空，则封装代币将变得毫无价值。这正是近期 Wormhole 跨链桥遭受的进犯事情中所产生的情况，该事情导致损失超越 3.2 亿美元。
尽管如此，确定/毁掉&铸造机制的优势在于，此类跨链桥一直流畅地答应将财物从源链搬运到方针链，反之亦然。这是由于它们不需求在跨链桥合约中布置方针链上的活动代币池。这促进该类型的跨链桥在可扩展性方面具有优势。
3）原生跨链交流桥（带有去中心化的中心链）
在曩昔一年左右的时间里，该类型的跨链桥越来越受欢迎，THOR 链的壮大是其间一个促进要素。原生跨链交流桥答运用户将源链上的原生代币交流为方针链上的不同原生代币。例如，用户能够在无需封装财物的前提下，在各自的链上将原生 BTC 换成原生 ETH。这是经过运用跨链自动化做市商 (AMM) 和中心链来完成的，该中心链用来监控和记录源链和方针链的状况。尽管跨链交流不同原生财物的功用非常有用，但该类型的跨链桥运用了可谓最杂乱的传输机制。
为了简略地解说它的作业原理，让咱们来看一个将原生 BTC 兑换成原生 ETH 的示例，咱们将运用 THOR 链架构的根底版别作为参考。
通曩昔中心化的中心链和内置的 AMM 将原生 BTC 兑换为原生 ETH
在该示例中，持有 BTC 的用户首要将 BTC（连同以太坊接纳地址）发送到比特币金库地址。该金库由多个节点操控和监控，这些节点观测传入的买卖并记录中心链（例如 THOR 链）上比特币金库的状况更新。
一旦节点承认金库收到了 BTC，节点就会核算出适当数量的 ETH，记入给以太坊区块链上的用户。与其他恣意 AMM 兑换相似，跨链兑换的履行价格取决于兑换额，这与两条链上金库中可用的 BTC 和 ETH 的相应数量有关。与运用少数活动性的小额兑换比较，“用尽”大量活动性的大额兑换将以更高的价格履行。一旦核算出兑换额，中心链就会向以太坊网络发送一条音讯，使其将适当数量的 ETH 从金库地址发送到用户的接纳地址。
与活动池形式跨链桥比较，带有中心链的原生跨链交流桥具有更高水平的去中心化和抗检查才能。关于跨链桥用户来说，尽管活动性供给者仍能够经过黑客或缝隙从 AMM 的活动性池中盗取财物，但它能够躲避封装财物带来的智能合约危险。
尽管有这些长处，但此类跨链桥远比其他跨链桥的架构规划杂乱得多。创立一个可信的去中心化原生跨链交流桥需求大量的本钱投入和时间投入。例如，为了完成从 BTC 到 ETH 的原生兑换，THOR 链上每个节点都必须运转一个完好的比特币网络节点以及一个完好的以太坊网络节点。此外，必须鼓励 THOR 链上的每个节点保持诚实及可靠。为了完成单个兑换，必须完结上述全部。
4）原生跨链交流桥（以安稳币交流为前言）
该类型的跨链桥旨在借鉴活动池形式跨链桥的简略架构，在此根底上供给交流原生财物的便利性。从本质上讲，此类跨链桥的作业方式很像活动池形式跨链桥，但增加了一个额定步骤，以此答运用户在方针链上接纳的财物与他们在源链上存放的财物能够是不同类型的财物。LayerZero Labs 的 Stargate 跨链桥便是该类型的一个比如。咱们将再次运用一个示例来解说它的作业原理。这次，让咱们来考虑用原生 SOL 兑换原生 ETH。
经过运用两个 AMM 和一个跨链安稳交流桥将原生 SOL 兑换为原生 ETH
再次，用户首要将其财物 SOL 存入 Solana 上的指定合约地址，该地址由跨链桥持有。但是，与之前的比如不同，这笔存款实际上触发了 AMM 将 SOL 兑换为 Solana 上的安稳币。例如，它或许将 SOL 兑换成 USDC。从这步开端，跨链桥的功用将与活动池形式跨链桥极其相似。Solana 合约地址中的安稳币余额由跨链桥供给商划转至用户在以太坊的合约地址。
终究，一旦 USDC 记入以太坊上的用户名下，跨链桥就会触发 AMM 履行从 USDC 兑换到 ETH。然后将此 ETH 记入用户指定的接纳地址。从本质上讲，此类跨链桥的功用适当于活动池形式跨链桥，只不过仅跨链搬运安稳币，以便在跨链搬运过程中供给更优的履行价格。一般，两条链上的 AMM 兑换履行价格由一个核算兑换额规划的函数得出，该函数与两个单边池中的可用活动性相关。
这种架构躲避了封装财物的智能合约危险，而且供给了比中心链架构更简略的跨链通讯机制。但是，由于履行价格取决于每个 AMM 的可用活动性，因而存在兑换履行价格不理想的危险。
5）主（Home）合约/副本（Replica）合约传输音讯（以Optimistic Fraud Proofs为前言）
这种特别类型的跨链桥运用坐落不同链上的两个合约地址（称为主合约和副本合约）以及四个接受鼓励的链下不同参与者，完成跨链发送音讯。该类别中最著名的协议或许是 Nomad，它使得多链运用程序完成更轻松地跨区块链生态体系进行通讯。让咱们经过一个从以太坊向 Polygon 发送音讯的简化示例来解说它的作业原理：
由受鼓励的链下参与者更新、监控和传达的主合约和副本合约完成跨链发送音讯
以太坊上的用户首要会向以太坊上的主合约地址提交一条音讯。主合约收集此音讯并将其与接纳到的其他音讯一起放入队列中。此时，称为“更新者”的链下参与者签署该音讯组以更新主合约的状况。为了签署这些音讯，更新者必须向主合约质押保证金，假如之后证明更新者有任何歹意行为，该保证金将被没收。第二个链下参与者为“观察者”，监控主合约和 Polygon 上的副本合约，以保证全部音讯都被正确记录和发送。
由于跨链桥依托于optimistic fraud proofs，所以为了防止歹意行为被履行和惩罚歹意更新者，由观察者负责提交歹意行为证明。若无歹意行为证明，跨链桥将假定音讯已正确记录和发送（因而得名“optimistic乐观的”）。假定观察者没有检测到更新者有操作问题，第三个链下参与者“中继器”将把音讯传输至 Polygon 上的副本合约。终究，第四个链下参与者“处理器”，将音讯从副本合约传达到音讯的终究接纳者。
这种架构更适合区块链之间的音讯传递/数据传输，但由于财物搬运终究也不过是以数据来表现账户余额的变化，所以理论上这种架构也能够用于搬运财物。
这种桥接规划的一个首要缺点是存在持续约 30 分钟的欺诈证明延时（DTD），为观察者扫描可疑行为并质疑歹意买卖供给窗口期。Connext 和 Hop 这两个协议经过答应其他市场参与者在欺诈证明窗口期结束之前直接向终究接纳者发送代币来缩短等待时间。实际上，这两个协议替接受者承担了歹意买卖的相关危险，以此从期望取得更高活动性的接纳者处收取费用。
需信赖 vs. 无须信赖
在该分类中，跨链桥分为两类。它们要么是 1) 需求信赖的，要么是 2) 无须信赖的。换言之，用户要么信赖某个第三方来操作跨链桥并保证安全，要么依托分布式规划和运转的软件，这样任何单一实体都无法更改其状况或进行操作。需信赖的跨链桥包含 xPollinate、Matic Bridge 和 Binance Bridge。无须信赖的跨链桥包含 THOR链、Ren 和 Cosmos IBC。
重要的是，需信赖和无须信赖之间的区别不对错黑即白，而是按部就班的。与具有规划更大、更异构的运营商调集体系比较，运营商调集规划更小或地理上更会集的分布式软件协议将更简略遭到单点故障的影响。同样，需求用户将财物确定在合约地址中以换取封装财物的跨链桥也需求用户相信代码的编写方式能够防止进犯或盗取。非保管跨链桥则不需求这种信赖，即使它们一般由中心化实体运转。
衔接对象是什么
1）从 Layer 1 到 Layer 1
从 Layer 1 到 Layer 1 的跨链桥答运用户将资金在两个 L1 生态体系间进行搬运。例如，Wormhole 的 Portal 跨链桥支撑从 Solana 到以太坊的财物搬运。经过促进 Layer 1 生态体系间的互操作性，使得 web3 用户能够在他们喜欢的链上自由地花费时间和资源，一起又保持灵活性来随时挑选切换链。
2）从 Layer 1 到 Layer 2
从 Layer 1 到 Layer 2 的跨链桥接答应如以太坊的 L1 链与构建在 L1 链上的 L2 链进行通讯。例如，用户或许期望将 ETH 从以太坊主网搬运至 Arbitrum、Optimism 或 ZkSync。用户能够经过运用每个 L2 的原生跨链桥搬运其代币，或者能够运用如 Across 的第三方跨链桥。跟着 L2 生态体系的不断壮大，在将以太坊的主网活动搬运至 L2 方面，此类跨链桥将发挥重要作用。
3）从 Layer 2 到 Layer 2
跟着 2022 年上半年挨近尾声，Layer 2 路线图变得越来越清晰。Polygon 的各种 Layer 2 扩展解决方案（Miden、Hermez、Nightfall）、Starkware 的零知识汇总 Starknet 和 Matter Lab 的 ZkSync 2.0，这些都将为开发人员构建不受昂扬 gas 费困扰的运用程序供给必要的核心组块。但是，这些不同的 L2 本身并不兼容，因而它们有或许出现咱们在 L1 中看到的碎片化。L2 生态体系具有高吞吐量、低 gas 费和强壮安全性的优点，L2 到 L2 的跨链桥旨在削减 L2 间潜在碎片化的一起，发扬 L2 的上述优点。包含 Hop Protocol 和 Orbiter Finance 在内的一些项目正活跃致力于完成这一方针。
跨链桥规划的权衡
尽管稀有十种跨链桥的架构规划，但没有一个跨链桥能具有“互操作性三难困境”的全部三个特点。互操作性三难困境是 Arjun Bhuptani 提出的一个术语，它指出跨链桥只能具有以下三个特点中的两个：通用性、可扩展性和无须信赖性。
1. 通用性: 在两条链之间传递恣意数据的才能
2. 可扩展性: 在异构链上快速布置的才能
3. 无须信赖性: 最小化信赖假定
互操作性三难困境，来历：Arjun Bhuptani
与可扩展性三难困境相似，当跨链桥挑选其间两个特点时，终究一个特点就会难以满足。例如，Connext 是一个无须信赖的跨链桥，能够在两个 EVM 兼容链之间搬运代币。现在，它不能完成恣意数据的传递，这意味着它优先考虑可扩展性和无须信赖性而非通用性。如 ZetaChain 的其他跨链桥优先考虑可扩展性和通用性，但需求经过跨链桥的验证器调集供给额定的信赖层，然后牺牲了无须信赖性。
由于跨链桥的首要运用场景是两个区块链之间的代币搬运，因而大多数项目挑选通用性和可扩展性来完成异构链上的快速布置，并能保持传递恣意数据的灵活性。这使得该类型的跨链桥能够比许多竞争对手更快地完结布置，并满足搬运代币的市场需求。尽管这给他们的许多用户带来了不为人知的本钱（将在危险部分中介绍），但该类型的跨链桥可将运用场景从履行简略的代币搬运扩展到更为全面的开发者渠道。
为了描绘跨链桥从代币搬运机制扩展到运用渠道，咱们能够经过一个类比，跨链桥相似于衔接两个高度拥堵城市的收费公路。每次当用户想从 A 市驱车到 B 市时，收费公路都会收取费用。跨链桥一直在慢慢地将这种收费公路形式转向乡镇形式，即开发人员在跨链桥上构建运用程序，如同在 A 市和 B 市之间创立一个乡镇。
庞大的乡镇（生态体系）终究将在衔接不同城市（区块链）的公路收费站（跨链桥）处开展
由于一些跨链桥拥稀有以万计的独立用户并已完成数十亿美元的搬运量，他们能够运用现有用户活动来鼓励开发人员在他们的跨链桥上构建运用程序。继续考虑收费公路的类比，开发人员比如雄心勃勃的企业家，他们在目睹有钱人（用户）涌入此地后决议搬到该小镇。在看到该镇的更多动向后，其他企业家也搬入该镇并开端创立更大规划的事务（运用程序）。不久，这个小镇取得了开展，从前作为两个大城市之间交通前言的公路收费站现在成为了通往这个蓬勃开展的小镇的门户。
作为运用渠道的跨链桥或 “Layer Zeros”
有一些值得关注的项目正试图成为前面类比中所示的蓬勃开展的乡镇。这些项目在为 dapp 生态体系供给根底的一起，专心于开发跨链衔接数据的新方法。这些项目包含：
1）RenVM
RenVM 和 Catalog 协议就比如上述比如中的收费公路和乡镇。RenVM 运用前面描绘的“确定和铸造/毁掉和赎回”机制支撑跨链买卖。现在，它答运用户以封装 BTC 代币"renBTC"为前言，将 BTC 移入和移出以太坊和 Polygon。跨链桥能够被认为是构建在 RenVM 之上的一个运用程序。在此之上，Catalog 是一个推广 RenVM 模块的先驱性协议，其在 RenVM 内部构建自动化做市商 (AMM) 解决方案。Catalog 是有史以来第一个运用“无界活动性”机制来构建的协议。这种 AMM 规划不只运用了 Catalog 自己的活动性池，还运用了第三方 DEX 的活动性池，而无需考虑它们在哪个链上。在此示例中，Catalog 与 RenVM 及其现有的用户生态体系合作，在熟悉的用户体会中供给更杂乱的买卖类型。
2）LayerZero
LayerZero 是一个通讯原语，答应在具有 LayerZero 端点的 EVM 链上发送数据和信息。LayerZero 端点本质上是一个链上客户。任何具有 ZRO 端点的链都能够进行跨链买卖。在端点之间需求运用诸如 Chainlink 之类的第三方预言机服务，来充任买卖和音讯传递的安全机制。
LayerZero 经过要求两个独立的实体(Oracle和Relayer)承认买卖，来保证跨链通讯的有效性，来历：LayerZero 白皮书
布置在各种 L1 区块链上的运用程序会发现这是一种非常简略的方式。例如，假如一个 Dapp 构建在 Polygon 上，那么运用端点将这个 dapp 快速加载到 LayerZero 是一项适当简略的使命。如 Stargate 的去中心化运用程序运用 LayerZero 制定的通讯规范来创立去中心化买卖所/跨链桥。
3）Zeta 链
Zeta 链是一个 Layer 1 区块链，它既不需求封装财物来完成跨链搬运财物，也不需求每对区块链的跨链桥。这是经过 Zeta 链跨链传递音讯的功用来完成的，Zeta 链答应跨链和跨层发送数据及值。运用全链智能合约，开发人员能够对 Zeta 链进行编程，用来侦听已衔接区块链上的事情并履行相应操作。Zeta 链依托验证节点一致来保证本身安全性，并依托分布式阈值签名方案来保证已衔接链上的私钥安全性，以此防止单点故障。PoS 鼓励验证者采取正确行为。
Zeta 链与 LayerZero 等其他竞争对手的不同之处在于，即使是如比特币网络的没有智能合约的区块链，也能够并入多链网络。
这些跨链桥渠道完成了链间的互操作性，并答应在此之上树立新的生态体系。除了从链 A 到链 B 发送代币之外，还解锁了新的运用场景。尽管如此，跨链桥/跨链桥渠道的每个共同机制都有一定程度的危险。
跨链桥的相关危险
鉴于引导音讯完成跨链传递存在技术杂乱性，运用跨链桥时会涉及各种危险。一些首要危险包含：
跨链桥危险
为了缓解检查危险和中止危险，用户能够简略地少运用需信赖的跨链桥和“乐观的”跨链桥。但是，永久无法完全躲避安全危险，因而经过了解或许的进犯载体来评价哪些安全体系更强壮对错常重要的。
破坏跨链桥安全性的两个首要进犯载体是 1) 智能合约缝隙和 2) 信赖根缝隙。
跨链桥的两个首要进犯载体
歹意行为者在运用层成功进犯跨链桥时运用了智能合约缝隙。由于大多数跨链桥必须在它们衔接的全部链上布置安全智能合约，因而较新的区块链是更简略进犯的方针。
尽管 Rust、CosmWasm 和 Substrate 等言语都具有不断壮大的开发者社区，但它们具有的开发者东西和审计公司的数量却不如 Solidity 等老练言语，因而主网出现缝隙的或许性更高。考虑到开发跨链桥时团队会考量开发速度和市场竞争等要素，这就很简略了解为什么智能合约缝隙成为最常见的黑客进犯载体。
至于运用信赖根缝隙，歹意行为者需求成功进犯跨链桥运用的底层验证方式。在 Ronin 黑客事情中，歹意进犯者经过获取 Sky Mavis 的 9 个验证器中的 5 个的私钥完成对大多数诚实假定的进犯，Sky Mavis 是 Axie Infinity 背后的作业室。一旦黑客侵略了 Sky Mavis 的中心化安全体系，全部都将灰飞烟灭。
正如人们所看到的，在外部这些缝隙不易发觉，但与糟糕的安全体系相关的本钱或许是巨大的。去年，跨链桥进犯事情的累计本钱已超越 15 亿美元。
曩昔一年中著名的跨链桥缝隙进犯事情，来历: Decrypt, Kudelski Security Research, The Verge, VentureBeat
雪上加霜的是，不知情的 web3 用户很简略感到运用 TVL/TVB 更高的跨链桥更安全，由于这些跨链桥好像满足强壮来处理大量的代币搬运；但是，TVL/TVB 与安全性之间并没有清晰的相关性。现实上，有人或许会提出不和看法，跟着 TVL/TVB 的增高，歹意行为者运用缝隙的经济鼓励也会增大，因而跨链桥面对的安全性危险也更高。
因而，在搬运资金时应考虑了解一下跨链桥运用的底层安全体系。假如零散买卖者需求快速发送 0.5 ETH 以保证完结 NFT 铸造，那么安全性就无关宏旨了。但是，假如 DAO 计划要将 10,000 ETH 搬运到不同链上的合约时，则有必要仔细检查跨链桥的底层安全性。
结语
跟着加密职业的不断开展，将探究出新的跨链桥规划，将实验出新的安全模型，根据跨链桥的全新运用程序也将出现。兼具安全性、灵活性和高效性的跨链桥的成功涌现将答应协议和社区间完成更广泛的互连。由于咱们正处在过滤和淘汰不安全跨链桥的时期，所以会有短期的阵痛，但跨链桥职业的未来将充满光亮。
撰文：Amber Group
