理解跨鏈橋安全性的關鍵：跨鏈通信的權衡取舍_TLC

如果說我在過去幾年中明白了一個道理，那就是：一個同步的區塊空間無法滿足鏈上所有應用的需求。

在 2018 年時這一情況還不那么明顯。而去年夏季 DeFi 的爆發以及進年夏天的 NFT 行情證明了一個事實，即存在很多應用的設計空間。而今年非以太坊的?第 1 層（L1）?公鏈的興起，進一步證明了區塊空間的需求非常高。

考慮到我們可能生活在一個多鏈世界中，不同鏈上的應用希望彼此跨鏈通信，因此充分了解各條鏈之間如何跨鏈工作，是很有價值的信息。我想從一個抽象的角度探索這一問題， 不針對具體項目展開。

在這篇文章中，我想研究這些系統中固有的特定權衡。認真反思的話，這種權衡取舍會很明顯。

我也是站在巨人的肩膀上討論這一問題；倫敦帝國理工學院的博士生 Alexei Zamyatin 等人在一篇?優秀的論文?中詳細闡述了這一點。我的目標是在該論文的核心論調后面添加一些顏色。

聲音 | 邢臺市委常委戎陽：加深對區塊鏈理解認識 做到學以致用、推動發展:11月29日，邢臺舉辦全市主題教育形勢政策報告會暨第四期“邢襄講壇”，邀請清華x-lab區塊鏈實驗室主任夏立，就區塊鏈技術及相關政策作專題輔導。市委常委戎陽在主持報告會時強調，各級各部門要認真學習、消化吸收報告內容，持續加深對區塊鏈技術的理解認識，掌握區塊鏈技術的發展現狀、發展趨勢和發展規律，做到學以致用、推動發展。[2019/12/2]

用論文作者的話來說，權衡就是，缺少以下兩點中的任何一點，就無法進行跨鏈通信：

可信第三方 (TTP)

或者超越異步的同步假設

它們之間的關系很基本且非常直觀的，但需要深入研究一些術語。我希望在這里可以清楚地對直覺予以闡明。

分析 | 未來穩定幣可以存在于后端，消費者可能并不完全理解:Stellar發展基金會伙伴關系主任Lisa Nestor近日表示，從消費者的角度來看，電子貨幣和穩定幣已經成為可比較的產品，具有可用于交易的金融價值，并便于向其他實體付款。我們只是剛剛開始看到通證化貨幣和穩定幣將為世界帶來什么，未來穩定幣可以存在于后端，消費者可能并不完全理解。但是他們的金融資產將在后端進行通證化，經營交易的支付處理機構和金融機構將在結算和處理匯款方面獲得重大優勢。（AMBCrypto）[2019/8/28]

讓我們簡單講一下同步假設——它們是用于思考分布式系統中通信的通用框架，且以難以理解而著稱。

將分布式系統視為一種消息傳遞協議，盡管通信基礎設施中出現故障或惡意對手，它仍需要工作，然后，我們可以定義在系統停止工作之前這些故障的嚴重程度。這正是同步假設的目標。

聲音 | INE熊羽睿：正確理解“無幣區塊鏈”:近日，INE熊羽睿表示，區塊鏈的核心價值之一，是“可信賬本”，這個賬本上記錄的東西一定不要是擾亂全球社會秩序的黑產，而是世界、區域、國家有共識的價值。目前數字貨幣、加密貨幣、數字證券等等模糊概念的東西，正在被真正的人類罪惡所利用，走向光明正大還有很長的征程，而區塊鏈要能順利落地運用，必須規避傳統法幣秩序、證劵流通、稅收等紅線，借助區塊鏈的可信賬本，打造“可信積分”體系，設置流通邊界，用于“價值循環、使用權通證、稅外價值激勵、中間渠道摩擦成本、系統燃料、產能租用、稅后資源流通”等等提高價值流通的經濟作用。可以預見的未來，基于技術穩定的公鏈基礎上的數字資產，將針對不同國家體系、不同運用領域特征的子母TOKEN體系同步運行。[2018/12/25]

另一方面，在「異步」假設下運行的系統，默認假設網絡 / 對手可能將消息延遲任何時間。

聲音 | 趙東：所謂“操縱”只是個人理解:據 IMEOS 報道。趙東今日在其朋友圈發文稱，之前我發表的關于EOS的言論可能給大家造成一些誤會，所以我刪掉了。Bitfinex的CEO Jean Louis從來沒有“確認”或者\"說過”EOS團隊操縱過市場。所謂“操縱”只是我趙東的個人理解。[2018/7/21]

后者網絡更強大。就是說，一個系統可以更好地處理環境帶入的不確定性。還有一些「中間地帶」假設，通常稱為「部分同步」，但在這里沒有必要定義。

這與跨鏈通信有什么關系？好吧，上述論文表明，如果你有一個實現異步跨鏈通信的系統，你可以用它來解決一個叫做「公平交換」的老問題。

我們從一篇?更老的論文?中了解到，沒有可信第三方就不可能進行異步公平交換。

搜狗CEO王小川：要理解區塊鏈，光看技術、商業、制度都是不夠的:搜狗CEO王小川認為，要理解區塊鏈，光看技術、商業、制度都是不夠的，要從完整視野來看待，“首先，這是一項技術；從商業來看，它能夠改造生產關系，改造商業中的產業結構；最后它是個，代表了去中心化的理念。”[2018/4/13]

因此，沒有可信第三方就不可能進行異步跨鏈通信。我們只能通過對系統進行更嚴格的同步假設，來放棄對可信第三方 的需求。

到目前為止，這一切都只是停留在理論的紙面上。讓我們談談真正的系統。從上一節中，我們知道要在兩個鏈之間傳遞消息，要么：

無法假設一個完全異步的系統

或需要一個可信第三方

這里到底需要怎樣的權衡取舍？將需要可信第三方的系統與需要更強同步假設的系統進行比較，可能會有所幫助。

可信第三方似乎很好理解。可信第三方只是存在于兩條鏈之間的「低安全性 / 去中心化」中間人。而它們橋接的兩條鏈依賴于與兩條鏈無關的一個驗證人集，這類跨鏈系統就是一個例子。

更強的同步假設表現為重試邏輯或超時之類。哈希時間鎖定合約 (HTLC) 是一個說明性示例。幾年前，HTLC 被認為是跨鏈通信的重要原語。在 HTLC 中，更強的同步假設表現為必要的重試邏輯或?自由選項問題。

在上一節中，我指出具有最小同步假設的系統更擅長處理環境中的不確定性。在 HTLC 之類的情況下，如果有強大的經濟動機使通信失敗，則通信可能就會失敗。 就像做市商想要阻止或延遲價值轉移，因為他們在兩條鏈上都持有部分資產。

環境中足夠強大的經濟激勵可能會使通信出現故障。

最后一點對于需要可信第三方的系統來說是正確的！在這種情況下，需要信任可信第三方有足夠經濟激勵來維護「橋」的完整性。不同之處在于阻止通信的經濟動機具體如何表達。

我相信這里有一種自然的二元性。您要么必須信任安全性較低的「中間人」，要么需要信任通信不會中斷。

如果跨鏈通信引入了利潤足夠多的礦工可提取價值（MEV），無論上述兩種情況的哪一種，通信都可能失敗！要么是因為可信第三方腐敗，要么是有足夠大的做市商讓它失敗。

現代跨鏈通信系統在這種權衡取舍中會如何分布？有?更好的文章?對所有系統進行了分類，我在本文中只展示幾個說明性的例子。

Connext 的 nxtp?是跨鏈系統的經典例子，它增加了更強的同步假設。一旦用戶完成與路由器的協商，就會有一個兩階段的準備 / 完成機制來完成「橋」兩端的適當交易。如果通信未在超時內發生，則它不會發生。

另一方面，Solana?和以太坊之間的?蟲洞橋（Wormhole）引入了可信第三方。兩條鏈之間存在的「監護人」驗證器集需要對轉移進行 2/3 多數證明，才能對交易放行。如果驗證器集合已損壞或集體表決不希望傳輸通過，轉移則不會發生。

需要強調的一件事是，這兩種方法都不具備絕對的優勢。權衡任一方的系統都會在營銷材料宣稱他們正在做出「正確」的權衡，但如前所述，兩種權衡都意味著這些系統存在可能失敗的方式。

還有一些系統使其中一種權衡顯得不那么明顯。我最喜歡的例子是用于快速提款的?Optimism DAI 橋。這里的可信第三方是?Maker?DAO 本身！用戶要求 DAO 提供 DAI 流動性，從而為提議的 fDAI 資產提供完整性保障。

將 DAO 視為可信第三方有點奇怪，但如果我們認為任何安全性弱于鏈通信的東西都是「可信的」，那么 DAO 可以滿足這個目的！ 我個人很高興看到更多 DAO 扮演可信第三方的角色，以促進跨鏈通信。

未來看起來是屬于多鏈的世界，促進鏈之間的交流，那些做好準備的人將迎來真正的機會。對于我們使用這些新系統的人來說，了解他們正在做出的權衡很重要。

在這篇文章中，我研究了增強同步假設和可信第三方之間的一個基本權衡。鏈之間的界限對我來說非常有趣，所以我將在未來深入研究其中的其他因素。

如果您對這些內容感興趣，請隨時與我們聯系！我喜歡更深入地探索未知。

撰文：Lakshman Sankar，就職于以太坊基金會，從事生態開發和研究編譯：Perry Wang

感謝與?Alex Obadia?和?Vaibhav Chellani?的對話，對本文有很大啟發，并感謝他們兩人對本文內容編輯的貢獻。

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