简述「桥」对Layer2的重要性

原文标题：《为什么「桥」对 Layer 2 很重要？》

撰文： Patrick McCorry，PISA Research 首席执行官

编译：Perry Wang，链闻

从社区角度而言，我们对以链下协议 （off-chain protocol） 作为区块链网络的扩容方式感到无比兴奋，因为这会让大多数交易从第 1 层区块链移至链下系统，从而避开了 L1 区块链上的网络费用和延迟问题。

我想通过这篇文章来讨论一下有关链下协议 的一些基本知识，让大家更好的了解目前的「桥」和这些桥链接的二层 （L2） 技术的关系。

什么是「桥」 ？

回答这个问题前，我们应该谈谈「桥」这个经常被忽略、但对评估 资金安全性 至关重要的基本组成部件：

桥 （bridge） 负责将资产保存在 L1 区块链上，而相同的资产则在另一 （主要指外部） 服务上发布。桥定义了谁来 保管资金 ，以及在资产在解锁之前必须满足的条件。

简而言之，每当像以太坊这样的 L1 区块链连接到任何其他系统时，都会使用桥。所有桥都有类似的动作：

• 存入资产 。用户可以向桥存入资产，桥会给予在其它系统中代表这一资产的证明；
• 更新账户余额 。有关新帐户余额的信息将通知桥，这可用于辅助提款过程。
• 资产提取 。用户凭借在其它系统中的余额，以及在其它系统中销毁的所发行代币，可以从桥提取资产。
  
  

最常见的桥 (人们在毫无觉察的情况下使用) 是单一组织形态：

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多数加密货币交易所（或许是全部）提供单一组织形态桥接服务

如果我们仅考虑桥而不是其他任何东西，可以说 中心化加密货币交易所是一个链下协议 。用户可以将资金锁定到中心化交易所的服务中，进行交易时绕过网络费用和延迟，并最终可以将其资金提取回 L1 区块链。

除这种单一组织形态的桥接之外，还存在另外两种依赖一组托管人的桥：

• 多组织桥 。固定数量的一组独立个体 （N 中的 K 个代表） 保管被锁定的资金。
• 加密经济形态的桥 。动态数量的个体保管被锁定的资产，具体数量由其资产权重决定。
  
  

一个重要的洞察是，L1 区块链上的所有以上三种桥都 无法验证 来自另一个系统的账户余额是否正确 （或者，如果在另一个系统中的负债超过了桥接中的资产） 。于是，将由一组 托管人 确定是否 所有提款 请求都根据另一个系统中的资产情况进行处理，他们最终决定了资金是否可以解锁，以及该由谁接收。

侧链和桥独立于任何区块链网络

在上文中，我们主要讨论考虑了采用诸如加密货币交易所之类的托管服务桥。桥越来越流行的一个用例是将 一个区块链连接到另一个区块链 （顺便说一下，这是「侧链 sidechain」这一术语的起源） 。

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侧链和桥接的安全独立于任何区块链网络

还存在多个桥接的范例：

• WBTC ：一个单一组织形态的桥接，将 BTC 资产连接以太坊网络中。
  
• Liquid 网络 或 RSK ：一个多组织桥接，拥有硬件安全模块 （HSM ） 的多方联盟，将 BTC 资产锁定/解锁资金到另一个区块链。
  
• Polygon 桥 ：一个加密经济形态的桥接，其中桥中锁定资产中的 2/3 + 1 定期就 Polygon 中所有用户的帐户余额达成协议，用户可以使用该协议在以太坊上提取资金 （实际上， Polygon  最终将由小的多签合约控制的，但是这一示例主要聚焦于长期目标） 。
• Rainbow 桥 ：一个加密经济形态的桥接，其桥接合约是一个轻客户端，可以验证其他区块链的进度。它不检查另一个区块链的有效性，资金的安全性最终取决于另一个区块链的持续发展 （通过加密经济学来保障） 。
  
  

至关重要的是，每个桥都有自己的 安全模型 ，并且不与任何区块链网络绑定。

我们可以举一个简单的案例 WBTC 来做进一步阐述： BitGo Trust 托管着锁定在比特币区块链中的资金，他们负责在以太坊上发行相同数量的 WBTC。以太坊上的智能合约会跟踪 WBTC 所有转账的账户余额。BitGo 是守信方，管理着智能合约中记录的帐户余额。

WBTC 一例中有几个方面需要考虑：

• 单一托管人 。WBTC 的桥依赖于单一托管人来保证其完整性。他们理论上可以在以太坊上发行比所锁定比特币更多的 WBTC，并且他们可以决定不兑现将 WBTC 提取为 BTC 的行为。
• 独立安全模式 。以太坊拥有自己的、独立于比特币区块链的安全模型。桥又有自己的安全模型，该模型独立于上述两个区块链网络。
• 以太坊是侧链 。相对比特币区块链而言，交易已转移至链下，从比特币区块链转移至以太坊。

以上提到的三种桥的共同点是它们不检查侧链信息的 诚信 ，而且如果托管人 （或侧链） 下线，则没有自我执行的 应急计划 来保护资金。他们只是受制于自己的安全模型，而不是桥所在的 L1 区块链中的安全机制。

Ｌ2 协议跟本文有什么关系？

L2 可扩容性旨在将交易吞吐量从 L1 区块链移动到另一个链下系统，需要桥来保存在其他系统上发行的资产。

但是，与本文探讨的所有其他桥类型不同，L2 协议致力于以与 L2 区块链相同的安全机制来保护资金，并且它不能依赖一组保管人 （或其他链下系统） 保护资金。

它需要一种新型的桥：

• L2 桥 。L1 区块链拥有资金的保管权，而桥接必须相信 L2 协议的信息诚信不会被破坏。在最坏的情况下，桥将自动增强 L2 协议的活跃度，直到所有资金都可以提取。

L2 桥是所有桥接中最强大的桥，它不依靠一组保管人来保护资金。取而代之的是，在释放资金之前，必须得让桥确信：链下系统一切都很好。如果出于某种原因，桥确信链下系统受到威胁，则该网只需要完全绕道另一个网络。

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有几家公司专注于打造 L2 桥，自然也会构建全新的区块链网络

这就是 L2 协议 如此令人兴奋的原因，上述这些团队花了几年时间才提出解决方案。市场中率先出现的使用 L2 协议的竞争者主要集中在如何实现安全的 L2 桥上 （而不一定要部署其他区块链网络） 。

这是进一步探讨技术问题和定义的好机会。我们明确表示：必须确保桥不会破坏 L2 协议，并且 L2 数据诚信被破坏的行为可以分为四个问题：

• 数据可用性 。桥接如何确信另一个区块链网络的所有数据都是公开可用的，以便用户可以独立地重新计算 L2 数据库？
• 状态变化的诚信度 。我们如何使桥接相信 L2 网络的所有状态转换都是格式正确且有效？
• 提款的诚信度 。如果 L2 网络受到威胁，该桥接如何保证所有诚实用户的资金都能被提取？
• 协议活跃性 。桥如何保证在 L2 协议停止或下线时仍可以执行交易？
  
  

当然，以上问题必须得到解决，同时桥接合约具备的计算资源明显少于链下系统，因此桥接无法地还原地实时重新执行所有交易。否则，它不就是可扩容解决方案。

解决以上问题可以让我们陷入 兔子洞困境 。具体包括 链上挑战 、 欺诈证明 、 有效性证明 、将交易数据发布到 L1 区块链 （rollups） 和链上世界。

尽管我们的文章没有重点介绍各种解决方案，但我们强调所有解决方案都不相同。一些即将部署的 L2 协议将无法满足上述安全目标。由于缺少 L2 桥，因此它们不能被称为 L2 协议。

正如本文所探讨的情况，共有四种桥可以实现将资金锁定在区块链中，同时相同的资产在另一链下系统 （还可能是另一条区块链） 被代表。

托管桥 。上文最先提出的三类桥关注的是哪一组 托管人控制了锁定的资金 。托管人的作用是在允许从桥中提取任何资产之前，先验证链下系统是否正确。假设前提是：链下系统的诚信度是客户一侧的问题，并且托管人有足够的计算资源来处理它。尽管有工作来减轻托管人的作用，并引入加密经济激励措施以鼓励保管人遵循协议，但该桥接协议 无法完全约束保管人 。曾经发生过几例桥接丢失用户资金 （例如 Mt. Gox） 的事件，这是因为这种桥的诚信度最终取决于对人的信任。

L2 桥 。L2 桥接取代了 托管人 的角色，它们负责保管资金并检查链下系统的 诚信度 。问题的核心是，这类桥接系统必须确信链下系统不会受到破坏，同时它缺乏独立检查每个交易的 计算资源 （否则它就不是可扩容解决方案） 。除了所带来的高难度技术挑战外，它也不是免费的。要使 L1 区块链确信链下系统确实结构完善、且其诚信丝毫未受到破坏，则存在持续的财务成本。但是，最终将是由桥保管资金，而不是链下系统运营者。

总体而言，对于用户是否真的在乎 L2 桥以及我们是否应将以太坊的安全模式扩展到链下系统上，尚无定论。

就像生活中的所有事物一样，我怀疑所有四类桥 都将继续存在 ，因为它们对于在用户中推广都是不可或缺的。

我唯一的要求是：您 （用户） 要以谨慎的态度考察您喜欢的协议所使用的桥的类型。重要的是：要更好地了解您的资金如何免受不良分子的染指。

感谢 Hasu 和 Chris Buckland 。

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