跨鏈橋

隨著 Layer 1 區塊鏈與 Layer 2 擴容解決方案的激增，加上愈來愈多去中心化應用程式走向跨鏈，跨鏈通訊與資產移動的需求，已成為網路基礎設施中不可或缺的一環。存在不同類型的跨鏈橋就是為了幫助解決這種需求。

跨鏈橋的需求

跨鏈橋是一條負責在不同區塊鏈之間傳遞「訊息」的橋。它連結不同的區塊鏈，幫助不同區塊鏈上的數位資產與資料進行互動。

每一個區塊鏈的運行都是各自獨立的，有其自身的規則、共識機制、原生代幣以及部署其上的智慧型合約。這意味著在自身的設計上每一個區塊鏈無法將內部的數位資產或儲存資料跨鏈轉移到另一個區塊鏈上。儘管一個區塊鏈可以不斷發展並豐富自身內部的生態系，它始終缺乏連結不同區塊鏈、跨鏈共同運作的能力。

跨鏈橋有助於打破這些藩籬，整合各自孤立的區塊鏈生態系為一體。它們在區塊鏈之間建立傳輸路徑，代幣、訊息、任意資料，甚至智能合約呼叫都可以從一條鏈轉移到另一條鏈。

跨鏈橋的優點

區塊鏈橋最重要的好處是允許不同的區塊鏈進行資料交換與跨鏈資產的轉移。

想像每一個區塊鏈都是一塊被海洋分隔開的大陸，不同的大陸有各自不同的資源，如果能將這些大陸的優勢結合起來，就可以創造一個繁榮的生態圈。同樣地，每一個區塊鏈都有各自的優勢與限制、在體系與應用程式的建構上都有其獨特的取捨（如重視速度、吞吐量、或安全成本等）。跨鏈橋也同樣能將不同區塊鏈的優勢整合起來，幫助彼此有效運用各自的優勢，打造一個繁榮的生態圈。

對於開發者，鏈橋可以實現以下功能：

跨鏈傳輸任何資料、資訊和資產。
解鎖協議的新功能和應用場景，因為鏈橋擴展了協議可以提供的設計空間。例如，最初部署在以太坊主網路上用於提供流動性礦池的協議，可以為所有相容於以太坊虛擬機的鏈提供流動資金池。
可以利用不同區塊鏈的優勢的機會。例如，開發者可以透過將去中心化應用程式部署在多個磁碟區上來享受不同二層網路解決方案帶來的較低費用，而側鍊和使用者可以在它們之間建立鏈橋。
不同區塊鏈生態系統的開發者之間相互協作，建構新產品。
吸引來自不同生態系統的使用者和社群使用他們的去中心化應用程式。

跨鏈橋如何運作？

雖然跨鏈橋的設計類型 (opens in a new tab)有很多種，但其中有三種促進跨鏈資產轉移的方式特別突出：

鎖定與鑄造 – 在來源鏈鎖定資產，並在目標鏈鑄造資產。
銷毀與鑄造 – 在來源鏈銷毀資產，並在目標鏈鑄造資產。
原子交換 – 與另一方將來源鏈上的資產交換為目標鏈上的資產。

跨鏈橋類型

鏈橋通常可以分為以下幾類之一：

原生跨鏈橋 – 這類跨鏈橋通常是為了引導特定區塊鏈上的流動性而建立，讓使用者可以更輕易地將資金轉移至生態系統。例如，Arbitrum 跨鏈橋 (opens in a new tab)的建立，是為了讓使用者可以便利地從以太坊主網跨鏈至 Arbitrum。其他類似的跨鏈橋包括 Polygon PoS 跨鏈橋、Optimism Gateway (opens in a new tab) 等等。
基於驗證者或預言機的跨鏈橋 – 這類跨鏈橋依賴外部驗證者集合或預言機，來驗證跨鏈轉移。例如：Multichain 與 Across。
通用訊息傳遞跨鏈橋 – 這類跨鏈橋可以跨鏈轉移資產、訊息與任意資料。舉例：Axelar, LayerZero 和 Nomad.
流動性網路 – 這類跨鏈橋主要專注於透過原子交換，將資產從一條鏈轉移到另一條鏈。一般來講，它們不支援跨鏈訊息傳遞。例如：Connext 與 Hop。

需考量的權衡取捨

沒有完美的鏈橋解決方案。有的只是為了實現目的而進行的權衡利弊。開發者和使用者可以根據以下因素評估鏈橋：

安全性 – 由誰來驗證系統？通常，由外部驗證者保護的鏈橋不如由區塊鏈驗證者在本地保護的鏈橋安全。
便利性 – 完成一筆交易需要多長時間？使用者需要簽署多少筆交易？對於開發者來說，整合一個鏈橋需要多長時間，這個過程有多複雜？
連接性 – 跨鏈橋可以連接哪些不同的目標鏈（例如 rollup、側鏈、其他 Layer 1 區塊鏈等）？整合一條新的區塊鏈有多困難？
傳遞更複雜資料的能力 – 跨鏈橋能否跨鏈傳輸訊息和更複雜的任意資料，或者它只支援跨鏈資產轉移？
成本效益 – 透過跨鏈橋跨鏈轉移資產的成本是多少？通常情況下，鏈橋收取固定或變動的費用，具體取決於燃料成本和特定路線的流動性。根據確保鏈橋安全所需的資本來評估鏈橋的成本效益也是至關重要的。

在較高層面上，鏈橋可分為需要信任鏈橋和去信任鏈橋。

需信任 – 需信任的跨鏈橋由外部驗證。它們使用一組外部驗證者（具有多重簽章的聯盟、多方運算系統、預言機網路）跨鏈發送資料。因此，它們可以提供出色的連通性，並完全支援跨鏈通用資訊傳遞。在速度和成本效益方面它們通常也表現良好。但這些是以安全性為代價的，因為使用者必須依賴鏈橋的安全性。
免信任 – 這類跨鏈橋依賴其所連接的區塊鏈及驗證者來轉移訊息和代幣。它們是 “去信任” 的，因為它們沒有增加新的信任假設（區塊鏈除外）。因此，我們認為去信任鏈橋比可信任鏈橋更安全。

為了根據其他因素評估去信任鏈橋，我們須將其分為通用資訊傳遞鏈橋和流動性網路。

通用訊息傳遞跨鏈橋 – 這類跨鏈橋在安全性以及跨鏈傳輸更複雜資料的能力方面表現卓越。通常，它們還具有良好的成本效益。然而，這些優點通常以輕用戶端鏈橋（例如 IBC）的連通性以及使用欺詐證明的樂觀鏈橋（例如 Nomad）的速度劣勢作為代價。
流動性網路 – 這類跨鏈橋使用原子交換來轉移資產，並且是本地驗證系統（亦即，它們使用底層區塊鏈的驗證者來驗證交易）。因此，它們在安全性和速度方面表現出色。此外，流動性網路具有良好的成本效益和良好的連結性。然而，最大的折衷之處是它們無法傳遞更複雜的資料 — 因為它們不支援跨鏈訊息傳遞。

跨鏈橋的風險

跨鏈橋佔了 DeFi 三大駭客攻擊 (opens in a new tab)中的前三名，而且仍處於早期發展階段。使用任何鏈橋都有以下風險：

智能合約風險 – 雖然許多跨鏈橋已成功通過審核，但智能合約中的一個瑕疵就足以讓資產暴露在駭客攻擊之下（例如：Solana 的 Wormhole 跨鏈橋 (opens in a new tab)）。
系統性金融風險 – 許多跨鏈橋使用封裝資產，在新鏈上鑄造原始資產的標準版本。這使生態系統面臨系統性風險，正如我們所看到的那樣，包裝代幣遭到利用。
交易對手風險 – 有些跨鏈橋採用需信任的設計，這要求使用者必須依賴「驗證者不會串通竊取使用者資金」的假設。使用者需要信任這些第三方參與者，這使他們面臨一些風險，例如跑路、審查和其他惡意活動。
待解決問題 – 鑑於跨鏈橋仍處於早期發展階段，還有許多未解的問題，關於跨鏈橋在不同市場條件下的表現，例如在網路壅塞時，或在發生網路層級攻擊或狀態回滾等無法預料的事件時。這種不確定性帶來了一定的風險，且風險程度目前仍未知。

去中心化應用程式如何使用鏈橋？

以下介紹一些實際應用，在這些應用中，開發者可以考慮鏈橋並讓他們的去中心化應用程式跨鏈：

整合跨鏈橋

對於開發者來說，有很多方法可以添加對鏈橋的支援：

建立自己的跨鏈橋 – 建立一個安全可靠的跨鏈橋並不容易，尤其當你選擇信任最小化的路徑時。此外，還需要與可擴展性和互通性研究相關的多年經驗和技術專長。另外，還需要一支親力親為的團隊來維護鏈橋，並吸引足夠的流動性使其可行。
向使用者展示多種跨鏈橋選項 – 許多去中心化應用程式都要求使用者擁有其原生代幣才能與之互動。為了使用戶能夠訪問他們的代幣，去中心化應用程式在其網站上提供了不同的鏈橋選項。然而，這種方法是權宜之計，因為它使用戶離開去中心化應用程式介面但仍需要用戶與其他去中心化應用程式和鏈橋互動。這是一種繁瑣的上手體驗，會增加出錯的範圍。
整合一座跨鏈橋 – 這個解決方案不需要去中心化應用程式將使用者送到外部跨鏈橋和 DEX 介面。這讓去中心化應用程式能夠改善用戶的上手體驗。然而，這種方法有其局限性：
- 鏈橋的評估和維護既困難又耗時。
- 選用一個鏈橋將造成單點故障和依賴性。
- 去中心化應用程式受限於鏈橋的能力。
- 光有鏈橋可能還不夠。去中心化應用程式可能需要去中心化交易所提供更多功能，例如跨鏈交換。
整合多座跨鏈橋 – 這個解決方案解決了許多與整合單一跨鏈橋相關的問題。然而，它也有局限性，因為整合多個鏈橋會消耗資源，並為開發者帶來技術和通訊開銷 — 這是加密貨幣領域最稀缺的資源。
整合跨鏈橋聚合器 – 去中心化應用程式的另一個選項是整合跨鏈橋聚合解決方案，讓它們可以存取多座跨鏈橋。鏈橋聚合器繼承了所有鏈橋的優點，因此不受任何單一鏈橋能力的限制。值得注意的是，鏈橋聚合器通常維護鏈橋集成，這使去中心化應用程式避免了管控鏈橋集成技術和操作方面的麻煩。

儘管如此，鏈橋聚合器也有其限制。比如說，雖然它們可以提供較多的鏈橋選擇，但除了聚合器平台上提供的鏈橋外，市場上通常還有更多的鏈橋。此外，像鏈橋一樣，鏈橋聚合器也面臨智慧合約和技術風險（更多的智慧合約 = 更多的風險）。

如果去中心化應用程式規劃整合鏈橋或聚合器，那麼根據整合的深度會有不同的選擇。例如，如果只是進行前端整合以改善用戶上手體驗，去中心化應用程式將整合小組件。然而，如果整合是為了探索更深層的跨鏈策略，如質押、流動性礦池等，去中心化應用程式就整合軟體開發工具包或應用程式介面。

在多個鏈上部署去中心化應用程式

若要在多條鏈上部署去中心化應用程式，開發者可以使用 Alchemy (opens in a new tab)、Hardhat (opens in a new tab)、Moralis (opens in a new tab) 等開發平台。這些平台通常提供可組合的插件，能夠支援去中心化應用程式跨鏈。例如，開發者可以使用 hardhat-deploy 外掛程式 (opens in a new tab)提供的確定性部署代理。

範例：

監控跨鏈合約活動

要監控跨鏈合約活動，開發者可以使用子圖和 Tenderly 等開發者平台即時觀察智能合約。這類平台也提供工具，為跨鏈活動提供更強大的資料監控功能，例如檢查合約發出的事件 (opens in a new tab)等。