DeFi之道丨玩轉多鏈DeFi，你需要了解一下跨鏈橋

最近，以太坊layer1挑戰者、layer2的 DeFi的興起，玩家們對頻頻使用的“跨鏈橋”肯定不陌生，當我們使用CEX把加密資產中轉一下（比如把以太坊鏈上的資產轉到幣安交易所，然後以BEP20的方式轉到BSC鏈上），其實也是在使用“橋”。資產在不同鏈間的轉移，方式有多種。橋這個基本組件經常被忽視，但對於評估我們的資金安全至關重要。

此外，由於有了跨鏈橋，我們可以把鏈下協議用於擴展網絡，讓大多數交易從區塊鏈layer1轉移到鏈外系統，從而避免layer1的網絡費用和延遲問題。

什麼是跨鏈橋（bridge）？

跨鏈橋負責在layer1上保管資產，同時把這筆資產在另一個（和外部）服務上釋放。它定義了誰來託管資金，以及資產被解鎖必須滿足的條件。

簡而言之，只要像以太坊這樣的layer1區塊鏈要連接到任何其他系統，就需要使用橋。所有橋接都有類似的操作：

• 存款，用戶可以將資金存入橋，代表該資產（的代幣）就會在其他系統上發行；
• 更新賬戶餘額，橋被通知新的賬戶餘額信息，這可以用來幫助提款；
• 提款，用戶可以根據他們在另一個系統上的餘額從橋上提取資產，在這個系統上所發行的代幣將被燒毀。

最常見的橋樑類型（人們經常使用卻沒意識到這就是橋）是單組織（single-organisation）橋：

大多數加密貨幣交易所提供的是單組織橋的服務

如果我們只考慮橋而不考慮其他，那麼可以說，加密貨幣交易所是一個鏈外協議。用戶可以將資金鎖定在交易所中，在交易時繞過網絡費用和延遲的問題，最終通過提幣將資金撤回到layer1區塊鏈上。

除了單組織橋，還有另外兩種類型的橋，它們依賴於一組託管人：

• 多組織橋，一組固定的獨立方（K/N）對被鎖定的資金進行保管。
• 加密經濟橋，一組動態的各方（由其資產權重決定）對資金進行保管。

Layer1區塊鏈上的所有三個橋都無法驗證來自其他系統的賬戶餘額是否正確（或其他系統的負債是否超過橋的資產）。要由這組託管人來驗證是否所有提款都根據另一個系統進行處理。他們最終決定是否可以釋放資金，以及誰應該收到資金。

側鏈和橋是獨立的

到目前為止，關於橋，我們想到的主要是像加密貨幣交易所這樣的託管服務。而橋越來越流行的用例是將一個區塊鏈連接到另一個區塊鏈（順便提一下，這也是側鏈這個術語的起源）。

橋與側鏈的安全是獨立分開的

有幾個橋的例子：

• WBTC：一個單組織的橋，將BTC帶到以太坊。
• Liquid network 或RSK：一個多組織的橋，擁有HSM的各方聯盟將資金從BTC鎖定/解鎖到另一個區塊鏈上。
• Polygon橋。一個加密經濟橋，其中鎖定在橋中的2/3 + 1權益會定期就Polygon上所有用戶的賬戶餘額達成協議，用戶可以利用這一協議在以太坊上提取他們的資金（實際上，polygon最終是由一個小的multisig合約控制的，但這個例子着重於其長期目標）。
• 彩虹橋。一個加密經濟橋，其中橋合約是一個可以驗證其他區塊鏈進展情況的輕客戶端。它不檢查其他區塊鏈的有效性，資金的安全最終取決於其他區塊鏈的持續進展（通過加密經濟規則來保證）。

最關鍵的是，每個橋都有自己的安全模型，它獨立於區塊鏈網絡。我們可以拿一個簡單的案例WBTC來進一步闡述：

BitGo Trust託管着鎖定在比特幣中的資金，他們負責在以太坊上發行相同數量的WBTC。以太坊上的一個智能合約會跟蹤WBTC所有轉賬的賬戶餘額。值得信賴的是，BitGo尊重智能合約中記錄的帳戶餘額。

在WBTC的例子中，有幾個方面需要考慮：

• 單一託管人。WBTC的橋依靠一個單一的託管人來保證其完整性。他們可以在以太坊上發行比鎖定在比特幣中更多的WBTC，他們可以決定不兌現任何WBTC撤回到比特幣的行為。
• 獨立的安全模式。以太坊有自己的安全模型，獨立於比特幣。橋有自己的安全模型，獨立於兩個區塊鏈網絡。
• 以太坊是一個側鏈。交易已經從比特幣移到了以太坊的鏈上。

這三種橋的共同點是，它們不檢查側鏈的完整性，如果託管人（或側鏈）離線，就沒有自我執行的應急計劃來保護資金。它們只着眼於自己的安全模式，而沒有考慮橋所處的layer1區塊鏈的安全。

Layer2協議

Layer2可擴展性的承諾是將交易吞吐量從一層轉移到另一個鏈下系統。需要一個橋接器來保管在另一個系統上發行的資金。

然而，與本文探討的其他橋的類型不同，二層協議致力於以和一層區塊鏈相同的安全性來保護資金，且它不能依靠託管人（或其他鏈下系統）來保護資金。

它需要一種新型的橋：

• Layer2橋。一層區塊鏈擁有資金的保管權，橋必須確保二層協議不會受到破壞。在最壞的情況下，橋將自我加強二層協議的有效性，直到所有的資金被提取出來。

Layer2橋是所有跨鏈橋中最強大的。

它不依靠託管者來保護資金。相反，在資金被釋放之前，橋必須確保鏈外系統一切正常。如果處於某種原因，橋確信鏈外系統被破壞，那麼橋可以簡單地完全繞過其他網絡。

專註於layer2橋的項目

這就是為什麼Layer2協議如此令人興奮，新興公司花了幾年時間才提出解決方案。關於率先把Layer2協議推向市場的競爭，主要集中在如何實現安全的layer2橋（而不一定是如何實現其他區塊鏈網絡）。

這是進一步探討技術問題和定義的好機會。我們明確表示，橋必須確保layer2協議不被破壞，有4個方面：

• 數據可用性。橋如何確信另一個區塊鏈網絡的所有數據是公開的，以便用戶可以獨立地重新計算layer2數據庫？
• 狀態轉換的完整性。如何使橋確信layer2網絡的所有狀態轉換都是格式正確的和有效的？
• 提款保障。如果Layer2網絡被破壞，橋如何保證所有誠實用戶的資金都能被提取？
• 協議有效性。如果Layer2協議運作停滯或脫機，橋如何保證交易仍然可以執行？

當然，上述問題必須解決，儘管橋接合約的計算資源明顯少於鏈下系統，因此橋接不能重新實時執行所有交易。否則，它就不是一個可擴展的解決方案。

解決上述問題使我們陷入困境。這就是鏈上挑戰、欺詐證明、有效性證明、將交易數據發布到layer1區塊鏈（rollups）和鏈上出逃的世界。

本文沒有重點介紹解決方案，但這裡強調所有的解決方案是不一樣的。一些即將部署的layer2協議將無法滿足上述安全目標。由於缺少layer2橋，因此不能說它們是layer2協議。

總結

如上所述，有四種類型的橋，讓資金可以被鎖定在一個區塊鏈中，並在另一個鏈下系統（很可能是另一個區塊鏈）中得到體現。

託管人橋（Custodian bridges）。前三個橋（單組織、多組織、加密經濟）關注的是哪一組託管人對鎖定的資金擁有控制權。託管人的作用是，在允許從橋上提取資金之前，驗證鏈外系統是否正確。假設鏈外系統的完整性是客戶端的問題，託管人有足夠的計算資源來處理它。儘管有一些措施來制約託管人的權限，還有加密經濟激勵機制來鼓勵託管人遵守協議，但橋協議並不能完全約束託管人。橋丟失用戶資金的例子（如MtGo）有很多，這是因為橋的完整性最終依賴於人與人之間的信任。

Layer2橋。橋取代了保管人對資金的保管和檢查鏈下系統完整性的作用。問題的核心是，橋必須確信鏈下系統沒有被破壞，同時它缺乏獨立檢查每筆交易的計算資源（否則就不是一個可擴展的解決方案）。除了技術挑戰外，它也不是免費的。要讓layer1區塊鏈確信鏈外系統結構完整且完整性良好，需要持續的財務成本。然而，橋擁有資金的最終保管權，而不是鏈下系統運營商。

總的來說，用戶是否真的關心Layer2橋，以及我們是否應該將以太坊的安全模式擴展到鏈外系統，目前還沒有定論。未來有可能4種橋都會留下來，它們對用戶的採用至關重要。

用戶要注意，你所喜歡的協議，它們使用何種類型的橋，重要的是要更好地了解你的資金是如何被保護起來的，防止遭到破壞。