CAL:一文讀懂跨鏈的相關技術分類和總結_AUSD

最近看了看跨鏈相關的項目，總結一下跨鏈的相關技術。所謂“跨鏈”，一條鏈上的“跨鏈”語義能在另外鏈上正確執行。目前跨鏈項目主要實現在一個鏈上的資產映射到另外一條鏈上。從技術角度看，個人認為目前跨鏈技術主要有三種：HTLC，跨鏈橋（基于共識）和跨鏈橋（基于輕客戶端）。相關的技術以及項目總結如下圖：

1.HTLC（Hash Time Lock Contract）

HTLC原理比較簡單：

如果Alice和Tom之間想交換資產，Alice先創建HTLC，Tom接著創建具有同樣Hash的HTLC。簡單的說，Tom和Alice創建了具有同樣秘鑰的“鎖”，鎖住各自資產。當Alice用秘鑰打開Tom的資產時，Tom用同樣的秘鑰可以打開Alice的資產。當然，Tom和Alice都需要確認資產和鎖的時間。

韓國環境部、Samsung Next等多家機構被列入FTX潛在債權人名單:金色財經報道，韓國多個主要公共機構和公司近期已被列入 FTX 潛在債權人名單，包括韓國環境部、韓國最大的律師事務所 Kim & Chang 以及三星電子旗下投資公司 Samsung Next。其他韓國公司包括共享辦公室服務提供商 The Executive Centre 和 Vantago。

韓國環境部對此回應，其財務資金與 FTX 沒有直接交易，將與美國特拉華州破產法院進行磋商，以確認債權人名單的細節。此外，考慮到小組委員會可以以環境部的名義進行交易，環境部計劃進一步調查交易細節并檢查基金的運作情況。

FTX 律師此前提交給法院的債權人名單中，并沒有列為債權人的背景或規模等信息，只有債權人的姓名和地址。名單上唯一的韓國政府部門是環境部。除韓國環境部外，日本環境財務法務部、印度財務省、越南財務科學技術部也被列為債權人[2023/1/29 11:34:59]

通過HTLC實現跨鏈，簡單并且保證了交易雙方的原子操作，但是要求兩條鏈都支持智能合約，限定了兩個交易方并且交換的資產不可分割。事實上，為了保證交易雙方有效交易，交易雙方需要額外的溝通渠道預先達成共識。

以太坊開發人員已提交EIP-5988，旨在降低鏈上儲備證明費用成本:金色財經報道，以太坊開發人員已提交改進提案EIP-5988，該提案中引入了一種全新的預編譯解決方案，旨在提高以太坊網絡上運行零知識證明的效率，并且降低鏈上進行基于Merkle證明這樣的儲備證明費用成本，儲備證明通常被用來驗證用戶的加密資產是否完全保留在交易平臺/加密公司中。不過以太坊基金會的研究員Dankrad Feist認為，雖然以太坊鏈上還沒有太多任何零知識證明友好的哈希函數，引入EIP-5988可能會對鏈上安全性產生未知后果，因為將任何類型的哈希函數納入以太坊協議都需要慎重。就目前而言，尚不清楚EIP-5988是否會在下一次“上海”升級中部署。（eips.ethereum）[2023/1/8 11:01:12]

2.跨鏈橋 ： 基于共識

基于其他共識的跨鏈橋邏輯上比較好實現，由共識確認一個鏈上的事件，并在另外一條鏈上執行。整個橋的安全性取決于共識的強弱。共識，除了傳統意義的共識機制（BFT，PoS等等）外，還包括多方計算（MPC）和多簽。

Beosin：ULME代幣項目遭受黑客攻擊事件簡析:金色財經報道，10月25日，據Beosin EagleEye 安全預警與監控平臺檢測顯示，ULME代幣項目被黑客攻擊，目前造成50646 BUSD損失，黑客首先利用閃電貸借出BUSD，由于用戶前面給ULME合約授權，攻擊者遍歷了對合約進行授權的地址，然后批量轉出已授權用戶的BUSD到合約中,提高價格ULME價格，然后黑客賣掉之前閃電貸借出的ULME，賺取BUSD，歸還閃電貸獲利離場。Beosin安全團隊建議用戶用戶取消BUSD對ULME合約的授權并及時轉移資金減少損失。[2022/10/25 16:38:21]

3.跨鏈橋 ：基于輕客戶端

為了在一條鏈上能驗證另外一條鏈上的信息，在這條鏈上“運行”另外一條鏈的輕客戶端。通常輕客戶端都是基于SPV（Simple Payment Verification）協議。SPV源自BTC，主要用在PoW共識的鏈中。Celo和Harmony也針對自己鏈的共識算法實現了輕客戶端。純粹的PoS共識的鏈比較難實現輕客戶端，因為共識依賴Staking，而Staking由交易組成。為了實現輕客戶端，窮舉Staking交易不現實。

花旗集團已為數字資產團隊新增兩位高管:金色財經報道，花旗集團已為其數字資產團隊Treasuryand Trade Solutions（TTS Group）增加了兩位高管：Ryan Rugg和David Cunningham。Rugg將擔任TTS數字資產的全球主管，她曾是IBM美洲區塊鏈團隊的合伙人兼負責人。她將常駐紐約，向TTS全球合作與創新主管Carol Grunberg匯報工作。

Cunningham被任命為TTS數字資產開發總監和戰略合作伙伴，Cunningham最近擔任監管科技公司Lex Tego首席商務官，以及加密貨幣交易所Coinmama主席。他將常駐都柏林，向TTS戰略合作伙伴全球負責人Kunal Bist匯報工作。[2022/8/17 12:30:07]

Acala發起新提案“IADS”，以提高aUSD在生態系統中的流動性:據官方消息，波卡DeFi中心Acala社區提出有關“協議間aUSD分發方案（IADS）”的新提案，以使Tapio Protocol、Taiga Protocol和任何平行鏈上的協議成為Polkadot和Kusama上的aUSD流動性分發者。

由于市場波動，aUSD采取了相對保守的風險參數。然而，生態系統中對aUSD穩定幣的需求不斷增加，同時其流動性存在不足。

在最初的提案中，IADS將通過直接向Taiga Protocol的3-pool（USDT-USDC-aUSD）分配aUSD來解決流動性短缺問題，以提高流動性效率。之后3USD（3-pool的LP代幣）將被用作aUSD的支持資產。

IADS將為Acala生態系統帶來以下好處：

1.IADS通過XCM為Acala/Karura交易場所和其他平行鏈提供服務，為aUSD發展協議分發網絡，將流動性部署到需要Polkadot生態系統原生穩定幣的協議/平行鏈；

2. 通過引入穩定兌換LP代幣來取代CDP以擴大aUSD的發行；

3. 維護aUSD錨定的穩定性，在更多交易場所提供更多套利機會，并允許Acala從這些協議中賺取交易費用；

4. 使Acala協議擁有的流動性能夠幫助在Acala/Karura和整個平行鏈生態系統上更有效地增加aUSD發行，幫助提升所有Polkadot和Kusama鏈的流動性。[2022/7/8 2:00:24]

跨鏈橋的兩個鏈互相通過輕客戶端驗證對方鏈的狀態。這種跨鏈橋依賴Relay（中繼），及時同步鏈的區塊頭信息。因為要同步區塊頭，需要如下的一些因素：

1.同步頻次和費用：在另外一條鏈上存儲區塊頭信息需要費用。特別是tps比較高的鏈，區塊比較多。

2.確認主鏈以及區塊確認：根據鏈的共識，通過區塊頭信息確定主鏈。以PoW的鏈為例，區塊確認一般通過后續區塊個數確認。

優化同步費用有幾種思路：1/ 隨機挑戰（NiPoPOW，FlyClient）2/ zk-SNARK （包括recursive zk-SNARK）。選一些典型介紹：

BTCRelay

采用傳統的SPV輕客戶端的實現方式實現從BTC到ETH的跨鏈。顯然為了同步BTC的區塊頭，在ETH消耗Gas。在以太坊Gas price比較高的情況下，同步費用比較高。

FlyClient

FlyClient采用隨機挑戰和MMR（Merkle Mountain Range)的技術，降低輕客戶端同步區塊的個數。隨機挑戰的目的是在一定范圍的區塊并不需要全部同步到鏈上，隨機抽取一些區塊同步。為了在鏈上能驗證沒有抽取到的區塊，所有的區塊信息通過MMR組織在一起。MMR是一種變種的Merkle樹，適用于追加節點的場景。MMR，相對于普通二叉的Merkle樹，具有更新葉子結點代價小的特點。

zkRelay

zkRelay也嘗試降低鏈上輕客戶端同步區塊的費用。和FlyClient不同，zkRelay采用的是zk-SNARK證明。將一段范圍內的區塊有效性，通過將鏈下證明提交到鏈上，鏈上只需要檢查證明是否有效。

Celo

Celo是個有意思的項目。Celo項目本身和跨鏈沒有什么關系，但是給輕客戶端提供了一些新思路。為了實現更輕客戶端，Celo采用遞歸零知識證明技術，將區塊頭的連接信息進行遞歸證明。一個證明就能證明從創世區塊到當前區塊的合法性。一個輕結點，只需要同步最新的證明就能確定所有區塊的有效性。

Summa (Stateless SPV)

上述的項目，還都是在降低輕客戶端鏈上同步代價方面做優化。Summa提供了一個全新的思路：

摘抄自Summa介紹的PPT。Summa項目觀察到一個有趣的事實：一條鏈的區塊頭在另外一條鏈上同步了，但是很多區塊有可能是浪費的。原因是并沒有需要證明的交易在這些區塊中。Summa假設了一種“Ecnomic“安全的做法：證明一個交易在一個區塊中，并且區塊后有若干區塊確認。Summa認為在偽造的區塊后連續出塊是一個非常不經濟的做法，有這樣的算力應該去計算真正的區塊。使用這種方式，在鏈上不需要存儲輕結點信息，只需要在一個交易需要證明時提供相應區塊以及確認區塊的證明即可。這樣的方式也稱為Stateless SPV（無狀態SPV）。當然這種經濟安全假設需要推敲，特別是在難度較低的情況下，偽造區塊以及確認區塊相對比較容易。

Xclaim

針對傳統的沒有鏈上計算能力的鏈，不可能在鏈上實現其他鏈的輕客戶端。也就是說，如果只是通過鏈上輕客戶端的方式，在這些鏈上只能實現單向的跨鏈。為了在這些鏈上也實現雙向跨鏈，Xclaim在引入抵押角色的情況下實現資產雙向映射。Xclaim在論文中提出了三種操作：issue（發行），swap（交換），redeem（贖回）。以issue和redeem為例，看看抵押角色的作用：

大部分鏈都支持轉賬功能。抵押者作為中間人，在另外一條鏈（支持智能合約）有抵押的情況下，接受其他人的資金的轉賬。轉賬發起者，可以通過輕客戶端驗證的方式在另外鏈上證明交易合法。在另外一條鏈上，驗證合法的跨鏈交易后，進行轉賬。

在一條鏈上提出burn操作后，抵押者觀察到后，主動先發起轉賬。并在轉賬成功后，向另外一條鏈上的智能合約提供交易證明“贖回”資金。簡單的說，在兩條鏈只要有一條支持智能合約的基礎上，通過抵押者角色，可以完成雙向跨鏈的操作。根本原因就是鏈上的轉賬交易能夠被確認驗證。

跨鏈是個復雜的話題。通過其他共識實現跨鏈相對簡單現實。HTLC能實現交易雙方的原子操作，但是限定交易為兩方，而且為了提供交易的效率需要交易雙方預先溝通。通過在鏈上實現輕客戶端驗證其他鏈的狀態是一直探索的方向。對于PoW鏈，鏈上實現輕客戶端需要考慮區塊頭同步成本以及主鏈確認邏輯。

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