9 種跨鏈橋的工作原理及其安全性_Arbitrum

在一系列破壞性的黑客攻擊之后，跨鏈橋還安全么？

跨鏈橋使數據和資金能夠在區塊鏈之間自由流動，從而在多鏈世界中發揮不可或缺的作用。然而，在一系列破壞性的黑客攻擊之后，這些跨鏈橋在過去幾個月中飽受爭議。

8月2日，黑客從以太坊和Moonbeam之間的跨鏈橋Nomad上?竊取了超過1.9億美元。加上這起最新的黑客事件，Defi跨鏈橋用戶已經在不到12個月的時間里損失了近20億美元。

本文并不是推薦用哪些橋，而是想陳述事實，以便幫助用戶作出明智的選擇。在這篇文章中，我們將詳細介紹每種跨鏈橋的優缺點以及他們實際的工作原理。

跨鏈橋如何分類：以傳輸類型分

鎖定&鑄造Examples:Polygonofficialbridge,StarkNetofficialbridge,Shuttle.?

通證發行商燃燒&鑄造MakerDao,ArbitrumTeleport.?

特定的燃燒&鑄造Hop,Debridge.?

原子兌換?Stargate.?

第三方網絡/鏈Thorchain.?

跨鏈橋以兩種類型進行區分：傳輸類型以及信任假設型。我們先從傳輸類型去分。跨鏈聚合協議Lifi根據傳輸類型確定了三種主要類型的跨鏈橋。因為分界線有點模糊，它其實可以分為五種類型。

鎖定&鑄造

昨日ETC手續費總和達7.39 ETC，創近一個月新高:1月31日消息，根據Tokenview鏈上數據顯示，昨日ETC手續費總和大幅度上漲為7.39 ETC，創近一個月新高，較前日上升66.85%。當前ETC全網算力達131.27TH/s，持幣地址數超263萬。[2023/1/31 11:37:59]

最簡單和常見的跨鏈橋涉及了鎖定并鑄造通證并進行銷毀。下面是工作流程圖：

當資產跨鏈時，來自源鏈的通證被鎖定到跨鏈橋的智能合約中，然后在目標鏈上生成新版本，它可以是映射通證&標準通證。

映射通證（wrappedtoken)：它會和原生通證保持1：1錨定。

標準通證（canonicaltoken)：指的是各個鏈上流通的原生通證。

這兩種通證都以其基礎資產完全抵押而鑄造完成。當資產跨鏈回去時，新通證在目標鏈上被燒毀，原生通證隨后在源鏈上解鎖/釋放。這個公式非常常見：大多數「官方」的layer1>

優點：

100%的抵押品以支持目標鏈通證，使規模化成為可能。

缺點:

源鏈上的智能合約易成為黑客的目標，如果源鏈資金被盜，目標鏈通證可能一文不值。黑客攻擊針對的是持有大量通證的跨鏈橋智能合約，例如2022年3月黑客利用RoninBridge漏洞盜取6億美元。

目標鏈上的項目和應用程序都依賴于這一個跨鏈橋，并且在安全性、運行時間、成本等各方面受到跨鏈橋運營商的牽制。這也被稱為「lockinproblem」。

BTC合約多空持倉人數比0.89 市場總體做多人數有所提升:截至10月29日10:30，根據OKEx交易大數據，BTC合約多空持倉人數比為0.89，市場做多人數有所提升；不過，季度合約基差回落至200美元附近，永續合約資金費率為正，交割及永續合約持倉總量仍在10億美元平臺，短線多軍實力仍然較強勢；而BTC交割及永續合約精英持倉方面，做空賬戶比為59%占據優勢，多頭持倉比為20.79%占據優勢，精英賬戶多空雙方稍有分歧，繼續關注大戶持倉變化。從期權合約數據來看，看漲/看跌主動買入量比為0.78，主動看漲量短線稍弱勢。[2020/10/29]

跨鏈速度慢——當涉及從Polygon到Ethereum或從StarkNet/Ex到Ethereum的跨鏈時，用戶可能還愿意等待幾個小時，但對于Arbitrum和Optimism等OProllup上的跨鏈，用戶可不愿意等幾天。

由通證發行商燃燒&鑄造

這種方法略有不同，它通過激勵通證發行商來為跨鏈提供流動性。換句話說，在嘗試OProllup挑戰期比較長的時候，通證發行商可以介入，而不是依賴第三方來「提供」流動性。

舉例說明，MakerDaoArbitrumTeleporter。MakerDAO使Wormhole在從Arbitrum跨鏈回來Layer1時，用戶可以快速獲得跨鏈資產DAI。在這種情況下，MakerDAO協議通過預言機網絡在后臺跟蹤最終的資金結算。

優點：

行情 | A股開盤：區塊鏈50現報3352.99 下跌0.29%:東方財富數據顯示，上證指數3089.27，下跌0.11%。深證成指10891.85，上漲0.07%。區塊鏈50指數現報3352.99，下跌0.29%。A股數字貨幣板塊下跌1.19%，32只股3漲27跌2平。華力數通（+1.26%）領漲，金冠股份（-4.29%）領跌。

區塊鏈板塊下跌0.49%，197只股中53漲135跌9平。東華軟件（+6.20%）、新華網（+4.61%）等領漲，麥達數字（-4.43%）、彩訊股份（-4.16%）等領跌。[2020/1/13]

這種方法消除了最用戶的摩擦成本，同時在預言機網絡離線時也通過防欺詐冗余以保證發行商的安全。

缺點：

如果MakerDaoArbitrumTeleporter被利用，Dao內部產生了壞賬，通證發行商需要承擔負債的風險。?

特定的燃燒&鑄造

一些跨鏈橋協議將「燒毀和鑄造」模型與AMM流動性池相結合。該流動性池可以包含兩個或更多的資產，其中包括特別鑄造的跨鏈資產。重要的是，就像Lock和mint橋一樣，這種模型有助于在Layer2與其他鏈之進行快速資產跨鏈以及返回源鏈。deBridgeFinance和HOP屬于這一類。當用戶將ETH鎖定在一層以太坊上時，deBridge會在Arbitrum和其他鏈上鑄造特定的跨鏈橋通證。

就deETH本身而言，它在Arbitrum上的用例不多，因為在該生態上存在更廣泛使用的其他ETH形態。流動供應商可以將ETH和deETH的組合存入DeBridge流動性池，也可以從跨鏈橋用戶那里獲取交易費用和套利機會。然后通過在每條鏈上鑄造特定的跨鏈橋通證，然后通過AMM流動性池來設置/初始化跨鏈。

動態 | 2019 Q2交易所行業圖景及IEO漲跌榜:行業圖景圖表1：交易所行業圖景來源：Tokeninsight交易所行業2019 Q2研究報告上圖中包含中心化交易所、去中心化交易所，以及現貨交易、期貨交易分類等。IEO項目漲幅榜圖表2：二季度交易所IEO項目漲幅榜來源：Tokeninsight交易所行業2019?Q2研究報告上圖列出了漲幅從6%至1780%的數十個IEO項目，包括項目所上的交易所、發行日期、至6月30日漲幅價格等。IEO項目跌幅榜圖表3：二季度交易所項目跌幅榜來源：Tokeninsight交易所行業2019?Q2研究報告上圖列出了跌幅從1.59%至91.03%的19個IEO項目，包括項目所上的交易所、發行日期、至6月30日跌幅價格等。[2019/8/10]

當用戶想要將USDC從一個Layer2跨鏈到另一個Layer2上時，用戶的ArbitrumUSDC首先使用Arbitrum上的AMM池換成deUSDC，然后deUSDC在Arbitrum上燒毀并在OP上進行鑄造。最后一步是使用Optimism上的AMM池將deUSDC換成USDC。鎖定在Layer1跨鏈橋合約中的USDC數量在整個過程中保持不變，這意味著Arbitrum和Optimism上的deUSDC仍然是100%抵押并可以完全贖回以太坊鎖定的USDC。

當AMM池發生滑點時，外部LP通過存入或者提取資金來重新平衡流動性池。相較之下，普通的Lock&mint在贖回抵押品時需要較長的等待期。Hop橋的工作方式大致相同，并且Hop和DeBridge都對節點驗證者有獎懲制度以保證跨鏈橋在一定的服務水平協議內運行。

優點：

動態 | 目前全網算力為51.29 EH/s:根據BTC.com數據顯示，目前全球礦池實時算力排名前十為BTC.com、AntPool、F2Pool、SlushPool、Poolin、ViaBTC、1M1X、BTC.TOP、BitFury、Huobi.pool，目前全網算力為51.29 EH/s。[2019/5/22]

通過使用AMM池中特定的跨鏈橋資產作為跨鏈的中間步驟，可以有效地增加生態內的流動性，同時也可以讓LP賺取因為存在滑點而產生的套利收益。

缺點：

這種方法對用戶來說成本更高，因為AMM流動池沒有提供1:1的匯率，從而導致有滑點存在。對于將資金存入專門的跨鏈橋流動性池或持有跨鏈橋資產的LP也存在風險。

原子兌換

原子兌換橋利用已經跨鏈到目標鏈的預先存在的標準/映射通證，并將這些通證匯集在源鏈和目標鏈上的單個資產池中。

當用戶使用Stargate將USDC從Ethereum跨鏈到Polygon時，將USDC存入源鏈由Stargate智能合約控制的USDC池，以及從目標鏈上的USDC池中提取。這種方法可以被認為是「左手倒右手」。

在原子兌換橋的基礎上，一些橋還在末端添加了自動做市商交易功能，構建了額外的服務。

優點：

用戶將不再依賴該跨鏈橋的安全性來確保目標鏈上的通證保值。你可以依賴于另一個跨鏈橋，也可以就在目標鏈上持有原生通證。資產轉移也可以非常快速和便宜。

缺點：

由于目標鏈池需要大量通證以擴展，而通過流動性挖礦來激勵通證存入可能成本高昂。當存在大量單向流量時，池也很容易耗盡。

第三方網絡/鏈

可以說，這種傳輸類型根本不算是跨鏈橋，而是完全獨立的鏈或網絡在充當中間鏈。當智能合約和消息傳遞不兼容時，或者跨鏈協議需要達成通用化目標時，以去中心化的方式進行資產跨鏈需要第三方網絡/鏈充當記賬和中間層。這樣的網絡依賴于源鏈和目標鏈上的閾值簽名系統，需要激勵各個節點以保證誠實。

優點：

第三方網絡和鏈使更多的區塊鏈能夠以去中心化的方式進行跨鏈。

缺點：

這些跨鏈橋需要部署大量資本，一激勵每條鏈上的節點以保持誠實，二建立流動性池需要不斷注入資金。這些系統在架構上也更加復雜，最著名的例子是遭遇三次黑客攻擊的ThorChain。另一個案例是第三方網絡Synapse在發現其AMM池中的異常活動后，在2021年底預防了800萬美元的黑客攻擊。

以信任假設區分跨鏈橋

除了不同的傳輸方式，我們還需要考慮不同的信任假設。

不同級別的可信度可分為以下幾類：

中心化橋：幣安到Arbitrum

驗證/多簽橋：Wormhole，Axelar，Connext。

狀態證明橋梁：StarkEx到Ethereum，ZKSync到Ethereum、Nomad、Hop、Axelar和Mina。

協議級網橋：CosmosIBC。

中心化橋

中心化橋通常依靠單方簽名來處理和控制資金的流動。例如，當您從Arbitrum提前到Binance時，您依賴Binance將存在智能合約的資金記入您的賬戶中。

Binance和Binance的Arbitrum智能合約都需要抵押品以促進轉賬。如果操作員離線，也無法自動實現故障保護。

中心化橋解決了快速轉賬的短期需求。然而，它們是不透明的，不可擴展或不抗審查的，因此僅限于簡單的跨鏈。

驗證/多簽橋

這些類型的橋比中心化橋更安全，其信任假設較弱。

它激勵了幾種不同類型的代理商充當預言機監測橋兩端的活動并報告正在進行的存款/取款。但是，這種機制對于中心化的驗證器需要一定的信任，在大多數情況下，它只不過是一個基礎的多重簽名。

因為橋兩側仍需要抵押品，特別是對于不常用的跨鏈路徑，這會增加成本。因此這種解決方案要么需得到大型實體公司的支持，要么流動性挖礦計劃成本高昂。

這是Connext橋的示例。

狀態證明橋

與驗證器相比，狀態證明橋需要的信任假設更弱。它們能證明鏈之間的狀態，這意味著驗證器不需要充當預言機。此外，盡管可能仍需要中繼器，狀態證明橋不需要對任何第三方信任。橋的兩側不需要抵押品，因為這些狀態證明橋可用于安全地鎖定源鏈上的資產，然后在目標鏈上「鑄造」資產。

狀態證明橋可能很慢，尤其是像Nomad和Hop這樣的OP證明橋。因此，這些項目通常與等待跨鏈橋結算時提供臨時流動性的解決方案合作。例如，Nomad與Connext合作。Hop在OP驗證的等待期會激勵LP短期提供流動性。

這是HopBridge的機制。

協議級跨鏈橋

協議級跨鏈橋對于信任假設是最友好的。其中最值得注意的例子可能是Cosmos生態系統中的互通區塊鏈協議。這確實是一個狀態證明橋，但它也是協議級別在不同鏈上都能進行操作的。

通過在協議級別實現，可以：

完全消除橋兩側的抵押品需求。

確保所有鏈都有相同的資產來鑄造和燃燒。

標準化每條鏈上的接口。

降低基于智能合約的跨鏈橋被黑客入侵的風險。

這是IBC的可視化界面：

總的來說，所有主流的公鏈和生態會采用協議級別跨鏈來最大限度保證鏈上資產的流動性和安全性。直到現在，跨鏈橋也未能給出一個資產安全上的允諾。

這并不意味著你不能信任橋：盡管一有風吹草動媒體就大肆報道，黑客攻擊仍然是小概率事件，而跨鏈橋幫用戶解決了鏈之間資產流通問題，盡管這個過程頗為艱難。

當然用戶也需要做一些調查。在使用橋之前，您應該查看它的類型，并了解它過去是否遭受過任何黑客攻擊。隨著技術的不斷發展，橋安全性可用性便捷性更高，這部分工作也省去了。

原文標題：《一文解讀各個跨鏈橋工作原理以及其安全考量》

撰文：RossMiddleton

編譯：FenbushiCapita

來源：ForesightNews

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