【财富密码】一文了解—为什么LayerZero为实现区块链之间真正互联互通铺平了道

June 30th, 2023

新技术的迅猛发展直接影响了人们日常的沟通方式。我们比以往任何时候都更加互联，社交媒体和即时通讯应用在当今紧密相连的生活方式中至关重要。

虽然来自于像WhatsApp和Telegram等主要科技公司的大多数应用程序使用端到端加密，但它们并不能可靠地保证用户数据的隐私性。

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中心化的即时通讯应用就像..

众所周知，大型科技公司已经因为其在利用用户数据以获取利润方面的不透明性而引发了一片哗然。例如，Mark Zuckerberg的Facebook据称在2010年代将敏感的用户数据出售给了剑桥分析公司。值得注意的是，META拥有Facebook、WhatsApp、Instagram、Messenger以及许多其他平台。

即时通讯应用必须遵守《通用数据保护条例》等隐私法律。这项法律于2018年5月颁布，旨在保护欧盟和欧洲经济区公民的数据和隐私。同年，数据保护委员会对WhatsApp展开了调查，导致这款即时通讯应用被罚款2.25亿欧元。

中心化的通讯应用和技术问题

流行的即时通讯应用的中心化性质带来了一系列技术问题。根据数据显示，WhatsApp和Facebook Messenger等应用程序容易出现频繁的崩溃和网络故障。庞大而集中控制的运行机制是这些崩溃的主要原因。

要让一个拥有数亿用户的中心化系统保持稳定运行是具有挑战性的。例如，一个微小的应用程序更新通常会在中心化的即时通讯系统中引发混乱。整个网络的机制必须同时进行更新，而中心化的数据处理系统管理着更新过程。

应用程序的更新经常导致整个系统崩溃，直到网络恢复正常，应用程序无法使用。这些中断经常持续数小时，给依赖中心化即时通讯应用进行沟通的企业带来重大的干扰。

当网络收到过多的用户请求时，没有办法分配工作负载。相反，所有流量都在中心处理，从而导致崩溃。分布式解决方案使用多个网络节点来处理流量并分配工作负载。

基于区块链的即时通讯应用

就网络结构而言，基于区块链的即时通讯应用与中心化即时通讯应用相对立。这些应用程序利用区块链技术通过区块链交易促进用户之间的通信。

区块链是一种分布式账本技术，本质上是一种去中心化的网络结构。基于区块链的即时通讯应用使用许多自治网络节点，而不是单一的中心化系统来处理流量。

由于分布式处理交易，基于区块链的即时通讯应用更加稳定。因为许多节点处理交易，网络是可管理的。此外，基于区块链的应用程序可能更安全，因为它们不依赖于中心化服务器。

一些节点的黑客攻击不会使网络崩溃。此外，区块链技术优先考虑用户隐私。基于区块链的即时通讯应用不会在公司服务器上存储用户数据或消息记录。

在安全性和隐私方面，基于区块链的即时通讯应用是中心化应用的很好替代品。然而，与主要的中心化即时通讯应用相比，这些即时通讯应用的用户基数要小得多，远未达到主流应用的水平。

基于区块链的即时通讯系统有哪些好处？

总结一下：使用基于区块链的即时通讯系统有许多好处，包括：

更好的数据安全性

数据安全性是使用基于区块链的即时通讯系统的主要优势之一。当消息存储在分布式网络上时，它们要比存储在中心化网络上更不容易受到黑客和侵犯。此外，每条消息都经过加密，只有使用正确密钥才能访问，使得未经授权者更难获取访问权限。

增强的隐私性

隐私性是基于区块链的即时通讯系统的另一个优势。由于消息不存储在中心服务器上，因此无法被任何中央机构监视或审查。因此，它们非常适合重视隐私并不希望他们的消息被监视或审查的用户。

防篡改的数据存储能力

使用基于区块链的即时通讯系统的另一个好处是消息是不可更改的。一旦消息被添加到区块链中，就无法更改或删除。这使得任何人都无法更改消息的内容或完全删除消息。这个特性对于需要确保通信安全的企业特别有用。

基于区块链的即时通讯系统是一种新颖的通信方式，相对于传统方式具有多个优势。由于其快速交付和高度安全性，它们非常适合个人和公共通信。LayerZero是一种自称为“全链”解决方案的数据通信协议，旨在通过高效节省燃气、不可升级的智能合约在链间传输轻量级消息。

LayerZero是什么？

LayerZero实验室由Caleb Banister、Bryan Pellegrino和Ryan Zarick创立。

LayerZero旨在解决当今区块链技术面临的最紧迫问题之一：互操作性。它是一种互操作性协议，采用一种新颖的技术，使连接不同区块链网络变得更容易。

区块链技术最令人兴奋的一个方面是它如何在共享网络中促进应用程序之间的无缝通信。例如，两个以太坊应用程序可以通过以太坊的区块链基础设施轻松地相互交互。

然而，当涉及跨网络通信时情况就不同了。区块链协议在相互通信方面还有待改进。由于区块链互操作性的限制，区块链和分布式账本（DLT）领域由相互独立的网络构成。然而，如果区块链技术要达到普及，所有区块链和DLT平台必须实现互操作性，以共同提升整个区块链生态系统。

区块链开发人员一直在努力解决这个问题。一种常见的方法是在两个区块链之间建立桥梁，允许用户在不同网络之间传输代币和其他数据。然而，这种方法存在局限性，最显著的是它只适用于特定的用例，不能提供通用的互操作性。

另一方面，有些协议的主要目的是充当不同区块链之间的连接层。Polkadot和Cosmos是当前在这一类别中最知名的两个项目，它们使用巧妙的技术实现在区块链之间传输任意数据的能力。这两个项目都希望构建一个“面向区块链的区块链”。

LayerZero加入了这个竞争环境，进一步推动了发展，打造了一个真正的“全链”解决方案，作为整个区块链生态系统的基础互操作性层。那么，它是如何实现这一宏伟目标的呢？

互操作性技术

促进跨链消息传输的一种常见技术是使用一个中间链，在链之间提供共识和验证服务以交换消息。一个例子是Polkadot的中继链，它是该平台的核心。

另一种常见的方法是使用链上轻节点。轻节点只存储账本的部分交易历史，并与完整节点链接以提高验证效率。轻节点用于跨链消息传输，验证从对立链接收到的每个区块头（即区块的摘要）。

这两种方法各有优劣。一方面，中间链的方法相对便宜，但由于它仅负责提供共识，因此成为单点故障，降低了安全性。另一方面，尽管链上轻节点方法非常安全，但它也非常昂贵。

理想的情况是将两种方法的优势结合起来，消除它们的劣势。据LayerZero实验室，即LayerZero项目背后的团队称，可以通过利用超轻节点（Ultra Light Node，ULN）来实现这一目标。

LayerZero的工作原理是什么？

LayerZero的方法以更具成本效益的方式利用链上轻节点。它可以保留一些区块头按顺序排列，因为它使用分布式预言机按需流式传输这些区块头。

LayerZero利用这种方法在运行超轻节点的链上端点之间传输消息。

两个实体，即预言机和转发器（Relayer），促进交换。

当从一个链发送消息到另一个链时，原始链的端点通知指定的预言机和转发器有关消息及其目标链的信息。预言机随后将相关的区块头发送到目标链的端点，转发器提交事务证明。一旦验证了目标链上的该证明，消息就可以发送到指定的地址。

使用预言机和转发器对于增强安全性来说是这种方法的独特优势之一。它不仅允许使用现有的预言机基础设施，还增加了另一层安全性。预言机及其相应的转发器必须同时受到威胁才能进行恶意操作。

对于预言机和转发器之间的关系，可以考虑以下几点：

LayerZero预言机的工作是将来自源域到目标域的通用数据（区块头）进行中继。它是通过ChainLink提供的第三方服务。

转发器也是第三方实体，负责检索指定交易的证明。值得注意的是，在LayerZero的参数下，任何人都可以成为转发器，确保系统的去中心化。

预言机和转发器的唯一要求是它们独立运作，不合作。只有当它们不合作时，LayerZero才是安全的。如果预言机和转发器相互合作，LayerZero的安全结构将受到威胁。

LayerZero的事务/消息只需在单个调用中使用源燃气。事务在用户应用程序发起事务时开始（也称为在链上执行某些操作）。然后，预言机和转发器通过LayerZero端点进行流程，将该事务分解为部分（证明和区块头）。

在预言机和转发器从源链发送各自的信息之后，消息在目标链上进行翻译和执行。LayerZero端点验证信息的正确性。

在LayerZero上的一般事务的过程如下：

让我们一步一步来分解：

步骤1 - 用户应用程序（如Stargate）使用LayerZero的参考转发器，并作为事务的一部分执行一系列操作。用户应用程序向LayerZero的通信器发送请求，包含有关事务的信息，如事务标识符、从A到B传输的数据（有效载荷）或指向Chain B上用户应用程序智能合约的标识符（dst）等。

步骤2 - 通信器将这些数据作为LayerZero数据包发送给验证器。

步骤3 - 验证器将事务标识符和Chain B上智能合约的标识符发送给网络。因此，网络被通知需要将来自Chain A的区块头发送到Chain B。

步骤1-3的概述 - 用户应用程序将数据在Chain A上打包并传输给LayerZero在Chain A上的端点。

步骤4 - 验证器将此信息转发给转发器。因此，转发器收到通知，预取事务证明并将其发送到Chain B。

步骤5 - 网络将Chain B上智能合约的标识符以及事务的区块ID发送给预言机。因此，预言机被通知从Chain A获取当前区块的区块头并将其发送到Chain B。

步骤4-5的概述- LayerZero在Chain A上的端点将事务的信息发送给LayerZero的参考转发器，而事务的区块ID被发送给预言机。

步骤6 - 预言机从Chain A获取区块头。

步骤7 - 转发器从Chain A接收事务证明并将其存储在链外。

步骤6-7的总结 - 转发器和预言机从Chain A接收事务证明和区块头。

步骤8 - 预言机等待一定数量的区块确认，确认区块已在Chain A上成功提交。在确认后，预言机将区块头发送到Chain B上的网络。

步骤9 - 网络将区块哈希发送给验证器。

步骤10 - 验证器将区块哈希转发给转发器。

步骤11 - 转发器列出与当前区块匹配的数据结构。

步骤12 - 验证器通过验证事务证明和网络存储的区块头来确保事务的有效性和提交性。如果区块头和事务证明匹配，则将事务信息作为数据包发送给通信器。

步骤13 - 通信器将信息（数据包）发送给Chain B上的用户应用程序。

步骤9-13的总结 - LayerZero在Chain B上的端点使用区块头获取由Chain A上的用户应用程序发起的信息，并将其发送给Chain B上的用户应用程序。

用户应用程序使用LayerZero将事务信息（如代币）从Chain A发送到Chain B。

安全性

LayerZero 提供以下安全功能：

有效传递 — LayerZero 的安全性基于预言机和转发器的独立性。如果两个独立实体提供的区块头和事务证明相匹配，则事务传递有效。如果它们不匹配，则无效。这是一种高度安全的机制，因为在没有先前了解对方的情况下，事务证明和区块头相匹配的统计概率很低。

攻击成本高 — 在最糟糕的情况下，一个预言机和一个转发器可以由同一实体运行并进行恶意串通，这意味着由预言机和转发器提供的区块头和事务证明无效，但由于串通覆盖了系统，它们仍然相匹配。

即使预言机1和转发器A恶意串通，这只是一个孤立的风险，因为只有使用预言机1作为预言机和Relayer A作为信息的应用程序将受到影响。所有其他预言机和转发器都会继续正常运行。

因此，由于攻击者只能攻击特定的资金池而不是整个系统，攻击的成本变得非常高，而回报很小。然而，这是一个较小的风险，因为如果用户应用程序具有特定的风险配置并且不信任特定配置的预言机或转发器，他们可以选择自行运行其中一部分，以消除任何串通的可能性。

简单实用的设计 — LayerZero 的安全性可以追溯到其端点所在的链，因为它在通过令牌、锁定、铸造机制等方式的桥接机制中没有添加任何额外的功能。

风险分片 — LayerZero 允许用户应用程序选择不同的预言机/转发器组合，以分散试图贿赂或恶意攻击两个独立实体串通的风险。

风险屏蔽 — 用户可以运行自己的转发器，这意味着用户只需要运行自己的转发器，然后相信预言机与其独立。

预犯罪 — 此功能使得转发器可以防止发生黑客攻击。在传递消息之前，转发器可以在目标区块链上分叉并在本地运行事务，以验证没有发生任何恶意行为（由每个用户应用程序定义）。这为dApps的审计和漏洞悬赏增加了额外的安全层级。

审计 — 根据团队的说法，LayerZero已通过20多个正式审计，包括Quantstamp、Zokyo、Zellic和Trail of Bits。此外，LayerZero正在通过ImmuneFi举办一项1500万美元的漏洞赏金，并已经开始奖励白帽黑客。

LayerZero的关键特点

LayerZero与类似的解决方案不同之处在于，它以各种方式实现了区块链之间的互操作性。以下是一些示例：

无需信任的跨链通信

LayerZero通过消除中心化方或可信任的中介链的需求，实现了无需信任的跨链通信。为此，它采用独立的预言机和转发器服务，确保事务的有效性而不依赖其他方。

这与其他解决方案不同，例如Cosmos，后者依赖于中心化或半中心化的中介机构来促进跨链交易。这可能引入潜在的安全风险，并破坏了区块链技术的无需信任性质。

安全性

根据创新的风险模型，通过将执行和确认事务的责任分配给去中心化预言机（如独立的Chainlink）和转发器，故障点被隔离和最小化。

这与中间链资产移动方案形成对比，其中在使用第三方验证执行事务的资产池节点中经常观察到大规模流动性损失。

消除碎片化流动性

LayerZero协议在原始链的目的链中统一了所有链上的流动性。当用户将资产从链A转移到链B时，该资产在链B上得到保证，并且流动性提供者会对所有进入链B的交易支付费用，而不管原始链是什么。

这是一种颠覆性的解决方案，解决了区块链行业中被称为“桥接三难题”的问题：即时的确保最终性、统一的流动性和原生资产。

可组合性

通过单个事务在源链上而无需离开用户界面，强大的桥接可以在多链应用程序中移动资产，实现DeFi协议一直期待的可组合性。

无缝部署AMM

LayerZero允许无需更改现有代码即可在任何链、层或资产上无缝部署AMM。

统一治理

在不需要交换或将所有资产转移到包含治理的另一个链的情况下，在多个链上运行治理。

LayerZero是模块化且可扩展的。

LayerZero是模块化和可扩展的，允许添加新的链和功能，而无需对核心协议进行更改。这使其比其他方法更灵活和可扩展，其他方法可能需要对协议进行重大更改才能支持新的链或功能。

Polkadot是另一个旨在提供区块链互操作性的项目。Polkadot通过中继链连接独立的链，使每个链能够通过中继链与其他链通信。

此外，Polkadot的架构允许创建“平行链”或处理特定用例的链。而LayerZero则不需要创建新的链或复杂的智能合约来实现互操作性。

简化的用户体验

LayerZero为跨链交易提供了简单易用的界面。其架构使得在没有中间代币或额外交易的情况下进行无缝的单个事务交换成为可能，从而降低成本并提高用户效率。

总体而言，LayerZero通过创新的方法（如使用超轻节点和转发器）为安全、无需信任和高效的互操作性铺平了道路，使用户和开发者能够访问和构建以前不可能的跨链应用程序。

LayerZero的应用场景

桥接是LayerZero技术最直接的应用领域之一。

首个在LayerZero上构建的DApp是桥接协议Stargate Finance。Stargate Finance是一个全链桥接协议，允许在八个L1和L2链之间进行转账：以太坊、BNB Chain、Avalanche、Polygon、Fantom、Arbitrum、Optimism和Metis。

Stargate

Stargate不仅仅是一个桥接协议。它比这更复杂；有一个称为“桥接三难题”的概念，即一个桥接协议无法同时提供以下三个服务：

确保即时的最终性：在源链上提交的任何事务也在目标链上提交。
统一流动性：来自所有连接的流动性池，用于存款和提取资金。
原生资产交易：不需要使用封装代币，只需存款或提取与源链或目标链相关的原生资产。

Stargate不仅提供了这三个功能，还提供了非常重要的功能：跨链可组合性。

这意味着可以在源链和目标链上编写智能合约。你可以在源链上创建一组智能合约，将这些资产（在源链合同中）转移，并使这些资产与目标链上的另一组智能合约交互，所有这些都包含在一个事务中。

以下是你可以使用此功能做的一些示例：

你可以构建一个类似yearn的收益聚合平台，它可以创建一个算法，扫描所有链上的潜在收益，并找到整个多链宇宙中的最佳收益，几乎将所有工作都抽象化，你只需点击“存款”，所有工作都会自动完成。你的资金将在智能合约中自动在链之间跳转，以获取最佳的收益策略。
你可以制作一个NFT/gameFi游戏，例如其他一些在不同链上具有不同功能的游戏，它们之间是相互连接的。例如，你可以在以太坊上举行一个NFT拍卖，为你的NFT创建合同，一旦这些NFT被抵押，它们将通过桥接到Optimism或Arbitrum，你可以在那里领取奖励或以极低的成本发起交易。
你可以构建一个可以在任何单一链上交易任何原生资产的去中心化交易所。

虽然LayerZero有许多应用场景，但Stargate是最首要和最合乎逻辑的选择。

跨链交换

LayerZero除了桥接之外，还支持跨链交换。LayerZero的解决方案已经被Sushi、Hashflow、WOO Network等DEX集成，以允许在其支持的链上进行多链交换。

跨链借贷

同样，货币市场协议可以使用LayerZero的技术实现跨链借贷。在Arbitrum和BNB Chain上运营的Radiant Capital允许向他们存款的用户在LayerZero支持的任何链上借款。

全链通用令牌

除了标准的DeFi功能外，一些多链项目已将其原生代币转换为全链通用令牌。例如，Trader Joe已经将他们的代币转换为全链通用令牌，利用LayerZero实现了在部署的各个链上实现平滑的1:1原生代币转移。

LayerZero通过其收益代币化协议Pendle实现了跨链投票、奖励累积和奖励增强的功能，用户可以将PENDLE代币锁定为投票锁定的PENDLE（vePENDLE）。随着多链协议的日益流行，对多链治理的支持可能变得越来越重要。

最后，随着全链通用令牌的使用增多，全链非同质化令牌（ONFT）也越来越受欢迎。流行的NFT收藏品Pudgy Penguins已与LayerZero建立了桥接，允许他们的一个子收藏品Lil Pudgys被桥接到Arbitrum、Polygon或BNB Chain。像OmniX这样的项目也已开始为NFT空间开发ONFT基础设施，如ONFT交易、桥接和启动平台功能。

LayerZero生态系统：

优点和缺点

优点

无需信任性

与一些依赖于可信中介的互操作性解决方案不同，LayerZero不要求用户信任任何第三方。

高效性

LayerZero降低了跨链交易所需的成本和时间。

灵活性

LayerZero通过要求参与者安装端点与不同的区块链进行交互，简化了跨链应用程序的开发。

端到端设计

LayerZero遵循端到端原则，即源链和目标链上的智能合约处理协议的整个逻辑。

缺点

有限的采用率

作为一个相对较新的技术，LayerZero尚未得到广泛的采用或得到较大的区块链社区支持。

存在漏洞的风险

与任何区块链技术一样，系统的安全性始终存在漏洞或漏洞的可能性。

竞争

其他提供类似互操作性功能的解决方案，如Polkadot，早于LayerZero推出。这可能使该技术难以获得推广。

资金

LayerZero Labs是LayerZero背后的公司，在2023年初的B轮融资中筹集了1.2亿美元，将其估值从10亿美元增加到30亿美元。此轮融资吸引了33家投资者，包括知名公司如a16z Crypto、Circle Ventures和Sequoia Capital。这使LayerZero Labs的总融资超过2.5亿美元。

尽管LayerZero成功筹集了1.2亿美元，但该公司的首席执行官Pellegrino告诉TechCrunch，筹集资金的动机纯粹是“战略一致性”，而不是协议需要资金。