前言
短短1年的時間，全鏈互操作性協議LayerZero他再次以30 億美元的估值籌集了1.2 億美元，是上次估值的三倍，投資者包括a16z,ChristiesInc和紅杉資本等。
全文研報一萬字，將全面梳理跨鏈賽道的主流模式、layerZero的技術原理、詳解跨鏈生命週期、綜合分析其協議優缺。
本文系上篇，重在講述LayerZero的技術方案以及評價其優缺點。
1、LayerZero技術原理
1.1、概述
LayerZero 是一個提供無需信任的跨鏈通訊協議。它的本質是利用了輕節點的技術原理，設計了超輕節點的機制，通過中繼者和預言機將中間的置信環節一分為二，從而以更低的費用換取更好的安全性
注意， LayerZero主打的不是資產跨鏈，而是更上層的消息跨鏈，作為底層協議與資產跨鏈的應用層是個包含關係，更具體的資產跨鍊是同樣由Layerzero Labs開發的Stargate。
1.2、什麼是輕節點？
跨鏈之間的通訊環節主要是通過外部驗證或鏈上輕節點來完成。首先輕節點是一種節點運作模式，同樣的還有全節點（Full Node）歸檔節點（Archive Node）。同一個鏈的不同節點則是該鏈信息的刪減版，輕節點只保存歷史所有區塊頭，並不存儲區塊內的具體交易信息。
有了區塊頭的多個Merkle Root就可以藉助默克爾樹驗證來確定一筆交易是否真實存在於這個區塊。
【以太坊的EVM虛擬機架構圖來自官方GITHUB】
通過輕節點上鍊運行驗證的收益是，完全剔除了公證人的外部角色干擾，依據鏈本身的安全性實現高度的去中心化從而更安全。
但這樣一來跨鏈成本將會高的無以復加，最終都將分散到跨鏈需求的用戶上。筆者曾經在NFT存儲元數據估算按KB為單位的成本。
1.3、什麼是超輕節點？
超輕節點Ultra-Light Node (ULN) 其實很簡單，對比輕節點而言，超輕節點會執行與鏈上輕節點相同的驗證，但不是按順序保留所有塊頭，它們由分散的預言機按需流式傳輸。
其收益便是，不依賴輕節點從頭開始的區塊頭數據流。
其代價則是，缺乏歷史順序數據流，那一旦預言機和中繼者同時作惡即可通過驗證，讓導致惡意的信息被執行。
一定程度安全性的損失對應極大程度成本的降低，孰是孰非就看大家基於自身場景如何權衡了，參考lens這樣社交協議的設計，社交關注的信息的價值不會太大，那麼在做好應用層隔離的情況下樂觀的做元交易，樂觀的先執行後追溯也十分可取。
2、LayerZero的跨鏈核心角色
在下圖的LayerZero官方白皮書中，綠色的部分便是承擔兩條鏈之間信息傳遞的關鍵角色，分別是Oracle和Relayer。
【LayerZero官方白皮書來自官網】
2.1、Oracle和Relayer的定位
簡單來說，Oracle（預言機）的主要作用是讓目標鏈上的合約知道什麼時候驗證和驗證的答案是什麼。而Relayer（中繼器）則負責提供驗證交易所需的證明過程以及跨鏈信息的具體內容。
筆者在上篇4337的研報中也有提及，目前4337合約還需要接入鏈下的預言機價格服務，才能真正實現多幣種支付交易手續費的功能：
拓展閱讀以太坊賬號抽象ERC4337的過審方案解讀
總之，Oracle就是LayerZero跨鏈中的公證人角色，可能是出於這樣的作惡動機評估，預言機的安全性幾乎等同於鏈上Defi的價值，太多的借貸產品依賴預言機提供價格，如果他願意作惡，那麼有更高收益率的事情可以做。
2.2、Oracle和Relayer的分工
預言機的作用是：將源頭鏈上跨鏈請求所在的Blockhash和Block Receiptsroot 傳遞到目標鏈上。
Blockhash 區塊哈希，告知目標鏈上的合約哪個區塊裡有用戶的跨鏈請求。
Block Receiptsroot 是為了用來驗證交易中繼器傳遞的消息。
中繼器的作用是：將跨鏈消息所在的Receipt 和Merkle Proof 所需的路徑信息傳遞到目標鏈上的合約用以驗證。
其中Receipt 收據是指交易回執信息，其中主要包含著交易執行結果、交易哈希和交易事件日誌。
交易執行結果：源鏈上交易本身是否成功。
交易哈希：每一筆交易的全局唯一哈希。
交易事件日誌：理解成跨鏈信息的具體內容。
這裡的路徑信息就是下圖的紅色箭頭，比如將中繼者依次將L2 -> Hash 0-0 -> Hash 1 信息告訴鏈上節點後。比對預言機給出的TopHash，以及基於中繼者給出的信息合約進行二次計算後一致則說明中繼者是正確的。
2.3、LayerZero的跨鏈生命週期
在理解了中間區域跨鏈角色的工作後，咱們來從ChainA跨一筆交易到ChainB吧。下圖中左右兩個框均是與在各自鏈上端點合約（EndPoint）交互。
LayerZero官方白皮書來自官網
整體流程概述如下：
一個交易從用戶應用程序（UA）啟動一個交易（即在鏈上執行某些操作）開始。然後，通過預言機和中繼器在LayerZero端點的協助下，將這個交易分解成多個部分（證明和區塊頭）。一旦預言機和中繼器在目標鏈上發送各自的信息（簽署交易上鍊），並且LayerZero Endpoint（合約）驗證了信息的正確性，消息就會被轉化並在目標鏈上執行。
展開詳細步驟如下（對照上圖看）：
步驟1：用戶應用程序UA（如Stargate橋） LayerZero 的通信器（Communicator）發送請求，包括交易標識符t、從A 到B 轉移的數據（payload有效負載）、或指向Chain B 上用戶應用程序智能合約的標識符或者中繼器(relayer_args)等交易信息。
步驟2：通信器將這些數據以LayerZero 數據包（packet）的形式發送給驗證器（Validator）
步驟3：驗證器將交易標識符和鏈B 上智能合約的標識符等發送給網絡層（NetWork）。網絡層的工作也被觸發，有待傳遞的信息需要通過oracle將源鏈A的區塊頭髮送到目標鏈B。
步驟4：驗證器將此信息（packet）轉發給中繼器。中繼器被通知後則取交易證明（第7步的Proof）鏈下存儲，並將其發送到Chain B（第11步），chainB的端點亦可發起申請要求獲取指定塊哈希的結果(第10步)。
步驟5：網絡層將Chain B上智能合約的標識符和交易塊的塊ID一起發送給預言機。當預言機被通知則獲取Chain A上當前塊的塊頭（第6步）並將其發送到Chain B（第8步）。
可以看到這時候其實6、7、8、10、11的部分都內嵌在中繼器和預言機的環節執行了。
步驟9：網絡層將獲取到的區塊哈希發送到驗證器（觸發超輕節點的驗證）。
步驟12：驗證器通過查看網絡層存儲的交易證明和塊頭來確保交易有效且已提交。如果塊頭和交易證明匹配，則將交易信息（Packet）發送到通信器。
步驟13：通信器將信息（Packet）轉發送到Chain B上的用戶應用程序中，執行任意功能。
整體跨鍊是在源鏈上執行首筆交易的時候收取的Gas手續費，到了目標鏈上則是對應3筆，構成是中繼器+預言機+Layer Zero: Executor（某個EOA賬號）。
3、如何評價LayerZero協議的優缺點3.1、依賴預言機就很危險嗎？
如果只有一個relayer或者一個預言機那可能確實有危險（已經不是協議本身的管理範疇了），但是目前layerZero實現的是任何應用均可自定義自己的relayer乃至於選擇不同的預言機來支持自己的系統。
哪怕部分relayer宕機或者處於某種目的不工作、錯誤工作，在逐步的市場競爭中，會形成多對多的選擇格局，在各自的博弈間會雷同礦工機制一樣形成去中心化的互相監督。
即使預言機1和中繼器A惡意勾結，這也是一個孤立的風險，因為只有同時使用了預言機1作為預言機和中繼器A作為信息的應用程序將受到影響。
並且LayerZero只是最底層的傳遞信息的機制，至於信息傳遞後，上層應用如何使用則是可以單獨定義和做安全加固的。對於協議本身而言他並不存儲資金，也不存儲數據，這會降低他本身受到攻擊的可能性。
因此，由於資金是分散，讓黑客攻擊成本變得更高回報更小。
目前，LayerZero已經經過30多個版本的正式審核，包括Quantstamp、Zokyo、Zellic和Trail of Bits等等。此外，他當前通過ImmuneFi主持1500萬美元的漏洞賞金，這是整個行業最大的實時漏洞賞金計劃！ ，迄今為止LayerZero 已向已進行披露的白帽子獎勵近100 萬美元。
3.1、對比協議層跨鏈產品的優勢
同前文的結論一致，極低的跨鏈安全性驗證成本是一大亮點，同樣損失的則是高度信賴預言機的安全性，在拋除安全性因素之外（畢竟可以在應用層加固），通用性以及對於開發者極低的協議接入成本是筆者看到的一大隱形優勢。
更強的通用拓展性
在如今在協議層跨鏈的，還有Cosmos 生態的IBC 協議以及波卡生態的XCMP 跨鏈協議，之所以說他們在拓展性上有局限是指，對於以太坊驗證其他公鏈的交易，則必須在以太坊上部署對應的輕節點。這樣高昂的Gas 成本導致眾多EVM 兼容鏈(ETH/BSC/Polygon/L2等等）很難對IBC 協議進行支持，大大限制了IBC 協議的通用性，因此目前其依然只能在相對小眾的Cosmos生態鏈之間運行。
更低的開發者接入複雜度
從一開始底層協議的工作量就是放在極簡的合約接入設計上，而消息跨鏈的需求場景上限極高，比如跨鏈借貸、收益聚合和交易只是開始。因為便捷好開發，所以協議目前已經在30 多個鏈上Dapp（包括去中心化交易所PancakeSwap、SushiSwap、TraderJoe 和Uniswap等）傳遞了超過數百萬條消息，並且其上的應用橋等已經鎖定了超過70 億美元的總價值（發文近期TVL為4億美金）。
解除多鏈碎片化的兼容性
前面提及的鎖定鑄造模式中，生成的包裝代幣，便是一種對多鏈資金的碎片化現象，而LayerZero 使用非封裝資產方式、可以支持EVM 和非EVM、統一的流動性層，以及在資產跨鏈時能夠將原鏈兌換、橋接、目標鏈兌換、質押等複雜的交易捆綁起來。
3.3、總結
【跨鏈方案解讀：https://research.web3caff.com/zh/archives/7592】
跨鍊是多鍊格局下的重要投資賽道之一，未來確定性高，商業模式清晰，在市場仍未成熟的階段已有高額營收，作為通信協議內嵌到各類Dapp的基礎代碼內，協議本身也就成為樂高積木中最下盤之一。
