全链互操作性协议：万链互联的关键？

作者：YBB Capital Researcher Zeke

前言

区块链自诞生以来便是纷争不断，从"电子支付系统"的初衷，再到“世界计算机”、“高速并行”、“游戏/金融的应用链“。不同的价值观与技术分歧演化出了数百条公链，并且由于其去中心化的基本特征，区块链本身就是一个相对封闭和隔离的系统，无法感知外界，也无法与外界交流，链与链之间也就形同孤岛无法实现互联。而如今公链的主流叙事更是在朝向多层级模块化的过程前进，除了Layer2这种执行层，我们还有DA层、结算层，甚至是执行层之上的执行层。碎片化的流动性和割裂的体验感还将不断加剧，而传统的跨链桥解决方案，更是隐患重重。

就以一个普通用户的角度来说，资产通过跨链桥在链间转移已经足够繁琐与漫长，除此之外可能还要面临资产互不相通、黑客攻击、Gas费用激增、目标链流动性短缺等多种情况。链间缺乏互操作性，除了阻碍区块链的大规模采用之外，也使得各个公链常年以来更像是敌对的部落或者说国家，底层公链之间依然在为“三角难题”的抉择争执不断，不同层级之间又开始为各家方案的优劣喋喋不休。在多链多层并行发展愈演愈烈的态势下，传统跨链桥已不能满足行业需求，Web3对全链互联的需求迫在眉睫。那么如今的全链互操作协议发展到哪一步了？我们距离下一个十亿级用户还有多远？

什么是全链互操作性

在传统互联网中，我们很难感到操作体验上的割裂，就以支付场景来说，我们使用支付宝或者微信基本就能完成所有网页的支付请求。但在Web3的世界中，公链之间存在着天然的壁垒，而全链互操作性协议简单来说就是打破这层壁垒的锤子，通过跨链通信解决方案使资产和信息在多个公链间无缝传输，其目的是达到接近上文所诉的Web2级别无缝体验，并最终实现链无感甚至是Intent-Centric（意图）这种终极目标。

全链互操作性的实现涉及多个关键挑战，包括非同类智能合约链之间的通信问题、跨链资产的非Wrap方法转移问题等。为了解决这些挑战，一些项目与协议提出了创新的解决方案，如LayerZero、Wormhole，我们也将在下文中展开分析这些项目，但在此之前我们还需要理解全链与跨链桥的具体区别，跨链的一些难题与目前的跨链方式都有那些。

全链改变了什么

不同于过往在第三方桥上传递资产，用户需要将资产在源链上锁定并支付Gas，在漫长的等待后才能在目标链上收到一个包装资产（Wrapped Token），全链互操作性协议是基于跨链技术延伸出的一种新范式，它是一个通信中心，通过信息传递包含资产在内的一切。这使得链之间可以互操作，以交换路由集成了Stargate的Sushi为例，只需要在Sushi内即可达成源链与目标链的无缝资产交换，最大程度优化用户的跨链体验，而未来更夸张的用例还可以是在不同链的不同Dapp中进行无缝互操作。

三角选择与三类验证

区块链的世界总是充满抉择，如同最著名的公链三角难题一样，跨链方案也存在互操作性三角选择（Interoperability Trilemma），由于技术和安全性的限制，跨链协议只能在以下三个关键属性中选择两个来优化：

1. 无信任性（Trustlessness）：不需要依赖于任何中心化的信任实体，能够提供与底层区块链相同水平的安全性。用户和参与者不需要信任任何中介或第三方就能确保交易的安全和正确执行；

2. 可扩展性（Extensibility）：协议能够轻松地适用于任何区块链平台或网络，不受特定技术架构或规则的限制。这允许互操作性解决方案能够支持广泛的区块链生态系统，而不仅仅是几个特定的网络；

3. 泛用性（Generalizability）：协议能够处理任何类型的跨域数据或资产转移，而不仅限于特定的交易类型或资产。这意味着通过该桥梁，不同的区块链可以交换各种类型的信息和值，包括但不限于加密货币，智能合约调用，和其他任意数据。

早期的跨链桥划分一般是以Vitalik等人为准，他们把跨链技术分成了三类，哈希时间锁、见证人验证、中继验证（轻客户端验证），但后来根据Connext 创始人 Arjun Bhuptani的划分，跨链方案又可分为原生验证（无信任性+ 可扩展性）、外部验证（可扩展性 + 泛用性）、原生验证 （无信任性+ 泛用性）。这些验证方式基于不同的信任模型和技术实现，以满足不同的安全性和互操作性需求。

本地验证（Natively Verified）：

• 本地验证的桥梁依靠源链和目标链本身的共识机制来直接验证交易的有效性。这种方式不需要额外的验证层或中介。例如，一些桥梁可能利用智能合约在两个区块链之间直接创建验证逻辑，允许这两个链通过它们自己的共识机制来确认交易。这种方法的优点是增加了安全性，因为它直接依赖于参与链的固有安全机制。然而，这种方法在技术实现上可能更为复杂，并且不是所有的区块链都支持直接的本地验证。

外部验证（Externally Verified）：

• 外部验证的桥梁使用第三方验证者或验证者集群来确认交易的有效性。这些验证者可能是独立的节点、联盟成员或其他某种形式的参与者，它们在源链和目标链之外运行。这种方式通常涉及到跨链消息传递和验证逻辑，这些逻辑由外部实体执行，而不是由参与的区块链本身直接处理。外部验证允许更广泛的互操作性和灵活性，因为它不受特定链的限制，但同时也引入了额外的信任层和潜在的安全风险。（虽然有极大的中心化风险，但外部验证是最主流的跨链方式，除了灵活高效还兼具费用低廉的特性）

原生验证（Locally Verified）：

• 原生验证指在跨链交互中目标链验证源链的状态，以确认交易并在本地执行后续交易。通常的做法是在目标链虚拟机的源链上运行轻客户端，或二者并行。原生验证需要诚实的少数派或同步假设，委员会里至少有一个诚实的中继者（即诚实的少数派），或如果委员会无法正常运行，用户必须自己传输交易（即同步假设）。原生验证是信任最小化程度最高的一种跨链通信方式，但是它成本也很高，开发灵活性较低，而且更适合状态机相似度较高的区块链，比如以太坊和L2网络之间，或者基于Cosmos SDK开发的区块链之间。

不同类型的方案

作为Web3世界最重要的基础设施之一，跨链方案的设计始终是个棘手的问题，也就导致不同类型的方案层出不穷，从目前的方案来看其实可以归为五类，它们各自采取独特的方法来实现资产的交换、转移和合约调用。「1」

• Token交换：允许用户在一个区块链上交易某种资产，并在另一个链上接收等价的另一种资产。通过利用原子互换和跨链做市商（AMM）等技术，可以在不同链上创建流动性池，从而实现不同资产间的兑换；

• 资产桥：这种方法涉及到在源链上通过智能合约锁定或销毁资产，并在目标链上通过相应的智能合约解锁或创建新的资产。这种技术根据处理资产的方式可以进一步分为三种类型：

• 锁定/铸造模式：在这种模式下，源链上的资产被锁定，而目标链上则铸造出等价的“桥接资产”，反向操作时则销毁目标链上的桥接资产以解锁源链上的原资产;

• 销毁/铸造模式：此模式下源链上的资产被销毁，目标链上则铸造出等量的相同资产;

• 锁定/解锁模式：这种方式涉及到在源链锁定资产，然后在目标链上的流动性池中解锁等价的资产。此类资产桥往往通过提供收入分享等激励措施来吸引流动性；

• 原生支付：允许源链上的应用触发目标链上使用原生资产的支付操作，也可以基于一条链上的数据在另一条链上触发跨链支付。这种方式主要用于结算，可以根据区块链数据或外部事件进行；

• 智能合约互操作：允许源链上的智能合约根据本地数据调用目标链上的智能合约函数，实现复杂的跨链应用，包括资产交换和桥接操作；

• 可编程桥：这是一种高级的互操作性解决方案，结合了资产桥接和消息传输功能。当资产从源链转移到目标链时，可以立即触发目标链上的合约调用，实现多种跨链功能，例如权益质押、资产交换，或将资产存储在目标链上的智能合约中。

Layer Zero

作为全链互操作性协议中最著名的项目，Layer Zero吸引了a16z、红杉资本、Coinbase Ventures、Binance Labs和Multicoin Capital等诸多知名的加密资本，并完成三轮总计3.15亿美元的天量融资。除了项目本身的吸引力，也不难看出全链赛道在顶级资本心目中的重要地位。但抛开这些光环，Layer Zero在过去一直是争议很大的项目，围绕中心化作恶与生态缺陷的问题，时常遭人口诛笔伐。但我们今天暂且放下这些光环与偏见，分析一下Layer Zero的架构是否具备打通全链的潜力。

无需信任的跨链 ：如上文所诉，过往最主流的跨链桥方案都使用存粹的外部验证，但由于信任将转为链下验证，安全性将极大程度降低（大部分暴雷的多签桥都是这个原因，黑客只需要把攻击目标瞄准保管资产的地方）。与之形成对比的是，LayerZero将验证的架构转化为两个彼此独立的实体——预言机和中继器，通过最极简的方式来弥补外部验证的缺陷。 两者之间所存在的独立性，理论上应该提供一个完全无需信任且安全的跨链通信环境，但问题在于黑客同样能瞄准预言机和中继器进行作恶，而除此之外预言机和中继器也有中心化联合作恶的可能存在，所以Layer Zero所谓的无需信任的跨链在V1版本中似乎还存在很多逻辑漏洞。但在V2版本中将引入去中心化验证网络（DVNs），对验证方式进行改善，我们将在下文中提到。

LayerZero端点：LayerZero端点是整个协议功能的关键元素。虽然V1中的预言机和中继器以及V2中的DVNs主要负责消息验证和防欺诈，但端点是智能合约，使两个区块链的本地环境之间的实际消息交换成为可能。 每个参与区块链上的端点由四个模块组成：通信器、验证器、网络和Libraries。前三个模块启用协议的核心功能，而Libraries模块允许协议的开发者扩展其核心功能并添加区块链特定的自定义函数。这些自定义库允许LayerZero适应具有不同架构和虚拟机环境的多样化区块链。例如，LayerZero能够支持EVM兼容网络和非EVM链。

工作原理：LayerZero通信系统核心依赖于于端点，通过上文中的前三个模块，构成了跨链消息传递的基础架构。该流程从一个区块链（链A）上的应用程序发送消息开始，涉及将交易细节、目标链标识符、有效载荷和支付信息传递给通信器。接着，通信器编译这些信息成一个数据包，并将其连同其他数据转发给验证器。此时，验证器与网络合作，启动将链A的区块头转移到目标链（链B），同时指示中继器预先获取交易证明以确保交易的真实性。预言机和中继器分别负责检索区块头和交易证明，然后将这些信息传输给链B的Network合约，该合约再将区块哈希传递给验证器。在验证了中继器提供的数据包和交易证明无误后，它将消息转发给链B的通信器。最终，智能合约将消息传递给链B上的目标应用程序，完成整个跨链通信过程。

在LayerZero V2中，预言机将被去中心化验证网络（DVNs）取代，已解决被人诟病的链下实体中心化及不安全的问题。与此同时，中继器被执行者替代，执行者的角色仅限于仅执行交易，不负责验证。

模块化和可扩展： 开发者可以使用Libraries模块在区块链上扩展LayerZero的核心功能，这些模块是协议智能合约集的一部分。Libraries允许在不修改LayerZero核心代码的情况下，以区块链特定的方式实现新功能。该协议也高度可扩展，因为它使用轻量级消息设置进行跨链通信。 简单的用户体验 LayerZero的一个关键特性是其用户友好性。使用该协议进行跨链操作时，可以作为单一交易进行，无需进行通常与传统加密桥资产转移相关的代币包装和解包程序。因此，用户体验类似于在同一链上进行代币交换或转移。

LayerZero Scan：鉴于LayerZero支持的近50个公链和Layer 2，追踪LayerZero上的消息活动绝非易事。这就是LayerZero Scan派上用场的地方。这个跨链浏览器应用让你能看到所有参与链上的协议消息交换。浏览器让你可以分别按源链和目标链查看消息活动。你也可以按每个使用LayerZero的DApp探索交易活动。

OFT（全链可替代代币）： OFT（Omnichain Fungible Token）标准，该标准允许开发人员跨多个链创建具有本机级功能的代币。OFT 标准涉及在一条链上燃烧代币，同时在目标链上铸造一份代币副本。同时，原始OFT代币标准只能与EVM兼容的链一起使用。LayerZero 在最新版本 OFTV2 中扩展了该标准，以支持非 EVM 平台。

ONFT（全链不可替代代币）：ONFT 是 OFT 标准的不可替代版本。基于 ONFT 标准创建的 NFT 可以在支持该标准的链之间在本机级别上传输和存储。

Wormhole

Wormhole与Layer Zero一样，同为全链协议赛道的一员，并于近期的空投活动中开始展露头脚，该协议最早于 2020 年 10 月推出，目前已从V1版本的双向代币桥转向如今能够构建覆盖多个链的原生跨链应用程序。该协议早期最为出名的事件是在22年2月3日该协议遭遇了黑客攻击，造成3.6亿美元的ETH被盗窃，但在不到24小时内Wormhole就填补了这笔资金（来源未知），而在近期更是宣布了高达2.25亿美元的融资。那么Wormhole究竟有什么魔力，能如此受资本青睐。

精准命中：Wormhole的目标并不是以EVM系为主，而是非EVM系。Wormhole是主流全链协议中唯一支持Solana、Move系（APT、SUI）等异构公链的协议，随着两者生态的不断复苏与爆发，Wormhole的脱颖而出也就成为了必然。

工作原理：Wormhole的核心是Verifiable Action Approval (VAA)跨链协议与19个 Guardian节点（Wormhole选择了业内知名的机构作为守护者节点，但也因为这点时常遭人诟病），并通过各链上的Wormhole Core Contract将请求转换为VAA完成跨链，其具体流程如下：

1. 事件发生与消息创建：在源链上发生的特定事件（如资产转移请求）被捕获，并封装成一条消息。这条消息详细描述了发生的事件和需要执行的操作；

2. Guardian节点监听与签名：Wormhole网络中的19个Guardian节点，负责监听跨链事件。当这些节点侦测到源链上的事件时，它们会对事件信息进行验证。验证通过后，每个Guardian节点使用自己的私钥对该消息进行签名，表明对事件的验证和批准（需要三分之二的节点同意）；

3. 生成Verifiable Action Approval (VAA)：一旦足够数量的Guardian节点对消息签名，这些签名会被收集并打包成一个VAA。VAA是对发生事件及其跨链请求的一个可验证的批准，包含了原始事件的详细信息和Guardian节点的签名证明；

4. VAA的跨链传输：VAA随后被发送到目标链。在目标链上，Wormhole Core Contract负责验证VAA的真实性。这包括检查VAA中包含的Guardian节点签名，以确保它们是由可信的节点生成的，并且消息没有被篡改；

5. 执行跨链操作：一旦目标链上的Wormhole合约验证了VAA的有效性，它将根据VAA中的指示执行相应的操作。这可能包括创建新的代币、转移资产、执行智能合约调用或其他自定义操作。通过这种方式，源链上的事件能够触发目标链上的相应反应。

安全模块：Wormhole 正在开发三个主要的内部安全功能：监管、会计和紧急关闭，均在公开环境下开发，以便深入了解其最终实现方式。这些功能正等待完成开发并由守护者采用。「2」

1. 监管：此功能在守护者/预言机层面实现，允许守护者在一定时间窗口内监视任何受监管链上的价值流动额。守护者为每条链设定可接受的流动上限，一旦超过此上限，即阻止超额资产流动；

2. 会计：此功能由守护者或预言机实现，它们维护自己的区块链（又名 wormchain），作为不同链间的跨链账本。此账本不仅使守护者成为链上验证者，还充当会计插件。守护者可以拒绝那些原始链资金不足的跨链交易（此验证独立于智能合约逻辑之外）；

3. 关闭：此功能在链上实施，允许守护者在察觉到跨链桥潜在威胁时，通过共识暂停桥上资产流动。目前的实施方案通过链上函数调用来实现。

快速集成：Wormhole 的 Connect 产品为应用提供了一个简单的桥接工具，只需几行代码，即可集成 Wormhole 协议实现跨链功能。Connect 的主要功能是为开发者提供了一套简化集成工具，使开发者只需要通过几行代码即可将 Wormhole 的封装和原生资产桥接功能集成至其自己的应用中。例如，一个 NFT 市场希望将其 NFT 从 Ethereum 桥接到 Solana。使用 Connect，这个市场可以在其应用程序内为其用户提供一个简单、快速的桥接工具，使他们可以在两个链之间自由地移动他们的 NFT。

Messaging：在一个多样化的区块链生态中，消息传递成为了一个核心需求。Wormhole 的 Messaging 产品提供了一个去中心化的解决方案，使得不同的区块链网络可以安全、轻松地进行信息和价值的交换。Messaging 的核心功能是跨链信息传递，并配备了简化的集成方式便于加速用户和流动性的增长，同时具备高度的安全性和去中心化特性。举个例子，假设一个 DeFi 项目在以太坊上运行，但希望能够与 Solana 上的另一个项目进行交互。通过 Wormhole 的 Messaging，这两个项目可以轻松地交换信息和价值，无需复杂的中间步骤或第三方干预。

NTT框架：NTT框架（Native Token Transfers）通过 Wormhole 提供了一个创新和全面的解决方案，用于跨区块链转移原生Token和NFT。NTT允许代币在跨链转移过程中保留其固有属性，且支持直接跨链转移代币，无需通过流动性池，从而避免了LP费用、滑点或MEV风险。除此之外还可以与任何代币合约或标准以及协议治理流程的集成，项目团队可以保持对其代币的所有权、升级权限和可定制性。

结语

全链互操作协议尽管目前还处于早期阶段，整体实施过程面临着安全性与中心化的风险，用户体验也无法与Web2的互联网生态系统相媲美。但是，与早期的跨链桥技术相比，目前的方案已经取得了显著的进步。而从长远来看，全链互操作性协议是将千链孤岛融为一体的宏大叙事，特别是在追求极限速度和性价比的模块化时代，全链协议无疑是承前启后的关键一环，也是我们必须重点关注的赛道。

参考文献

1.一文读懂区块链互操作性：https://blog.chain.link/blockchain-interoperability-zh/

2.跨链新势力-wormhole（虫洞）潜力分析：https://www.binance.com/zh-TC/feed/post/4142724308034

3.一文了解通用跨链信息传送协议 Wormhole：https://wormholechina.medium.com/一文了解通用跨链信息传送协议-wormhole-c88ffd14540c

4.Wormhole 引入原生代币转移（NTT）：https://wormholechina.medium.com/wormhole-引入原生代币转移-ntt-一个新的开放框架-用于使任何代币成为原生多链-7a2cbb20bee6

5.Sushi 的跨链互换：https://www.sushi.com/blog/sushi-xswap-a-crosschain-dex

6.What Is LayerZero: Revolutionizing Omnichain Interoperability：https://learn.bybit.com/blockchain/what-is-layerzero/

7.跨链桥的未来：全链互操作成必然，流动性桥将没落：https://medium.com/@eternal1997L/跨链桥的未来-全链互操作成必然-流动性桥将没落-abf6b9b55fbc

8.LayerZero 空投热潮背后的槽点：https://www.chaincatcher.com/article/2091995