对跨链 dApp 和互操作性协议的未来状态的坦诚评估。
原文：Repurposing Generalized Cross-chain Messaging Protocols for a Modular World(Hypersphere)
作者：Amir Almaimani&Namik Muduroglu
编译：白泽研究院
封面：Photo by Anders Jildén on Unsplash
当我们发现自己正处于另一个 “加密货币寒冬” 之中——这在很大程度上是由一系列项目破产、监管打击和宏观看跌推动的——但重要的是，我们不要忽视促成下一次牛市的技术突破和将权力下放的精神重新引入大众。
上一个周期的主题之一仍然是行业参与者讨论的最前沿的主题，那便是互操作性的兴起。作为 2017-2018 1C0 时代经常被讨论的话题，随着跨链基础设施的到来，多个独立区块链之间的通信在这个周期成为现实。
如今，有许多人质疑原生跨链应用程序的可行性——最著名的是以太坊联合创始人 Vitalik Buterin，他在今年早些时候表示：“虽然我对多链区块链生态系统持乐观态度，但我对跨链应用程序保持悲观，跨链的安全限制是一个关键原因......”。
尽管该主题辩论的答案远非二元，但我们同意 Buterin 的立场。我们认为，跨链的不可持续激励机制导致人们高估了对跨链 dApps 的需求，同时低估了潜在的安全风险。
毫无疑问，跨链基础设施在促进多链格局方面发挥了重要作用。但是，多链格局的持续增长并不一定意味着跨链基础设施有无穷无尽的效用。
我们的论点是，目前建立在异构链之间的通用跨链协议可能会通过优化链间通信来充当多链生态系统结构中的 “高速公路”。
本文的目的是通过解决以下问题来全面探索我们的论点：
- 跨链桥的演变
- 跨链桥的现状
- 当前围绕跨链的兴奋被误导了？
- 多链世界中的跨链基础设施
- 结论
跨链桥的演变
注意：对于那些已经熟悉跨链格局的读者，我们建议跳过本节并从 “跨链桥的现状” 开始。
特定类型跨链桥：资产、应用程序和公链
特定于资产：
跨链桥是支持独立区块链之间价值转移的最简单的系统。
第一个中心化跨链桥以中心化加密货币交易平台 (CEX) 的形式出现，它使用 “公证人方案” 使用户能够在多个独立的网络之间交换资产。不久之后，更多的链上跨链解决方案开始出现，即 BitGo、Kyber 和 Ren 合作，以包裹比特币 (WBTC) 的形式将比特币 (BTC) 移植到以太坊网络上。简单来说，BitGo 充当了 BTC 托管人，存储用户的比特币，然后在以太坊上发行代表比特币的合成资产（即 WBTC）。BitGo 定期接受 WBTC DAO 成员（即 Gnosis、Maker、Aave、Wintermute 等）对其代币供应的审计。
WBTC 及其合作伙伴的努力让我们可以初步了解特定资产的跨链基础设施在相邻网络中解锁的更多可能性。自 WBTC 诞生以来，我们看到有更多开发团队在这种特定于资产的跨链桥上进行创新，目的是尽量减少资产移植过程中的信任因素。例如 Polkadot 网络的一条平行链 Interlay，他们的旗舰产品是 intBTC。intBTC 使用信任最小化的设计来促进资产互操作性。总而言之，intBTC 是由托管人持有的 BTC 和其他抵押资产支持的 BTC 合成资产。如果托管人丢失或选择窃取托管的 BTC，则 Interlay 网络的激励系统会通过削减他们的抵押资产来阻止他们从事恶意行为。
这些博弈论机制为市场参与者创造了更强大、去中心化的资产跨链桥替代方案，可以更安全地参与跨链活动。
特定于应用程序：
在特定资产的跨链桥之后，出现了特定于应用程序的跨链基础设施，也可以理解为，功能仅限于为单个应用程序提供服务的跨链桥。
Thorchain 是一个去中心化的跨链流动性协议，最初于 2018 年提出构想，并于 2021 年推出，它是这种跨链桥类型的早期例子。Thorchain 使用 Cosmos SDK 构建了 L1 网络，允许用户以信任最小化和无需许可的方式交换不同网络的原生资产，从而取代传统交换方法（即 CEX）。
类似于特定于资产的跨链桥的开发人员活动，我们看到更多的开发团队团队继续探索新颖的架构设计以实现特定于应用程序的互操作性。一个著名的名字是 Chainflip，这是一个基于 Substrate 的跨链去中心化交易所，旨在减少目前在交换不同网络原生资产时存在的摩擦和中心化。作为 L1 网络，Chainflip 利用网络验证器来维护每个 “保险库”，创建 “去中心化结算层”。与结算层配对的会计层存在于状态链上，状态链是一种运行 Aura 股权证明共识系统的中间区块链。状态链会跟踪用户余额、事件处理和执行指令。简而言之，Chainflip 通过运行每个网络的全节点或轻节点来观察其支持的 L1 上的活动，并在状态链的验证者达成共识后使用多方计算 (MPC) 执行资产交换。
特定公链：
虽然特定于资产的跨链桥通常被认为是独立网络之间价值移动的最早实例，但随着特定于公链的跨链基础设施的到来，我们开始看到跨链活动的急剧加速。例如 Avalanche Bridge、Polygon Bridge 和 Rainbow Bridge 等，已证明在为开发人员和用户在不同网络的价值转移方面不可或缺。
跨链桥的局限性：
在过去的这一年里，我们越来越意识到跨链解决方案的安全问题。我们目睹了跨链桥的共识漏洞、用户资金损失和死亡螺旋。
2022 年 2 月的 Wormhole 黑客事件是一个典型的案例研究。由于攻击者利用了 Wormhole 设计中的过时代码的漏洞，Wormhole 损失了 120,000 个包裹 ETH (WETH)。攻击者通过回避签名验证并创建虚假的 “指令 sysvar” 来让验证器操作批准，从而允许他们伪造签名通行证并顺利地盗取了 120,000 WETH。
注意：即使是加密行业最成熟的开发团队也不能幸免于此类漏洞。令许多人惊讶的是，Binance 跨链桥在 2022 年 10 月 6 日遭到攻击，被盗取了 200 万 BNB（5.66 亿美元）。虽然网络验证者迅速停止了网络，阻止了价值 4.3 亿美元的 BNB 从链上被转移，但我们再次受到提醒，那就是跨链桥基础设施的风险。
这些不幸的事件非常明确地表明，尽管跨链桥迄今为止做出了贡献并具有不可否认的前景，但仍处于起步阶段。
通用跨链基础设施的兴起：
正如本节开篇所述，互操作性的第一个时代主要关注独立区块链网络之间的价值转移。尽管这些跨链桥本身具有增值作用，但这些跨链桥仅触及了跨链用途的表面（想想跨链合约调用、数据聚合、统一流动性等）。
这将我们带到了许多人认为的跨链 “终局之战”：通用的跨链消息传递。
通用跨链消息传递协议是信任最小化网络，有助于在两个或多个区块链上的端点之间传输复杂信息。开发人员可以利用这些互操作性网络作为抽象层，无缝地在多个网络上交互。
需要注意的是，每种通用跨链消息传递的方法都是不同的，开发团队会根据安全性、延迟、共识和消息传递成本做出不同的设计。像 Layer Zero、Axelar、Nomad 和 Hyperlane（以前的 Abacus）这样的团队展示了各种各样的安全架构。
Layer Zero 是通用互操作性解决方案之一，也是第一个没有自己的原生共识系统的跨链协议。“Omnichain” 网络通过使用两个独立实体连接不同链上已建立的端点或智能合约来发挥作用：预言机和中继器。预言机是第三方服务，负责从源链（链 A）获取区块信息并在目标链（链 B）上广播这些信息。而中继器是链下实体（可由开发人员自己管理），负责在链 A 和 B 之间传递交易证明以确保交易的有效性。这种将中继器与预言机分离的模型使得协议只有在这两方相互勾结时才会受到恶意活动的影响。
与假设链下实体（中继器）安全的 Layer Zero 相比，Axelar 是另一种通用互操作性协议，它通过使用 Cosmos SDK 构建的 PoS 网络实现信任最小化的消息传递。Axelar 消息传递设计的核心是其网关智能合约，它存在于协议支持的每个链（目前是 EVM 链和 Cosmos 链生态）上，并由 Axelar 网络的验证器保护（注意：Axelar 验证器还负责维护每个受支持链的验证器）。
Nomad 提出了另一种方法来促进信任最小化的跨链消息传递，它使用一种被称为 “Optimistic 验证机制” 设计。该机制消除了轻客户端，同时依靠欺诈证明和发布证明来防止通道故障的风险——这种模型可能会导致相对较高的网络延迟，但提高了 Gas 效率，大大降低跨链桥的漏洞风险。
由于安全性是跨链协议的一个重要因素，最终使我们找到了跨链赛道的最新参赛者之一，Hyperlane。Hyperlane 是一个通用的跨链消息传递层，从 Cosmos 的 IBC 中汲取灵感，使开发人员能够在异构网络之间传递信息，同时使应用程序能够共享状态。该协议的消息传递 API 允许发送和接收链间消息，它使用由两个系统保护的收件箱-发件箱结构的 “主权共识”：由 Cosmos SDK 构建的 PoS 网络以及特定于应用程序的验证器集构成。主权共识允许应用程序开发人员对收件箱合约收到的消息拥有自由裁量权，使开发人员可以将其各自的收件箱与可能由受损验证器集传输的任何潜在恶意消息隔离开来。
鉴于我们目前处在跨链基础设施的起步阶段，我们还没有看到真正经过实战考验的跨链通信架构。因此，虽然我们预计跨链整合将在未来发生，但市场必须先要达到成熟状态，重新认识它。
跨链桥的现状
我们已经确定，跨链桥对于独立区块链之间的价值流动是不可或缺的，随着通用跨链网络的兴起，更复杂的跨链交互即将出现。
既然我们已经在跨链基础设施的类型以及当前和未来功能的范围上保持一致态度，接下来我们将注意力转移到围绕跨链消息传递协议的数据上，以更好地了解它们的主要用例和趋势。
注意：目前可用于跟踪跨链活动的指标和数据平台很少。在理想世界中，衡量跨链的最有效方法不仅是跟踪 TVL 指标，还包括跨链合约调用次数、垂直调用分布、链之间的依赖关系等指标。由于我们还没有达到那个成熟度，我们不得不依赖现有的简易指标，比如跨链存款人数量和 TVL 分布，以衡量如今的跨链格局。
从以上图表中我们得知，自 2021 年 11 月以来，跨链存款人的数量一直呈下降趋势。与 2022 年 8 月的链上分析相比，业内最成功的替代 L1 Polygon、BSC 和 Avalanche，其每月存款人分别减少了约 42%、86% 和 95%。
然而，这一趋势令人着迷的是，它对每个网络内部的活动影响有限。尽管在此期间跨链存款有所下降，但我们看到这些网络的活跃钱包数量仅略有减少。
值得考虑的第二个指标是 TVL 在不同网络中的分布。我们强调，在衡量跨链活动时，只考虑 TVL 会描绘一幅相当具有误导性的画面，这仅仅是因为整个市场自 2021 年 11 月高点以来经历了大规模下跌。重要的是不要从 TVL 中过度推断，但仍有一些与跨链活动有关的信息值得思考。
上图表明，在 2022 年 4 月以太坊网络的主导地位跌至 50% 的低点后，过去几个月 TVL 分布已基本流回以太坊生态系统。
虽然我们承认 Terra 的崩溃为以太坊重回主导地位发挥了重要作用，我们对临时激励所发挥的作用以及相应的流动性流向其他生态系统更感兴趣。在这里，我们回顾一下 Avalanche 和 Fantom 的激励计划、生态系统主导地位的相应增加以及各自的后果。
与 2021 年 “Avalanche Rush”（1.8 亿美元的 DeFi 激励计划公告）之前相比，Avalanche 目前在 TVL 的份额上升了约 16 倍。然而，相对于 2 月份的历史最高点，Avalanche 的主导地位仍然下降了约 50%。
某些 L2 的表现略好于替代 L1，Arbitrum 和 Optimism 的 TVL 份额保持在约 1.67% 和 1.50%。尽管令人印象深刻，但我们不能忽视潜在激励计划可能对其当前表现产生的影响。Optimism 已经推出了原生代币，它可以引导用户活动，然后也在战略上保持激励措施，例如为未来的空投分配了额外的 14% 的供应。与此同时，围绕潜 Arbitrum 代币潜在空投的猜测引发了无数关于 “如何最好地交互以获得更多的代币空投” 的推特话题。
现在，真正重要的不是团队激励用户参与，而是这些生态系统在没有激励的情况下能够留住用户的能力。随着激励计划的推出，Optimism 活跃用户在 7 月底左右飙升，并暂时超过了 Arbitrum 用户数量。区块链数据分析平台 Messari 提供的证据表明 Optimism 用户的增长在很大程度上是无机的，因为随着生态系统激励计划的启动，交易地址的数量减少了。
话虽如此，我们还必须注意，Arbitrum 和 Optimism 本质上是 L2，应该被视为以太坊生态系统的扩展。由于以太坊似乎在激励措施最小的时期就成为了用户聚焦点，因此 L2 TVL 有可能在长期时间内相对于替代 L1 更具粘性。
当前围绕跨链的兴奋被误导了？
我们（作为一个社区）似乎接受了这样一种信念，即应用程序必须是原生跨链的，以解决围绕用户链上体验的关键痛点。虽然这种观点可能有些道理，但我们还必须解决上述数据中呈现的另一种现实：迄今为止，在特定于资产类型（例如 BTC）之外似乎只存在非常有限的非激励性跨链活动。用于吸引流动性的人为激励措施在很大程度上决定了跨链的价值流动，并且似乎成为跨链基础设施用户的主要刺激因素。换句话说，跨链解决方案只是通过充当新兴区块链网络引导流动性和雇佣资本从事投机行为的媒介，实现了产品与市场的契合。
当我们通过这个角度考虑问题时，我们不得不思考随着行业的不断成熟，如果出现了吸引流动性的替代方案，那么这些激励性的跨链基础设施是能够继续发挥作用，还是逐渐消失？作为最终抽象层的互操作性通常是加密爱好者所说的 “终局之战”，但正如数据显示的那样，多链世界并不意味着需要跨链。
有人可能会争辩说，跨链基础设施在实现更平等的网络访问发挥了关键作用，并且跨链 dApps 将对于解决 “用户进入以太坊等拥塞网络” 的金融障碍至关重要。这当然是公平的，但比较明显的反驳是，一旦我们看到事务活动不可避免地从低效、低吞吐量的 L1s 迁移到 L2s，并最终迁移到分形缩放 L3s，这应该不是问题。假设是这种情况，那么跨链 dApps 将如何证明创建高度相互依赖的系统所带来的潜在安全问题是合理的？
我们并不是否定原生可跨链 dApps 出现的可能性，也不否定互操作性网络作为抽象层的潜力。
我们认为，要真正保证原生可跨链的 dApps 出现，替代 L1 上必须：（1）产生显著的有机用户吸引力，（2）用户很少会希望移植到其他地方，（3）dApps 要在多个异构网络上的运行。只有在这种情况下，第 1 点和第 3 点可以说是我们尚未在我们的行业中看到的事件，只有同时满足这三点，我们才会客观地需要原生可跨链的 dApps。
跨链基础设施的作用
我们已经阐述了围绕互操作性的想法，接下来让我们深入研究我们认为在 dApps 中可行的通用跨链基础设施的用例。
有一些类别对跨链 dApp 有意义，包括 DeFi、治理、NFT（与艺术品和收藏品有关）、游戏和身份。
NFTs（艺术、收藏品和游戏）
尽管 NFT 和 DeFi 的交叉显示出了一些希望，但我们仍然对跨链给 NFT 带来的附加功能持怀疑态度。NFT 的金融化也是当今跨链的一个很大程度上的颠覆——但许多改善用户体验的工具仍然缺失——这强化了我们对目前跨链替代方案的任何实质性探索是否值得的质疑。此外，与在其支持区域之外运行的包裹 NFT 相关的安全问题远远超过了将 Cryptopunk 移植到 Solana 上的新颖性。
治理
与我们对跨链 NFT 的怀疑一致，我们对治理持有类似的看法。直觉告诉我们，跨链治理可能仅限于原生跨链 dApps。此外，如果我们假设大多数协议将在长期内趋向于治理最小化，那么即使在原生跨链 dApps 中，跨链投票似乎也不是那么重要。
跨链治理可能有意义的一个场景是，不同 L1 的 DAO 正在寻求参与一些链上共同参与。这种情况不一定需要 DAO 及其投票系统本身是跨链的，而是需要促进这种交互的链上协调协议。
身份
回到我们衡量跨链 dApps 的原始框架，我们发现身份和声誉是在所有现有垂直领域中最有希望的。多个网络的并行发展增加了链上识别的复杂性，而我们多链世界的持续扩张只会进一步加剧这种情况。众多项目、众多平台、众多网络的身份碎片化影响了跟踪用户趋势和偏好的能力。统一身份解决方案的开发——可以在解决链上声誉方面取得重大进展。这样的探索可能会导致大量的复杂应用出现，从多链信用评级到社交数据聚合再到其他面向消费者的相关产品。
去中心化金融（DeFi）
除了身份之外，我们还看到 DeFi 的某些实例非常适合跨链（尽管存在风险）。假设用户可能与多个独立网络进行交互，对 L1 原生资产的无需许可访问对于创建最佳链上体验至关重要。原生的跨链代币互换和跨链流动性协议可以解决这一痛点，并允许用户无缝穿梭在相邻的区块链生态系统，而无需依赖受信任的中介来访问。
我们还看到收益聚合器有可能满足我们之前框架中提到的要求。跨链收益聚合器将承载丰富的收益机会，这使得与跨链活动相关的风险对利益相关者来说是值得的。
跨链基础设施的另一种价值驱动因素
一个不太经常讨论的话题是跨链消息传递可以作为即将到来的区块链模块化时代的基础设施。
Rollups 的出现使以太坊上的链上活动民主化，仅 Arbitrum 和 Optimism 上的交易活动就占 10 月份以太坊交易量的 50% 以上。这个数据清楚地表明用户活动向特定执行网络的大规模迁移可能是不可避免的。随着这些网络上活动的增加以及开发人员要求对其执行环境具有更大的主权和可配置性，特定于应用程序的 Rollups 将是这一演变过程中的下一个阶段。
目前建立在异构链之间的通用跨链协议可能会通过优化链间通信来充当多链生态系统中的 “高速公路”。
然而，当讨论转向维护跨多个Rollups 的可组合性时，就会出现围绕模块化生态系统的问题。由于缺乏本地通信协议，以太坊上的执行层本质上是异步的。Rollups 不共享状态，并且 “生活” 在各种环境中的应用程序无法相互交互。尽管普遍的共识似乎是 “以太坊的模块化是最终目标”，但网络分层的碎片化可能会是一个不可忽视的问题，并将对开发人员和最终用户的体验产生负面影响。事实上，由于缺乏可组合性，我们甚至可能会看到以太坊上应用程序特定 Rollups（即 L2 和 L3）的指数采用受到极大阻碍。
为了保证各自 Rollups 的可组合性，具有多个执行层的区块链需要部署其原生设计中可能缺少的通信协议。这就是我们看到跨链基础设施，特别是通用消息传递，它们会在未来几年对我们的行业做出了最大的风险调整贡献的地方。
除此以外，统一执行环境的一个有趣方式还可能是让通用消息传递协议继承底层 L1 本身的安全假设，进而在结算层、互操作性协议和执行环境之间建立完全一致的模块化堆栈。据我们了解，Eigen Layer 正在构建实现这一目标所需的解决方案，他们计划使用一种称为 “restaking” 的新机制来构建以太坊的信任层。通过实现共享的安全性，我们能够根除与现有通用消息传递网络相关的第三方信任假设。这个在加密经济安全方面的突破很可能会催生出以太坊的第一个准原生通信协议。
随着我们进入模块化区块链时代，我们对未来的发展感到兴奋。
结论
尽管我们在过去的周期中看到了前所未有的发展和增长，但区块链互操作性的作用在这个时期仍然相对模糊。跨链基础设施有利于多链世界，但围绕互操作性协议的未来状态以及这些协议作为用户的最终抽象层的程度仍有许多待发现。
L1 之间缺乏连接性限制了用户采用分布式网络，但是将跨链桥视为不同的独立网络之间的连接点可能并不安全。
我们认为跨链基础设施的更实用应用应该是重新利用这些网络，使其在模块化区块链中充当 “可组合性保存网络”。不同的执行环境对于我们来说是不可避免的，但我们会看到实现进一步采用所需的可扩展性和吞吐量水平，并且要真正实现这一点，将这些网络捆绑在一起的本地通信协议将是必不可少的。
同时，通用消息传递协议的主要责任并不是发展用户数量，而是充当用户与链上应用程序交互的 “接口”，减少用户与各种链交互时出现的复杂性，为链上用户提供真正以应用程序为中心的体验。
