一个多链、多层的未来
在过去的几年中，区块链技术不断地被採纳。以最广泛被应用的区块链 — — 以太坊为例：Google 搜索关键词 “以太坊” 的搜索量在 2021 年 5 月达到高峰，当时以太坊上的每日交易量达到创纪录的 165 万次。 同时，由于以太坊上的网络参与者争夺有限的区块空间，以太坊上平均每一笔交易的费用飙升至将近 70 美元。 这是因为在目前的状态下，以太坊每秒只能支持 15–45 笔交易，而用户通过支付更高的费用来激励矿工优先执行他们的交易。 这使得绝大多数一般投资者无法支付高得离谱的费用来处理交易。 此外，这使得以太坊成为许多低价值高吞吐量用例的不切实际的选择。
不意外的是，这已经让位于各种不同的第 1 层 (L1) 区块链和第 2 层 (L2) 开发解决方案，以服务于这个庞大的一般投资者和用例市场。 自 2021 年初以来，以太坊的主导地位（根据锁定的总价值而言）已从 90% 下降到 65%。 这是由 2021 年 4 月币安智能链 (BSC) 的普及启动的，这让一般用户体验了低交易费用，每笔大约 1–2 美元（儘管是以去中心化做为代价）。
从那时开始，出现了许多其他 L1 和 L2想挑战以太坊，打算在这个庞大的市场分得一部分，他们常通过流动性挖矿或空投给将资产桥接的用户提供慷慨的奖励计划。
这些 L1 或 L2 中的每一个项目都寻求提供自己的优势，大多数是保证更低的费用、更高的每秒交易 (TPS) 或更适合一般用户快速上手的体验。他们还可能寻求适应不同的用例，允许协议存在于与自己并行的链上，或承诺提供高保真数据或高性能区块链，与现实世界中的企业（像是可以处理超过 15,000 TPS 的 Visa）竞争。目前来看，向多链多层的未来发展的可能性似乎相当大。以太坊很可能会保持其作为 “山中之王” 的主导地位，在经过多重的考验及以太坊 2.0 将解决可扩展性问题。 Polygon、Solana 和 Polkadot 等其他链都在开发者社区中获得了重要的共识，并且很可能会彼此共存，以适应各自的用例。
此外，协议已经开始在不同的区块链上对其应用程序的不同方面进行模组化。 例如，一个游戏可能需要一个非常高 TPS 的区块链来支持游戏中的动作，并同时利用一个高安全性、低吞吐量的区块链进行游戏内有价值的资产交易。
跨链架构和桥樑入门
这种迈向多链多层未来的愿景引入了对跨链基础设施的需求，以弥合各种区块链和跨链扩展解决方案之间的差距。 这也造成了一系列特殊的问题，这些问题阻碍或破坏了去中心化公共区块链的核心目的。
当前问题
- 中心化
使用中心化交易所作为资产桥樑
当用户将资产透过跨链桥接到另一条链时，他们经常会使用中心化交易所（CEX）作为中间层，以便将资产桥接到目标链。 虽然这对某些用户来说似乎是一种方便的方法，但它们本质上是在以便利性为代价换取更高的成本：
- 缺乏隐私和匿名性 — — CEX 需要实名认证 （KYC），对于许多希望保护隐私的用户来说，这个选项似乎不可行
- 监管风险 — — 在某些情况下，CEX 出于监管原因阻止用户拥有特定权限或禁止提取/交易某些资产
- 交易对手风险 — — 用户必须信任 CEX 对其资产的保管，俗话说 “不是你的钥匙，不是你的代币”
使用非去中心化的跨链桥
当前存在多个桥接，用户在桥接其资产时可以从中选择。 其中一些选项将利用一个不完全去中心化的中间共识层 — — 可能是因为验证者已获得许可，或是因为验证者的数量非常少，亦可能是跨链桥由多重签名保护。 这是非常不安全的，因为目标链默认中间链的正当性，中间链对目标链具有完整的签名权限。 这意味着中间链上的任何黑客攻击都有可能耗尽锁定在目标链池中的所有流动性。 此外，中间共识层的使用可能是不必要的资源或造成成本增加，因为它将产生多馀的开销。
2. 缺乏可组合性
综合中间代币的使用
一些跨链桥将使用中间代币来解决分散的流动性问题或实现去信任化。 这种中间代币增加了不必要的开销和復杂性，尤其是在错误发生时或目标链上流动性不足时，造成用户只持有中间代币的情况。 这不仅会导致糟糕的用户体验，而且可能会给用户留下不可组合的无用代币，很少有协议会接受 abcUSD。 用户需要等待 abcUSD — USD 池中的流动性被补充后，才能继续执行操作。
这裡额外的低效率是锁定在 abcUSD — USD 池中的流动性，如果首先使用原生代币，这是完全没有必要的。 此外，许多跨链桥将为它们支持的每条链提供一个流动性池，这样的做法基本上複製了每条附加链上相同的低效流动性条件。
限制可组合性
目前，当协议考虑在其他协议之上构建或结合时，它们通常会将其范围限制在构建在同一区块链或同一生态系统内的其他去中心化应用程式（dapp）上。 但是，如果协议可以和整个跨所有区块链的去中心化应用程式和智能合约的世界做组成，那么就没有理由将自己限制在单一生态系统的范围内。
3. 低效且昂贵
链上节点的使用
克服上述第 1 和第 2 点的解决方案是使用链上节点，这些节点按顺序接收和验证从当前资金所在链到目标链的每个区块头（block header），并针对每个转发的交易证明进行验证。 然而，这种方法对于大多数区块链来说是不可行的，因为运行这样一个系统需要大量的计算资源和金钱。
当前用户流程的低效
目前，当用户考虑在不同的区块链上使用不同的协议时，他们必须经历一个繁琐的过程来将资产转移到的每条新链，包括几个令牌批准、换币和桥接交易。这个过程可能涉及大量不同的令牌地址、网路应用程序和跨链桥在每个节点都可能出错。效率极低的用户流程可能会非常昂贵，并且造成新用户无限的困惑。
随着我们逐渐了解困扰我们当前跨链架构格局的众多挑战，我们将揭发 LayerZero 以及它如何解决这些现有问题。
LayerZero Labs
LayerZero 的核心是一个全链互相操作性协议。 将其视为连接任何链上的任何合约的关键基础设施层。 它是关键的通用消息传递层，赋予了跨链可组合性和功能的全新维度。
解决方案
首先，我们必须深入研究使 LayerZero 能够实现这一目标的设计。
为了验证链上的区块，我们需要两条信息：
- 块头（Block header），包含收据树（receipts root）
- 交易证明 — — 即 : 以太坊虚拟机（EVM）上的 Merkel-Patricia 证明
LayerZero 通过以下方式拆分这两个构成要素：
- 一个预言机（Oracle）转发区块头 — — 任何选择的预言机（例如，Chainlink、Pyth）
- 中继器（Relayer）转发交易证明
预言机和中继器都是 100% 开放且无需许可的，任何人都可以扮演任何一个角色。
假设这两个实体是独立的，并且区块头及其相应的交易证明的组合会在目标链上得到验证，则可以保证转发的消息是有效的并且已经在来源链上提交。
我们必须在这裡特别注意两个重要的安全属性。 首先，该系统的最坏情况安全性等同于所选预言机的安全性。 如果预言机和中继器是同一个实体，就会出现这种情况。在这种情况下，我们继承了预言机的基本安全性 — — 例如由 Chainlink 的去中心化预言机网络建立的共识机制（consensus mechanism）。 第二，协议可以选择甚至运行自己的中继器来获取任何交易的证明。 这意味着协议本身可以保证预言机和中继器是独立的实体。
這概述了無需信任的有效交付的設計，完全不需要任何潛在的中心化中間實體或代幣。
协议的本领
LayerZero 的另一个核心特性是应用程式本身可以完全控制所有安全参数。 每个协议都能够具体指定他们想要使用的预言机和中继器。 该工具也有足够能耐被协议进行重新组装，意指协议可以选择一个由几个查询最优惠价格的聚合而成的预言机，或者甚至利用来自多个预言机的三分之二的共识。 此外，协议还可以选择指定它们需要从来源链汇入确认的数量。
LayerZero 的关键优势
分离风险的基础设施
现有的跨链基础设施依赖特定实体来验证交易或跨链传输消息。 在最近的开发中，一个常见的故障点是受损或恶意中继器。 一些跨链设计隐含地相信来自中继网络的任何消息都是有效的。 攻击者可以利用此漏洞进入整个流动资金池，从而造成灾难性的资金损失。 这带给整个生态系统巨大的“系统性风险”，任何带来额外流动性的协议都会使任何潜在的共识失败或利用增加更多的资本风险。
在 LayerZero 的设计中，预言机和中继器的无需许可之使用，使协议能够独立选择它们，提供了分离协议及其用户承担的风险的好处。 由于攻击必须在特定预言机和特定中继器的配对下才会发生，因此任何其他不具有完全相同的预言机-中继器对的协议皆不会受到影响。这有效地将任何生态系统中承担的风险分割出一部分 — “应用程式特定风险”。 这在安全性方面是一个很大的进步，因为任何黑帽骇客只能攻击一小部分易受攻击的流动性，然而其馀的蜜罐（honeypot）仍然是安全的。 这种设计使发动攻击的成本显着提高，而收益显着降低。
LayerZero 的效力
如同上述，具有中间链层的跨链设计通常带有额外的计算或共识和/或中间代币。 这些既低效又不必要，增加了安全性问题和吞吐量限制。 LayerZero 尝试尽可能减少增加额外的複杂性，同时仍使用信任最小化保持通信的安全性。
在 LayerZero 的简单化设计中，中继器或预言机都没有形成任何共识或验证，它们只是简单地传输消息。由于所有验证都是在各自的来源链和目标链上完成的，因此速度和吞吐量限製完全取决于两个交易链的属性，任何集中验证或共识都被消除掉了。
真正的跨链可组合性（不仅仅是资产转移）
大多数跨链实施主要注重于支持资产桥接。 这是可以理解的，因为桥接代币可以说是最常见的用例。 然而，有一个世界大的可能性可以通过跨链通信来解锁。
LayerZero 是一种通用的消息传递层，这意味着任何应用程式都可以将区块链 A 上的任何合约连接到区块链 B 上的任何其他合约。这为开发人员开闢了一个全新的视野，将他们对可组合性和兼容性的愿景扩展到原生区块链之外，至任何其他区块链。以下，我们将扩展 2 个范例，这些范例从根本上改变了用户和协议的可组合性体验。
用户视角：多链货币市场聚合
目前，当用户存入抵押品以借入资产时，他们被限制在其资产所在的区块链范围内。 如果在任何其他链上的应用程式有更好的利率，或者如果他们想将藉来的资产存入另一个链上的农场，他们必须使用跨链桥并在此过程中支付几笔交易费用。
使用 LayerZero，用户将他们的抵押品在链 A 上存入他们想要的应用程式。一条消息被发送到链 B，验证抵押品是有效的，用户就可以简单地借用链 B 上的资产，并将这些代币存入 B 链上的农场。用户完成挖矿后，可以在 B 链上偿还借来的资产，并在 A 链上解锁抵押品。用户体验简单直观，所有復杂的多次互换，桥接和中间代币都被消除掉了。
协议视角：跨链治理
我们已经看到多个 DeFi 蓝筹的应用程式被部署到多个链上。 这为治理带来了一个有趣的问题。 由于该协议的用户和代币持有者分散在多达 9–10 个不同的链上，因此治理可能非常乏味。协议是否在最大的链上进行治理？ 还是在每条链上单独提出提案或投票？还是可能链下治理？
LayerZero 支持统一治理，允许每个链的用户和代币持有者通过简单的通讯从他们所在的任何一个链进行投票。
第一个应用：Stargate（资产桥）
随着 LayerZero 的正式主网发布，他们构建了第一个应用程式 Stargate，它将利用 LayerZero 的跨链架构来展示它解锁的新视野。
目前，每个 DEX/AMM 在它们部署的每条新链上都有多个相同的成对流动性池的副本。 如果我们将每条链上大量不同的 AMM 相乘，我们最终会得到一个非常低效和分散的系统。
Stargate 是解决这个问题的真正可组合资产桥。 它有 3 个主要特点：
- 原生资产：这意味着不需要合成/中间代币，Stargate 将只提供用户想要的原生代币。 这消除了不需要的中间代币和不必要的交换。
- 统一流动性：将有一个单一的流动性池，同时共享于所有可用链之间。这些也是没有无常损失的单币池。 这大大提高了所有锁定流动性的资金效率。
- 即时保证最终性：目标链上的应用程式确切知道提交的交易将在来源链上被核可。 这克服了由于目标链缺乏流动性而导致交易倒转的恼人问题。
实施任何跨链集成都可能非常耗时且需经过複杂的技术操作。 此外，对于任何应用程式来说，最大的风险是欺诈性的跨链消息会耗尽它们的所有流动性。 这些阻碍了许多协议实现任何跨链集成。 LayerZero 通过简化集成来解决这些问题，无需更改现有协议，也不会对协议自身的流动资金池造成风险。 所有风险完全由 Stargate 承担。
您可以将 Stargate 视为资产桥从一开始就应该拥有的样子。
结语
总而言之，随着我们向多链多层世界稳定前进，我们相信 LayerZero 的跨链架构将成为其中的核心，成为推动真正无需许可和无需信任的全链未来的关键基础设施层。
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Originally published at https://sinoglobalcap.medium.com on March 17, 2022.
