Crosschain Bridges Översikt: Var vi är nu

Av Angela Potter, ledande produktchef på ConsenSys och EEA-medlem, med input från EEA Crosschain Interoperability Working Group

Framtiden för blockchain är multichain. Lager 2 är en den viktiga biten av Ethereums skalningsstrategi, och vi har sett betydande tillväxt av sidokedjor och alternativa lager 1 under det senaste året. Även om det finns lite debatt om hur denna multikedjevärld kommer att se ut i framtiden vet vi att nya blockkedjenätverk växer fram snabbt, och användare har ett ökande behov av att interagera med flera heterogena blockkedjor på ett sammanhängande sätt.

Idag är det huvudsakliga användningsfallet för crosschain att överbrygga tillgångar från en kedja till en annan för att få tillgång till någon möjlighet som bara är tillgänglig på en viss kedja. Möjligheten kan vara att köpa en digital tillgång; delta i ett högavkastande defi-protokoll; spela ett blockchain-baserat spel; eller helt enkelt göra affärer med en individ i en annan kedja.

Vi skrapar bara på ytan av möjligheterna (och riskerna) med crosschain-broar. Under de senaste månaderna har två massiva brohack resulterat i ~1 miljard dollar i totalt stulna pengar. De Hack för en maskhålsbro ($320 miljoner) berodde på ett smart kontraktsfel; medan Ronin-brohacket kunde ha förhindrats med en mer decentraliserad brodesign (se mer diskussion i avsnittet Externa validatorer nedan). Transparent och förtroendeminimerad brodesign har aldrig varit viktigare.

Vad innebär det att överbrygga tillgångar?

Även om vi kan föreställa oss otaliga sätt som flera blockkedjor kan behöva för att interagera, är dagens teknologier främst inriktade på att göra det möjligt för användare att flytta pengar från en kedja till en annan. Hur gör broar egentligen detta? Det finns två metoder på hög nivå som vi ser idag.

1. Tillgångsöverföring

Tillgångsöverföring innebär att man låser polletter i deposition på kedja A och präglar några likvärdiga ("inslagna") polletter på kedja B. När man överbryggar i motsatt riktning bränns inslagna polletter på kedja B och låses upp från depositionen på kedja A. Med denna metod , är tokens på kedja B alltid direkt backade av medel som finns i bryggkontraktet på kedja A.

Den största nackdelen med detta tillvägagångssätt är att det kan finnas ett stort värdelager låst i bryggkontraktet på kedja A. Om dessa tokens skulle äventyras skulle alla inslagna tokens på kedja B förlora sitt värde.

2. Byte av tillgångar

Med ett utbyte byter en användare på kedja A tokens med en användare på kedja B. Inga medel spärras ut efter genomförandet av utbytet, och inga tokens behöver präglas eller backas upp; vilka två infödda token som helst kan handlas direkt. Nackdelen är att om jag vill flytta pengar till en annan kedja måste jag hitta en användare (eller likviditetsleverantör) på min destinationskedja för att uppfylla den andra hälften av min handel.

Hur valideras broar?

För att genomföra en tillgångsöverföring eller ett tillgångsutbyte över två blockkedjor måste parallella transaktioner ske på varje kedja. Det måste finnas någon mekanism som säkerställer att medel faktiskt har betalats ut på källkedjan, så att motsvarande tillgångar kan präglas, släppas eller överföras till destinationskedjan. Dessa metoder varierar i sina förtroendemodeller: en förtroendeminimerad brygga lägger inga nya förtroendeantaganden utöver de två kedjorna som är involverade i överföringen, vilket är idealiskt; men detta kan vara svårt att uppnå i praktiken som diskuteras nedan.

Det finns fyra primära metoder för att validera källtransaktionen och starta måltransaktionen.

1. Externa validerare

En pålitlig uppsättning validerare verifierar att tokens har deponerats på källkedjan, vilket gör att tokens kan präglas eller dras ut på destinationen. Den här metoden kan användas för tillgångsöverföring eller byte av tillgångar, och den är enkel att ställa in; men det lägger till ytterligare förtroendeantaganden utöver de två kedjorna som är involverade i överföringen. Detta är den vanligaste verifieringsmetoden bland bryggor på marknaden idag, med det totala antalet validerare som vanligtvis sträcker sig från en till femtio beroende på bryggan, och en majoritet måste signera varje transaktion för att den ska gå igenom.

Det senaste hacket av Ronin bridge för $650 miljoner inträffade när en illvillig aktör skaffade nycklarna till 5 av 9 validerare, vilket gjorde det möjligt för dem att underteckna en bedräglig transaktion. Detta understryker vikten av att ha ett stort antal oberoende parter som säkrar bron (eller använder en eller flera av de andra valideringsmetoderna som beskrivs nedan).

2. Optimistisk

I denna metod antas transaktioner vara giltiga såvida de inte flaggats av en observatör. Varje inlämnad transaktion har en utmaningsperiod under vilken tittare belönas för att de identifierar bedrägerier. När utmaningsperioden är slut är transaktionen slutförd. Detta tillvägagångssätt har färre förtroendeantaganden än externa validerare, eftersom det bara kräver en enda ärlig part för att förhindra bedrägeri. Transaktioner tar dock längre tid (allt från 30 minuter till en vecka) på grund av utmaningsperioden, och tittare måste få ordentligt incitament att kontinuerligt övervaka transaktioner. En native exit från en optimistisk rollup är det klassiska exemplet, där man använder den underliggande säkerheten för rollupen för att flytta från L2 till L1; men du kan också ha ett fristående optimistiskt bryggprotokoll med en egen uppsättning externa bevakare, som kan användas över alla två kedjor.

3. Atombyte

Används för byte av tillgångar, den här metoden förlitar sig på kontraktskod för dess säkerhet. Det vanligaste tillvägagångssättet är ett hash timelock-kontrakt (HTLC), där användare endast kan hämta pengar på sina respektive destinationskedjor efter att båda parter har satt in pengar på sina källkedjor. Om en part misslyckas med att sätta in, återställs allt efter en timeout-period. Denna metod är förtroendeminimerad, men kräver att båda parter är online under hela bytet för att kunna ta ut pengar på andra sidan, vilket kan orsaka friktion för slutanvändare.

4. Lätt klientrelä

Blockrubriker och bevis vidarebefordras från källkedjan till ett kontrakt på destinationskedjan, som verifierar dem genom att köra en lätt klient av källkedjans konsensusmekanism. Denna metod är förtroendeminimerad och används oftast för tillgångsöverföring, men den kan tillämpas på tillgångsutbyte eller andra mer allmänna användningsfall. Implementering kommer dock med en hel del omkostnader: en lätt klient måste utvecklas för varje par käll-/destinationskedjor som bron stöder; och när den väl utvecklats kan den vara beräkningskrävande att köra.

Det finns många sätt att överbrygga, av vilka några kombinerar flera av de mönster som beskrivs ovan. Det finns många crosschain-projekt där ute, inklusive interoperabilitetsnätverk som Cosmos, Polkadot, Chainlink CCIP och Hyperledger Cactus; men för den här översikten kommer vi att fokusera på broar som stöder Ethereum mainnet. Här är några exempel på broar på marknaden idag som stödjer överbryggning mellan dessa nätverk.

Connexts Amarok

Connext planerar att släppa en ny uppgradering i juni som heter Amarok, byter deras design från atomswappar till ett tillgångsbytesnätverk som använder Nomads optimistiska protokoll att reglera bedrägerianspråk. Likviditetsleverantörer möjliggör snabba överföringar genom att fronta medel medan de väntar på den 30-minutersutmaningsperioden på Nomad.

Humlebyte

Pengar in Hoppa är låsta på Ethereum och säkrade av den inbyggda rollup-bryggan, medan likviditetsleverantörer tillåter snabba överföringar mellan L2:er genom att fronta medel till mynttokens. Wrapped tokens byts automatiskt tillbaka till kanoniska tokens via AMMs som en del av bryggtransaktionen.

NÄRA Regnbågsbron

Rainbow Bridge möjliggör tillgångsöverföring mellan Ethereum- och NEAR-nätverken via lätt klientrelä. En NEAR light-klient körs i ett kontrakt på Ethereum-nätverket, och en Ethereum light-klient körs i ett kontrakt på Near-nätverket. En relätjänst vidarebefordrar blockhuvuden från ett nätverk till det andra för att verifieras av ljusklienterna på varje sida. Detta kombineras med en optimistisk design, där tittare kan utmana ogiltiga transaktioner från Near till Ethereum inom en 4-timmarsperiod.

LayerZero's Stargate

Stargate är en implementering av LayerZero, som är ett tillgångsutbytesprotokoll som kräver ett orakel och en relayer (två separata parter) för att validera varje transaktion. Stargate rullade också nyligen ut en Pre-Crime System som simulerar varje transaktion och kontrollerar att det resulterande bryggtillståndet anses giltigt innan det slutförs.

Wanchain Bridge

Wanchain möjliggör överföring av tillgångar mellan flera Layer 1- och Layer 2-nätverk. Ett tröskelvärde för externa validerare måste logga ut på varje transaktion med flerpartsberäkning. Validatorer måste sätta säkerheter för varje transaktion de bearbetar för att uppmuntra till att agera i god tro.

Crosschain-utrymmet utvecklas snabbt, och den fragmenterade och ständigt föränderliga karaktären av crosschain-teknologi har gjort det utmanande för företag att delta. När utrymmet mognar har företag en möjlighet att använda crosschain-teknologier för att låsa upp värde i alla hörn av blockkedjeekosystemet; men för att göra det måste vi lösa de största hindren för adoption som företag står inför:

1. Säkerhetsproblem och oklara bästa praxis
2. Olika bryggansatser som inte är tillräckligt flexibla eller konsekventa att bygga på
3. Sekretess och regulatoriska krav

EEA har släppt säkerhetsriktlinjer för crosschain och arbetar på utkast till interoperabilitetsstandarder för att börja ta itu med dessa hinder. Håll utkik efter nästa artikel i serien om EES Crosschain Interoperability Working Group.

För att lära dig om de många fördelarna med EES-medlemskap, kontakta teammedlemmen James Harsh på  eller besök https://entethalliance.org/become-a-member/.

Följ oss på Twitter, LinkedIn och Facebook för att hålla dig uppdaterad om allt som rör EES.