關於鏈橋,你所需要知道的一切

問題何在?

假設此刻我們回到中世紀,A村以捲心菜聞名,B村村民靠養雞為生。如果一個A村民想要雞翅,他就需要去附近的交易站,看看有沒有來自B村,正好想要“以物易物”。
這時,我們首先要確認:有人願意接受“捲心菜”作為款項嗎?可是問題來了,這筆交換雙方互不認識,彼此如何能夠相信對方,做到一手交雞翅,一手交捲心菜呢?或者,還有其他什麼方法嗎?
如果B村民人高馬大,他要是拿走捲心菜而不交出雞翅,瘦小的A村民似乎一點辦法也沒有。
或許您會認為,這位B村民最好遵守規則,否則他在坊間的聲譽不佳就不會再有人願意跟他以物易物了。但這個觀點能否成為A村民交易的保險,且次次管用嗎?想像一下,如果B村此刻飢荒肆虐,這是這位村民手裡的是他有的最後一隻雞,那聲譽對他來說還有多重要呢?

傳統解決方案

傳統解決方案是引入一個第三方,給其一定的權威性。在剛剛的故事中,就是為何交換要先去交易站,因為那里或許有一個警察監視著所有的以物易物。警察同樣人高馬大,而且他還有一根“警棍”。於是只要他在,所有人都乖乖按規則交易。這個警察從所有交易中抽成作為回報,於是皆大歡喜。但其實還有一個選項,可以去一個沒有警察的交易站進行以物易物。
或許您會認為,這個警察手中權力過大。您說的沒錯,我們稍後會探討這一點。首先,我們先來快進一下看看幾千年後,在更為文明的時代,人們是如何進行公平交易的。

'錢'的出現

現代生活,我們不再需要以物易物,取而代之的是,我們使用錢來購買產品和服務。當然,“警察”還在,他們監視著交易。偶爾,他們依然帶著“警棍”,因此這一部分沒有太大變化。
儘管錢有各種形式,我們都稱其為“貨幣”吧。比如,出國時,我們需要用一國貨幣兌換另一國貨幣,這也是一種以物易物形式。當然,此時的交易站變身成為銀行,它是監視所有過程的“權威機構”。不過前提是,交易一方必須相信這個權威機構。銀行家不使用“警棍”,但它把錢鎖在地下保險櫃中,因此一般人無法進入其中,除非先給它錢,否則沒法從銀行那裡換到錢。儘管此時看似一切已經近乎公平了,但並非毫無問題。

權威之惑?

剛剛我們已經提到了多個權威者/機構,可以是警察、銀行或是法律制定者,他們手中握有很大的權力。而歷史中也不乏有些國家因為不法行為、貪腐或是無能的權威機構,導致經濟受到嚴重打擊。
放眼全球,2008年金融危機可以說是由銀行和金融機構的不法行為導致的。
此外,權威機構屬於單點故障,這意味著如果一個“警察”所管理的一個市場受到攻擊、被破壞,整個市場會立刻處於風險之中。因此,一般基於權威機構的系統運行良好,但它確實存在一些問題。這個系統我們已經使用了千年,難道真的沒有改進的餘地嗎?

進入區塊鏈時代

並非巧合,2009年比特幣區塊鏈誕生了,恰逢金融危機。在其著名的白皮書中,第一句話是這麼寫的:“一個純粹的點對點(peer-to-peer)版本的電子現金,它使在線支付得以由一方直接發送給另一方,而無需通過金融機構。”
從比特幣之後,湧現出了更多的區塊鏈,但是它們大致基於兩項原則:

  • 所有交易公開,一旦確認通過,它們將被寫入一個永久的公開記錄冊,這個就是賬簿(ledger),所有人可見。
  • 交易由公開共識確認:許多獨立參與者必須同意——交易須遵守區塊鏈規則。

需要注意:沒有任何個體的權力高於其他人。簡言之,它用算法和集體中的“信任”替代了中心權威機構中的“信任”。
算法中顯而易見的優勢在於:它無法改變(因此對貪腐免疫)且為公開(因此在決定是否參與前可以充分了解)。
另一方面,算法會獎勵行為規範的參與者,只要大部分行為符合邏輯,集體共識就可以信任。每一個區塊鏈的特殊共識規則是使其免受行為不符邏輯或惡意操作帶來的風險。
比如,開頭隱喻中的交易站,我們不再需要“警察”,取而代之是一個驗證者(validator)實時網絡,負責驗證每一筆交易,判斷其是否為大部分驗證者所接受。驗證者們將交易費用分攤給所有人,同時驗證者也可以是交易者。驗證者越多,他們越獨立,整個系統也會更安全。

關於鏈橋,你所需要知道的一切

一旦用戶相信區塊鏈技術,他無需其他“信任”機制:
* 所有交易,要么成功完成,要么從未發生。不會出現一方帶著交易雙方的“籌碼”悄然離開。因而,此處無需“警棍”。
* 賬簿不可偽造,因此關於他們賬戶中所擁有的資產,抑或是他們是否真的是這些資產的所有者,這一切都無法“瞞天過海”。
* 一些區塊鏈允許智能合約運行。這些智能合約就好比是在交易站公告牌上列出了所有指令,所有人可見,由驗證者達成共識執行。可以將其看作是公開的《操作指南》,交易者可以決定是否遵照其指示,並受驗證者監管。
因此,在區塊鏈中(也就是驗證者在交易站監管所有一切的意思),交易能夠安全進行,無需信任中心化權威機構。此外,通過智能合約,許多操作能夠自動進行;同樣地,無需第三方介入其中。
值得注意的是:基於驗證者的數量,達成共識可能會是一個緩慢過程。一般情況下,交易不會立刻完成。這是因為當共識有待達成時,是否通過驗證交易會因為用戶所詢問不同驗證者而得到不同的結果。因此,在提交交易後會需要一段時間,這個交易可能被質疑,也可能被退回,也稱為“回滾(rollback)”。這種情況必須小心處理。

關於鏈橋,你所需要知道的一切

最後,所有區塊鏈都開發了各自的原生貨幣(比如BTC,ETH),因為要支付驗證者費用或簡化交易,這種做法順理成章。然而,這些原生貨幣僅在各自的區塊鏈中有效。就好比,每一個交易站都創造了各自的貨幣,其他交易站均不通用。
現在,我們來看看如何移除這些擋在交易站之間的障礙吧。

交易所和去中心化交易所

加密貨幣交易所聚集著一群專門進行貨幣交易的交易員。他們中的一些人也可以進行傳統法幣交易(美元、歐元等),當然這是另一個話題了。有些人還能夠交易來自不同區塊鏈的原生貨幣。他們是如何做到的呢?
中心化交易所(CEX),也叫做託管交易所,比如幣安或者Coinbase,它們替用戶管理資產。用戶把貨幣交給CEX(沒錯,就像交給銀行那樣),交代需要做的事項,然後CEX代辦。事項完成後,用戶即可兌回他的貨幣。
再回到“交易站”這個比喻,CEX就是一個擁有良好關係網的交易者,他接受您提供的原生貨幣,他讓在另一個交易站的代理人為您的賬戶轉入您需要的另一種貨幣。因此,您需要對CEX非常信任。正如我們前文所提及,這種基於權威機構的方式有很多問題,其中包括貪腐風險。當然,CEX也是眾多黑客的誘人目標。
針對這些問題,區塊鍊式的解決方案是通過去中心化交易所,即DEX,比如Uniswap、SushiSwap。它們提供CEX相同的功能但是通過智能合約執行。記住:智能合約僅僅是張貼在公示板上的指令(就像《操作指南》),所有驗證者遵守這些指令且同意其結果:要使用DEX,您需要告訴驗證者您想用加密貨幣A換加密貨幣B,只需要按照張貼在公示板的DEX指南操作即可。

關於鏈橋,你所需要知道的一切

這其中的即時性好處包括:
* 智能合約要么完全執行,要么根本沒有發生。所以交易的資產要么兌換成功,要么依然在您的賬戶中:不會發生一方獲得交易雙方的資產,當然也無需把您的資產交給第三方。
* 交易所的規則公開:所有人可見,因而沒有貪腐的風險。
* 智能合約(正確編寫的話)是很難被破解的,就像要破解其運行的區塊鏈一樣難。
不足在於DEX只能在其智能合約所運行的區塊鏈內運作。這是最後一塊拼圖發揮作用之處。

區塊鏈之“跨界”

終於到了我們本期博客的“重頭戲”:如何在區塊鏈之間移動資產?
想要在不同區塊鏈之間“以物易物”的交易者再次陷入了信任問題:他們彼此沒有理由相信對方,因為區塊鏈的保證僅適用於從始至終在一條區塊鏈上的交易(因為驗證者能夠監視到整個過程)。
不過,在解釋這個問題的解決方案前,我們需要清晰定義一下。
首先,加密貨幣,不是“捲心菜”,它們無法在原生區塊鏈之外存在。因此,我們沒法把比特幣(原生於比特幣網絡)挪到以太坊區塊鏈上。
這點很重要。記住:您永遠無法在比特幣網絡外看見一枚比特幣。
換一種說法,在交易站,小雞村使用小雞幣,他們不接受捲心菜村的交易站所使用的捲心菜幣。
通常,區塊鏈使用收據(receipt)來緩解這個問題:
想像一下,在小雞村和捲心菜村之間有一座橋,位於兩個交易站(區塊鏈)之間,每一個交易站僅接受自家村的貨幣。
想要把捲心菜幣轉移到小雞村,您需要把它們放在一個巨大箱子中,這個箱子屬於捲心菜村的交易站,然後翻過這座橋去到小雞村,然後有一個運營者會監督整個過程並給您一張收據,證明箱中的捲心菜幣。這個收據就像是“借據信”,代表著您原有的貨幣,但是在小雞村使用。
現在,您可以使用這個收據來購買雞肉,然後過橋回到捲心菜村。您無需在擔心交易站,因為您已經沒有多餘的貨幣或者收據(您已經用它們換了雞肉)。
隨後,把雞肉賣給您的小商販想買捲心菜,於是他過橋,帶著從您那裡獲得的收據。在捲心菜村的交易站,他可以把收據贖回成當初大箱子裡的捲心菜幣,然後銷毀這些收據即可。
需要注意的是,可靠的鏈橋使兩個交易站的交易者接受對方的收據。當然,您可以自創收據,然後嘗試花出去,但是沒有人會沒理由地信任您的收據。然而,這座橋多年來向交易者保證收據是可以贖回的,因而享有聲譽。此外,如果鏈橋作為公共智能合約而構建,則無需信任它,因為它可以被驗證。
而且,基礎加密學能夠保證收據是由鏈橋發出且不可偽造。收據上有來自鏈橋的電子簽,無法造假。
除此之外,當基於借據信概念的鏈橋在一條區塊鏈上實施時,依然面臨諸多挑戰。

區塊鏈之“橋”

讓我們看看鏈橋如何在區塊鏈上發揮作用,來更好地理解當前行業所面臨的挑戰和對應的解決方案。首先,讓我們把這些要移動的資產(比如加密貨幣)稱為“通證(tokens)”。
當把一枚通證從源區塊鏈“移動”到目標區塊鏈時:
* 源區塊鏈上的通證會被鎖定,直到返回時通過鏈橋為止。這就是在前面提到的“大箱子”的隱喻。
* 同時,另一種通證在目標區塊鏈上被創建,即鑄造,也就是在鏈橋的另一邊,它代表著源區塊鏈上的通證所有權。這是我們隱喻中的“收據”,此處叫做“封裝通證(wrapped tokens)”,比如以太坊封裝的比特幣,Solana封裝的以太坊。它們是目標區塊鏈的原生通證,大家可以接受它們來替代源通證。
當需要將封裝通證“移動”回源區塊鏈(這一過程稱為“贖回”)時:
* 封裝通證被銷毀(燃燒),就像是過橋時毀掉收據一樣。
* 源區塊鏈被鎖定的通證會被解鎖,它們又可以用於流通。
上述流程稱之為“鑄造”和“燃燒”,它允許兩條區塊鏈各自鎖定、解鎖、鑄造和燃燒通證,具備區塊鏈級別的保障。關鍵但缺失的部分是鏈橋兩側的同步性,實際上,這些都發生在兩條區塊鏈之外。
不足為奇的是,目前大部分解決方案都是基於中心化權威機構:鏈橋在源區塊鏈上有一個賬戶(或地址),那裡是用戶存放他們通證的地方,還有一個軟件平台(中心化權威機構)給目標區塊鏈上的智能合約發出信號,用於鑄造封裝通證。
當這些鏈橋運行時,每天都會有大量通證通過它們進行交易,它們並未完全從區塊鏈所提供的去中心化和安全性的優勢中獲益。首先,所有信任都基於單個實體,基於其誠實性以及運行鏈橋的能力。此外,鏈橋的“大箱子”不可避免地成為黑客的目標,而近期被盜的巨額資金也證明了這一點。
再回到前面的問題,“我們能不能改進一下呢?”
答案是:可以!欲知詳情,且聽下回分解。
或許您並未從本文中讀到很多關於Flare相關技術和橋接解決方案,但我們認為一篇具有深度的區塊鍊和鏈橋的介紹將有助於您深入了解Flare及其技術,因此就有了這篇博客。如您關注近期一些鏈橋事件,歡迎加入我們,了解更多Flare所提供的技術與解決方案,如何讓橋接更安全。
對了,不知道捲心菜幣和小雞幣的比喻是否讓您對加密貨幣有了更好的理解呢?

關於Flare Network

作為一條強大的全新公鏈, Flare集成了首個針對外部數據的全新共識機制——狀態連接器。 Flare網絡上的去中心化應用能夠安全且免信任地獲取、使用來自其他區塊鍊或真實世界的數據源信息,解決預言機問題,這也為實用性打開了新世界大門:去中心化且受保障的多邊橋接方案,完整的跨鏈可組合性,以及資產和信息在區塊鏈之間的自由流動,Web3應用無縫且去中心化集成Web2數據以及安全且完整的互操作性多鏈解決方案。

官網: https://flare.xyz/
Twitter: https://twitter.com/FlareNetworks
中文電報社群: https://t.me/Flare_China