主动型中继链跨链先锋MAP Protocol

AvatarDAO ｜2023-03-16 22:08

Layer 1 能够在自身的区块链上处理并完成交易，同时自带用于支付交易费用的原生代币。以太坊巨头，但无法一家独大，由于技术、生态、竞争等原因，各主链之间像一个个孤岛，之间无法互通，资产无法进行转移。

项目背景

一、Layer 1 与封闭的孤岛

Layer 1 指的是底层区块链
包括以太坊，比特币、Solana、Polkadot、Near、Cosmos、Aptos、Sui 等
是各自生态系统中的主要网络
Layer 1 能够在自身的区块链上处理并完成交易，同时自带用于支付交易费用的原生代币
以太坊巨头，但无法一家独大

主动型中继链跨链先锋MAP Protocol — https://defillama.com/chains

L1 生态蓬勃发展，不断蚕食 ETH 生态份额

二、跨链

跨链：多链间的互通，主要包括通证交换、通证传递和信息传递
各链孤岛现状，限制了用户需求的多样化和区块链扩展性
新 dApp 不断增多，资产需要转移，数据需要互通
跨链技术被认为是区块链领域的圣杯，是实现万链互通的关键技术
重要性和互联网的 TCP/IP 进行类比，它将网互联变成互联网
Web3 的庞大需求

1.整个 Web3 需要的 TPS 可能是几十亿次，众多的 L1 一起可能都无法承载

2.有将所有 L1 聚合成一个整体的强烈需求

三、跨链范式

1、基于哈希时间锁的原子交换

简单原理

用户 A 生成随机密码 r , 并计算出 r 的哈希值 m=hash(r) ，将 m 值发给用户 B；

与此同时，用户 A 发起一笔交易，向用户 B 转 1 BTC，该交易的成功是有条件的，须

用户 B 出示密码 r 才能成功，否则超过预设的时间，交易将自动失败；

用户 B 看到 A 发起的交易之后，也发起一笔交易，向用户 A 转移 10 个 ETH，该交易

的成功也是有条件的，需要用户 A 出示 r 才能成功；

用户 A 看到 B 发起的交易之后，出示 r 值，使得 B 发起的交易成功，获得 B 转账的 10

个 ETH，r 值被披露；

用户 B 在上个步骤中也拿到了 A 出示的 r 值，使得 A 发起的交易成功，获得 A 转账的1 个 BTC；

超过预设时间（哈希时间锁），交易也将自动失败；

哈希值和时间锁实现了跨链双方去中介的原子交易，无需任何信任假设，因为哈希运算是不可逆的，知道 m 无法推算出 r
被耦合为一个事件，要么整体成功，要么整体失败，不会出现 A 给 B 的转账成功，而 B 给A 的转账失败的情况
交易双方必须同时在线，严格执行参与流程，如果无法找到一个在线的交易对手方，则必须等待
交易手续费相对较高
无法实现通证传递及更广泛的跨链信息传递
往往和其他跨链技术组合使用

2、多方见证人

见证人的产生方式可能是许可式的，也可能是自由准入的
用户对见证人的信任基础，可能来源于见证人自身的信用，也可能来源于见证人做了超额抵押
见证人可以指定、轮流，也可随机抽取
见证人模式是一种相对容易实现，且通用性强，适配成本低的跨链方式
黑客攻入见证人服务器成功便可偷走所有跨链锁定的资金
项目方监守自盗可取走相关资金
整个验证过程便无法完全规避作恶风险
跨链桥 2022 年被盗损失达 20 亿美元，使用 MPC 跨链的项目则首当其冲
主流跨链设施如 Multichain、Celer、Axelar 都采用了 MPC

3、类中心化预言机

预言机和中继器独立工作，相互验证
Chainlink 的 Oracle 提交源链跨链信息（receipt）到主链上，同时中继链 Relayer 也提交跨链信息（blockhash 和 blockreceiptsRoot）到主链，主链交易验证合约对 Relayer 所提交的 receipt 和 Oracle 所提交的 receiptsRoot （这里不顺序不对应，需要确认）的对应关系进行验证，如果验证通过，该 receipt 被认为是合法的 receipt，并向上层协议转发，触发后续的跨链资产操作
必须假设 Relayer 和 Oracle 是独立的，而这种信任假设是不可能永恒成立的，无法从根本
上保证二者不能合谋做恶
Relayer 依靠质押量进行权威排名，虽然随机选择，但仍属于权威人士，有 Oracle 和权威人士合谋的风险依然存在
同时预言机跨链数据投喂不够精准，并且去中心化程度无法提供密码学证明，存在第三方联合作恶的可能性
代币项目为 LayerZero
不是绝对去中心化

4、轻节点

4.1 轻节点

即 light client
是指一个体积较小的，只存储区块头信息的节点
轻节点并不存储链上的全部交易，但是可以通过区块头信息，即可实现对源链来的消息进行真实性验证
其过程大致如下

当源链 A（如 SOL）有请求传递一笔跨链交易信息给目标链 B（如 ETH）时，交易发起者将该交易的明细内容、区块高度、以及该交易 SPV 证明（指该交易的 Mekre 路径）一并提交到 B 链；

部署在 B 链上的 A 链轻节点合约，通过 SPV 证明，重新计算该交易所在区块的区块头哈希值；

得到的哈希值与轻节点中对应的区块头哈希值进行比较，如果一致，则表明该交易确实发生在该区块中，若不一致，则说明该交易并不存在于该区；

4.2 双链双向锚定型轻节点

两条链均为主链，均有共识机制和原生通证，各有安全保证
源链和目标链的关系是相对的，两条链可以互为源链
在一个跨链消息传递事件中，消息的源起方往往被称为源链，消息的接收方则被称为目标链
跨链双方通过互埋对方轻节点，即可实现互相读取对方链上的信息，互联互通，这种形态被称为双向锚定（Two-Way-Pegging）
两个方向都有 Relayer 组负责向对方传递信息
代表项目为 MAP Protocol，MAP Protocol 与任何链均为双向锚定

4.3 子链双向锚定

子链与主链通过轻节点互传信息，如 Polkadot 主网与子链之间的关系，Cosmos 及子链的关系和 Aurora 与子链的关系
子链没有自己的共识机制和原生通证，其安全性完全依托于主链，具有单向性，而侧链本身是一条独立运行的区块链，侧链与主链的关系，是相对概念，具有双向性

4.4 中继链

在每两条链之间建立双向锚定轻节点，连接数和适配成本随着链数量的增加，将以指数级增加
中继链：建立一条中继链，中继链上有所有其他主链的轻节点，然后再每一条链上建立该链的轻节点，其他所有链都与中继链建立连接，成本立即从 n(n-1)/2 下降到了 n（n 为链的数量）

4.5 中继链型轻节点的优势

共享主网安全

中继方案是双向锚定方案的变体，共享主链安全；

通过区块头验证交易信息，其可靠性是在密码学上被保障的，交易是否存在，与验证人无关，完全去中心化；

轻节点的验证程序和源链网络的验证程序完全相同，共享源网络安全；

Relayers 传递的区块头也不可能造假，因为轻节点合约可以像全节点一样，对区块进行严格的验证，虚假的区块头无法通过验证；

恶意的 Relayers 如果串通作恶，唯一可行的方法是传递一个分叉链上的区块的区块头，但对于一个健康的网络，分叉链最终不会成为最长链；

只有源链或者目标链的本身出现重组，才会影响到轻节点合约的安全性；

完全去中心化

Relayer 与见证人的不同，Relayer 由合约控制，与中心化无关；

不依赖于任何特权第三方，或授权第三方进行合法性验证；

更低的运营成本，更广的去中心未来

轻节点式侧链中的 Relayer 并不需要像见证人那样做超额抵押，可以用更小的代价实现更多的跨链锚定资产发行；

轻节点无需强大的硬件或运行全节点所需的高带宽，手机或嵌入式设备借款即可参与，更利于去中心化；

轻量级的方式快速在整个账本中验证某笔交易的合法性
轻节点利用互埋对方轻节点方式合约验证，具有独立自验证特性
具有很高的扩展性，是当前最被广泛应用的跨链方案

4.6 中继链的劣势

要根据不同的接入链的特性，制定不同的适配方案，做主动兼容，工作量较大
不同的链安全性有差异，会涉及到不同接入链的跨链授信问题，以保护整个跨链网络的安全
新的区块链层出不穷，如果出现新特性的接入链，则需要开发新的适配方

4.7 中继链形成的蓝图-全链

全链是多链的未来，一劳永逸的解决跨链问题
真正实现万链互联
某个中继链成为区块链世界的 layer0，其他的链以 layer1，layer2…的形式接入
中继链不只是一座桥梁，而是一个中枢（链枢），链枢在承担跨链消息传递的任务的同时，还需处理好链间消息路由，消息时序等问题
不同主链上的 dApp、协议和用户无感无缝交互，用户体验更佳
接通所有区块链上的用户和资产，多链账本不再割裂
是多链并存格局下 dApp 的最佳增长方案，是 Web3 实现增长的关键
在多链竞争愈发激烈的未来，全链基础设施或许是比 L2 更重要的区块链扩容方案

4.8 霸道型中继链 Polkdot 和 Cosmos

Polkadot 的平行插槽、Cosmos 的 Hub 是典型的“双向锚定”关系，均蕴含了中继思想，目的是实现万网互联
Cosmos 的跨链消息传递协议 IB 依旧是靠内置在接收链上的轻节点合约来对跨链消息做验证波卡的跨链消息传递协议 XCMP 没有采取轻节点式的技术来验证跨链消息的合法性，而是采用共享验证人
Polkadot 中继链和 Cosmos Hub 不具备图灵完备性，无法编译智能合约，Polkadot 创造了 Substrate，Cosmos 则创造了 Cosmos SDK，跨链 SDK 需要他链在链底层进行植入，也就是以太坊、BNB、Klaytn、Polygon、Avax 等其他非发链工具生成的区块链而言，需要主动修改区块链底层结构让其与二者同构，然后再植入 SDK 到链底层才能实现跨链。但修改底层结构是一件极其复杂的挑战，因此目前无任何繁荣的 L1 与 Polkadot 中继链和Cosmos Hub 实现链通
要与 Polkadot 中继链进行链通，必须将记账权交给中继链，也就意味着需要将安全交给中继链，这是其他生态繁荣的 L1 没法接受的
对于 dApp 开发者而言，使用 Polkadot 和 Cosmos 需要先搭建一个自己的专属 L1，然后再将 dApp 部署在自己搭建的 L1 上。但搭建自己的 L1 不是 dApp 的核心需求，覆盖更多用户和资产才是。无论从开发成本、学习成本还是安全性来看，先建 L1，再寻求跨链链通其他链的用户资产的发展路径都不划算
Polkadot 和 Cosmos 虽然运用了轻节点 (light client) 跨链机制，也十分安全，但整体看来更像是构建了一个庞大的内部生态体系，在真正的互链互通和拓宽 dApp 生态上做的并不理想。二者的设计结构和技术机制让其很难与繁荣的区块链如以太坊、BNB 进行互链互通。对dApp 而言，二者虽然提供了便捷的发链工具，但没有真正解决其用户和资产覆盖度的诉求
任何主链想链接 Polkadot 或 Cosmos，只能主动兼容
目前仍旧没有看到双方会兼容的动机与动向

MAP Protocol 项目分析

一、项目介绍

MAP Protocol 主链 Relay Chain 为中继链，链上有所有其他主链的轻节点
并已在其主链上安装 MAP Protocol 轻节点
MAP Protocol 主动的在主链 Relay Chain 上预编译合约层内置各个繁荣 L1 的签名算法和 hash 算法
全面接通 Ethereum/Polygon/BNB Smart Chain/Klaytn/NEAR 等主流 EVM 和 Non-EVM，将 MAP Protocol 主链 Relay Chain 轻节点以智能合约形式部署到各个 L1 上
通过轻节点与已安装 Relay Chain 轻节点的主链进行互联，让所有 L1 与 Relay Chain 成为同构链，同时还实现了轻节点之间的跨链有效性验证

二、项目架构

1.协议层 Protocol Layer-基础核心

由 MAP Replay Chain 、各链布署的轻节点，以及链间消息传递程序 Maintainer 构成
MAP Relay Chain 虚拟机层以预编译合约的方式成功将各大 L1 签名算法、 hash 算法和 Merkle Tree 证明内置，让 MAP Relay Chain 就像精通各国语言的超级语言机器，通过 MAP Relay Chain 链与链之间就能相互沟通，这为各链互通打下了同构基础

轻节点具有独立自验证和即时最终性保证的特点，基于 MAP Relay Chain 的同构基础，轻节点交叉验证网络可以拥有相同的数据语言，能以智能合约的形式轻松地部署到任何对应的 L1 上，继而进行去中心化的跨链有效性验证

Maintainer 是独立的链间消息传递程序，负责更新轻节点的最新状态，将各个链的共识层区块头（Validator 签名）信息，以交易形式写入目标链上的起源链的轻节点智能合约中，以此保障目标链上的起源链的轻节点与起源链的 Validator 信息一致

2.MOS 全链服务层

MAP Omnichain as a Service Layer
类似于面向安卓生态的 Google Mobile Service，为 dApp 开发者提供全链开发服务
该层拥有部署于各个区块链上的跨链资产锁定智能合约和链间消息传递组件 Messenger，开发者可直接利用这一层建立全链应用场景，也可根据自己的需求进行进一步编译，由此节省全链的开发和学习成本
这一层的智能合约都是通过 CertiK 审计的开源组件，dApp 开发者可以直接使用，无需担心安全与开发成本的问题

3.全链应用层

Omnichain Application Layer
以去中心化衍生品和合成资产为例，目前二者受制于其他链上资产价格、数量的情况，通过链下预言机无法获取精准、及时的资产数据信息，所以流动性和用户体验都欠佳。
虽然多链布署可以解决这一问题，但这一过程耗时费力，更会增加不必要的开发成本。
MAP Replay Chain 上完成布署，去中心化衍生品和合成资产就可以从 MAP Protocol 链上预言机上获得精准的多链数据，不再受制于数据流动的阻碍，从而轻松实现资产的全链流动
类似应用场景还有全链 DID、全链借贷、全链 Swap、全链 GameFi、全链 DAO 治理、全链代币及全链 NFT，无论 dApp 的主业务合约部署在哪个 L1 上，通过 MAP Protocol 开发者即可轻松构建有能力覆盖所有链用户和资产的全链应用程序

4、zk 技术应用

签名检查：针对特定 Merkle 根的 Merkle 证明检查，以及哈希链接和累计工作检查都适合通过 zkSNARK 进行认证
在轻节点的构建方面，简化存储大量的验证器组信息或块头
承诺是关于验证器集合（PoS）或最新的块头集合（PoW），每次集合改变时，承诺都会被更新。
用 zkSNARK 来证明从旧的承诺到新的承诺的变化反映了验证器集或块头集的有效变化
zkSNARK 施加的限制主要包括检查是否有足够多的旧验证人批准了新的集合，并且投票权重通过了一定的阈值

三、全链应用范例

1、跨链借贷

目前，如果一个用户在 A 链上有钱，但想在 B 链上挖矿，那么这个用户必须经过 9 个步骤

在 A 链上质押 -> 借款 -> 跨链桥（费用）-> 交换（费用）-> 在目的链上挖矿 -> 交换回来（费用） -> 跨链回来（费用） -> 偿还贷款 ->取消质押；

通过 MAP Protocol，在 A 链上质押，在目的链上借款、挖矿、还款、解锁质押，跳过四次跨链桥和交换的费用

2、全链 Swap

全链 Swap 通过连接最好的跨链 DeFi 协议，用大大低于传统 DeFi 交易所的费用换币。
通过 MAP Protocol ，开发者可以建立一个真正的去中心化的全链交易所，让用户可以交换任何链上的任何代币
全链 SWAP 还可以通过连接主流 DEX 的流动性来实现全链的聚合交换
现有的 AMMs 可以被包装起来，以执行从一种资产到另一种资产的全链交换，而不需要修改任何现有代码
用户将能够从以太坊的 ETH 交换到 NEAR 的 Near，只需从源链上进行一次交易
在用 MAP Protocol 构建的全链交换中，用户可以在一个池子里增加多链币的流动性，这意味着向来自不同链的一对代币提供流动性成为可能
用户可以直接将一个代币换成另一个不同链的代币，而不使用任何中间代币，如稳定币，实现全链互换的最短路径
Butter Swap 是第一个真正去中心化的跨链网络，使用户能够交换任何链上的任何代币，目前已经在测试，即将上线

3、全链 GameFi

通过 MAP Protocol，GameFi 项目可以在多个链上部署其代币，并允许来自其他链的用户高效、安全地将其资产转移到他们项目的链上
例如，一个 BNB Chain GameFi 项目将其代币部署在 Polygon 和 WAX 链上，来自 Polygon 和 BSC 的用户可以通过跨链桥将其资产转移到 WAX 并参与 GameFi，从而成倍地增加用户
另一种可扩展并保持良好游戏体验的方式是直接部署在 MAPO Relay Chain 上，通过 MAPO Relay Chain 的互操作性，GameFi 项目可以通过在 MAPO Relay Chain 上部署，自动与所有 EVM 和非 EVM 链有效和安全地连接起来。MAPO Relay Chain 将主动与所有即将到来的链连接，以便 GameFi 项目可以专注于用户体验，而不必担心扩展性和安全问题

4、链上数据：链上预言机和衍生品

MAPP Protocol 实现了数据跨链，并正在培育一个全新的预言机市场——链上预言机
通过在 MAPO 中继链上的部署，衍生品和合成资产应用可以很容易地从链上预言机获取可靠的多链数据

5、全链治理

以 Aave 为例
正如其开发者所言，在以太坊（ETH）网络上执行的一项提案被发送到 Polygon FxPortal。然后，该机制读取以太坊数据，并将其传递给 Polygon 网络进行验证。之后，Aave 跨链治理的桥接合约收到了这些数据，对其进行解码并排队行动，等待时间锁定来完成。 Aave 跨链治理桥是以一种通用的方式建立的，可以很容易地适应与任何支持 EVM 和跨链信息传递的链的操作
目前，该资源库支持与 Polygon 和 Arbitrum 的合同桥接。在 Aave 上，用户可以提交 Aave 改进协议或 AIP，以针对 DeFi 平台的各种功能。凭借 MAP 协议与所有链的互操作性，通过安全的跨链基础设施可以实现对所有 EVM 和异构链的全链管理

6、可置换代币和 NFT 桥

跨链桥和跨链 NFT 桥不再需要建立他们的基础设施或使用 MPC
使用 MAPO 具有即时最终行的底层跨链验证网络和 MOS 应用开发者服务包，跨链桥开发者可以轻松建立他们的 NFT 或同质化代币桥接器应用

四、项目优势

1、全链互联、全网跨链

与 Cosmos，Polkadot 及 Aurora 不同的是，MAP Relay Chain 与所有链达到同构，互联所有 L1，而非仅仅生态同构链，是市场上唯一能覆盖所有链、且安全性最高的全链基础设施
通过中继链让所有割裂的公链账本成为了一套分布式账本
NEAR 上面的 Rainbow Bridge，Polkadot，Cosmos IBC 和全链的 MAP Protocol 都采用了 100% 中本聪共识和 100% 拥有数学证明的 light-client 独立自验证跨链技术，但是，Polkadot、Cosmos IBC，还有 NEAR 的 Rainbow Bridge 无法覆盖所有的链，只能覆盖自己的生态。比如 Polkadot 和 Cosmos IBC 就没法支持如以太坊、BNB Chain、Polygon这类异构链的跨链，Rainbow Bridge 目前也只能跨 Aurora（NEAR 的 EVM）

2、完全去中心化，无特权，100% 中本聪共识机制

轻节点、Maintainer、Messenger 三者相互查验，全方位确保跨链验证的真实性和安全性，从机制上杜绝了 Messenger 和 Maintainer 作恶的可能，100% 中本聪共识的区块链级别跨链技术验证，整个验证过程不依靠任何链下数据验证，也不依靠任何第三方特权角色，是一种完全可证明的去中心化跨链机制。
LayerZero 包括了轻节点，但这只是为同链验证验证，并非跨链验证，也是具有二义性的特权角色（预言机）

3、共享主链安全

MAP Replay Chain 采取中继方案，通过轻节点双向锚定，轻节点的验证程序和源链网络的验证程序完全相同，完全双主网验证的机制受密码学的保证，除非恶意分叉行为，才会影响到轻节点合约的安全性，是目前为止最安全的跨链方案

4、兼容 EVM 链与非 EVM 链

中继链上预构建了各个公链的签名算法和哈希（Hash）算法，不但可以进行多链扩展，还可以链接 EVM 链与非 EVM 链，支持跨链通信与资产安全、无缝的转移

5、对开发者相当友好

兼容几乎所有的区块链并支持 DApps 在中继链上的原生部署
基于轻节点 (light client) 的跨链轻客户端 sdk，各条区块链在底层可以直接接入
提供自开发 SDK，开发者进行 dAPP 开发的复杂度降低
独有的基于零知识证明的轻客户端设计，减少了异构链开发难度的同时保证了跨链消息传输的安全性

6、更低的运营成本，更广的去中心未来

轻节点式侧链中的 Relayer 并不需要像见证人那样做超额抵押，可以用更小的代价实现更多的跨链锚定资产发行
通过零知识证明 (ZK) + 轻节点 (light client) 的跨链验证方式优化数据验证成本，减少需要支付的 gas fee

五、团队

MAP Protocol 创立于 2019 年
是一个完全由极客工程师和研究员文化主导的团队

六、社交与推广

推特 10.6 万人

推文互动性高

创始人积极参与各类活动

与其他项目方合作积极主动

七、代币经济模型

总供给量为 100 亿

15% 为团队激励
21% 属于 Ecosystem DAO
12% 为 MAP Protocol 基金会所有
22% 为投资者和早期支持者所有
30% 为挖矿奖励

八、市值

市值：$22,342,490
流通供应量：2,228,621,190
流通率：22.3%
总市值：$101,348,762

九、持币情况

十、代码开发情况

代码 21 年开始，至今未间断，更新频率较高

代码参与人员 10 人

版本更新迭代 8 次

十一、专家评价

1、Flow 首席开发人员 Bohao Tang

MAP Protocol 正在帮助 Flow 构建全链应用体验的基础设施，它具有跨链验证环节无特权角色和覆盖所有 EVM 链和 non-EVM 链的特点，我们认为它可以为 Flow 生态带来更丰富多彩的可能

2、南洋理工大学网络安全实验室主任刘杨教授

MAP Protocol 的全链互操作性相比去其他跨链方案更安全、兼容性更强，对 dApp 也更友好，「MAP Protocol 以其成熟、新颖、稳定的跨链方案设计使 EVM 链与非 EVM 间可以进行安全、无缝的跨链通信与资产转移。相比 Axelar、Celer 等无中继链的中心化跨链方案而言，MAP Protocol 的中继链不但易于进行多链架构的扩展，也避免了超级管理员掌控链间通信的作恶风险
相比使用中继链的 Polkadot 与 Cosmos 的去中心化方案而言，MAP Protocol 独有地加入了零知识证明方案，使用以智能合约形式存在的轻客户端对链间消息进行验证。这种轻量级的实现方式使异构链间不但不需要针对底层进行 SDK 嵌入与结构兼容，更能够保证链间消息传输的安全性和保密性，使其能够兼容几乎所有的区块链并进行互操作
最关键的是，MAP Protocol 创新的跨链设计，使 dApps 可以直接在中继链上进行开发并原生部署。通过对接各个区块链上的资产，使 MAP Relay Chain 成为了跨链资产与数据交互的关键组件，并有机会被证明为是跨链方案真正的未来

十二、结论