多链时代基础设施:解读未发币跨链桥方案 Hop,Orbiter 与 Connext

作者:maik2hello.eth|SnapFignersDAO 建设者

自去年 DeFi 生态发展至今,生态总锁仓量目前实时达 2050 亿美元之巨,这一数据的背后是各条公链的强势崛起,侧链不断完善及 Layer2 的发展势如破竹,大大的促进了 DeFi 多链时代的到来。由于底层技术、基础架构等方面不尽相同,多链格局下各链的 DeFi 生态处于相对封闭的状态,已然使各链成了独立的区块孤岛,同时也使各链的资产无法自由便捷的转移兑换,多链互通成了适应发展的必然需求。跨链桥在这样的背景下成了顺应DeFi金融生态的新风口,备受市场关注。跨链技术的不断发展更新迭代,让这个问题迎刃而解,发展到现在,跨链桥比较成熟的阶段,让资产能够高效地在多链间互通互联,极大地促进了区块链的发展和探索方向。

Dune Analytics-Bridge Away (L1 Ethereum)
Dune Analytics-Bridge Away (L1 Ethereum)

跨链桥是链与链之间连接的工具,允许将代币资产从一条链转移到另一条链。两条链之间可以有不同的底层框架结构,而跨链桥提供了互相连接且兼容的方式来安全地双向进行互操作。跨链分为两类:数据和资产,本文研究主要对象基于以太坊的资产跨链桥:Hop Protocol, Orbiter Finance 和 Connext Network。

Hop Protocol

  • 支持链:ETH Arbitrum Optimism Xdai Polygon
  • 支持币种:ETH USDT USDC DAI MATIC

HopProtocol 支持以太坊 Rollup 方案,Hop 跨链比较创新的一点是燃烧原生代币铸造新代币的模式,并在源链和目标链的流动性都设置了一个做市商 AMM。

跨链转账过程:

1.Lucy 使用 AMM 将她的 Rollup A Canonical ETH 换成 Hop ETH。

2.Lucy 然后使用 Hop Bridge 将她的 Hop ETH 从 Rollup A 发送到 Rollup B。

3.当Bonder 为这一转移提供流动性时,Lucy 就会收到 HopRollup B 上的 ETH。

4.收到的 Hop ETH 可以转换成 Rollup B Canonical ETH,完成转移。

在此过程中并不会涉及 layer1 层事务,所以转账速度快速。Hop token代币是跨网络的桥接代币,从 rollup 到 rollup的传输过程中,它是一种中间桥代币,允许无信任交换。

此过程中涉及两个角色 Bonder 和 LP

  • LP: 为AMM提供流动性,可获得部分转账交易费用作为回报,奖励机制驱使提供持续有效的跨链代币转换
  • Bonder:为白名单节点,他们需要抵押资产来铸造 htokens 并且验证交易。作为 Bonder 节点会获得一部分费用作为回报激励即时和正确地发送转移的代币,Bonder 作为协议的一部分只能通过提供流动性来加速跨链转移代币。它们无法窃取任何资金,最坏的情况下当 Bonder 离线时,只会大大延缓代币转移速度。

Hop Protocol 用户界面如下:

从 Arbitrum 转移 100USDC 到 Optimism,最终可以接收到 99.3USDC;Arbitrum 上 100 USDC 可以置换为 Optimism 上 99.97USDC,其中的价差:需要支付 LP 流动性做市商的报酬,也需要支付额外的0.66USDC的手续费,其中包括给 bonder 的 0.25USDC 和交易成本0.41USDC。当然交易成本会随着 Layer1 的 gas fee 有少许波动。最终在 Optimism 上收到99.3USDC,可见其费用相当便宜。

还需要指出的一点:Hop 是一种经过本地验证的机制,用于跨 Rollups 方式发送代币,Hop 利用现有的传递桥 (AMB) 在链之间发送资金,Hop 对 AMB (传递桥)的依赖意味着如果不存在与外部验证系统具有相同信任模型的 AMB,则需要创建一个。在处于 Optimistic Rollup 的情况下,Hop 在一天后通过 Rollup 方式传递信息,而不是等待完整的 7 天,这也降低了整个过程的安全性。

目前可以为在 Polygon 上 AMM 的 MATIC/hMATIC 和 WETH/hETH 池提供流动性并完成 LP 质押,除了赚取交易费之外,还可获得额外的 $MATIC 作为激励奖励。

HOP Protocol 优势:

  • 易于操作,交换转移速度快。
  • 可扩展性强,在EVM兼容的链上能很好地运行。

HOP Protocol 劣势:

  • 支持的 Layer2 有限, 目前非 Rollup 的 Layer2 方案并不兼容。
  • Bonder 白名单机制,数量有限。如果交易当时 Bonder 不可用,会使整个交易过程变慢。
  • 资金利用效率比较低,一次交易需要在两个 AMM 中锁定大量流动性。

Orbiter Finance

  • 支持链:ETH Zksync Arbitrum Optimism Polygon
  • 支持跨链币种:ETH USDC
  • 最新进展:以太坊扩容方案 zkSync 的 zkSync V1 钱包已集成 Layer 2 Cross-Rollup 桥 Orbiter Finance,极大降低资产转移费用。

运作机制

Orbiter Finance 是一个 Cross-rollup Layer2 通用桥接器,能在高频传输过程中使用 Optimistic 方案,不依赖于 Rollup对智能合约的支持。在低频争议解决中,采用 SPV 技术方案。使用 Rollup 的安全假设保持便宜和快速。

在 Orbiter Finance 中,有两个角色,Sender 和 Maker。当 Sender 发起转账时,Maker 为其提供流动性。如果 Maker 有不良行为,转账失败,Sender 可以用 Maker 的保证金向合约发起仲裁请求,然后获得超额补偿。

通过 Orbiter 跨链的资产,在区块浏览器上查看交易日志,会发现资产被发送到了一个 Maker 的 EOA 地址,而不是合约的地址。这也是 Orbiter 和其他桥协议的显著区别。

譬如,Sender 将资产从 zkSync 转移到 Arbitrum 的过程:

  • Maker 在 Orbiter 合约中存入100 USDC 保证金后成为交易所中介(Maker 可赚取转账费)
  • 转账成功:发送者从 zkSync 中的 EOA 地址发送 100USDC 到 Maker 在 zkSync 中的 EOA 地址。大约几十秒后,Maker 从 Arbitrum 端的 EOA 地址将 100USDC 转入了 Sender 在 Arbitrum 的 EOA 地址,完成了转账。
  • 转账失败:如果Sender 等待 20 分钟,在 Arbitrum 端中并没有收到转账。此交易视为失败30 分钟~3 小时后,Sender发起仲裁请求。然后 Orbiter 合约使用 Maker 的保证金将 Sender 到期的 100USDC转移并支付额外赔偿。赔偿将从 Maker 的保证金中扣除。

协议中 Maker 的工作方式:

  • Sender 在源网络上将代币送给 Maker 之后,为了在目标网络收到转移的代币,Maker 需要知道 token 的类型、数量,以及目标网络。
  • Maker 在 Orbiter 的 MDC 合约中存款支持的 token 种类,这一过程会同步更新到 Maker 的客户端。当 Maker 获取转移的代币类型和数量信息后,就会发送到目标链。
  • Orbiter 使用 "安全代码 "来记录目标网络,安全代码和目标网络之间的对应关系也保存在 MDC 合约中。

Orbiter Finance 优势:

  • 用户体验好。简洁的用户界面设计,快速的转账速度,低油费的花销
  • 安全。保证金合约、仲裁机制和处罚共同保证了 Sender 的资产安全
  • 便宜。转账的总gas费用仅为两条链间转账gas之和,没有合约gas费
  • 快速。转移速度足够快,因为并没有调用合约的独特机制

Orbiter Finance 劣势:

  • 目前支持的 Layer2 层有限,不支持除以太坊之外的其他 Layer1
  • 支持的跨链币种很少只有两种 ETH 和 USDC。

Connext Network

  • 支持链:ETH Arbitrum Optimism Polygon BSC xDai Fuse Avalanche Fantom Moonbeam Moonriver
  • 支持币种: USDT USDC DAI WBTC WETH FEI GRT GTH

运作机制

Connext 是一个基于以太坊兼容 EVM 的 Layer2 跨链桥,支持链上构建流动性池,并且利用状态通道以实现原子交换,Connext 部署了 nxtp,实现了跨链信息的内部验证。

Nxtp 由一个使用锁定模式准备和完成交易的简单合约、一个参与定价拍卖并在链之间传递数据的链下Router网络以及一个查找Router并提示链上交易的用户侧 sdk 组成。

跨链转账内部验证过程:

  1. 竞拍阶段(Route Auction):输入100 USDC 从 Polygon 链转移到 Arbitrum链,等待协议内部确认Router(竞拍参与方)竞拍选出最佳竞价及路线,完成竞拍阶段,此时用户界面会显示出转移大概手续费和接收到的数量
  2. 准备阶段(Prepare):100 USDC 被提交给交易管理合约,合约将要转移的资产锁在 Polygon上。Router 将这笔交易传递给 Arbitrum 上的交易管理合约,并且锁定一部分竞拍费用
  3. 完成阶段(Fulfill):查验到此信息的 Router 接收用户转移的代币并将该信息提交给交易管理合约以解锁用户在 Polygon 上的资产并发送到 Polygon 的钱包地址,并确认 router 锁定了资金。Router提交相同的签名信息并在 Arbitrum 上解锁原始金额,完成交易。

内部验证底层架构结构:

  • Contracts:为所有网络参与者携带合约,并根据用户提交的数据锁定/解锁资金
  • Subgraph: 通过缓存链上数据和事件来实现可扩展的查询/响应。
  • TxService:弹性地试验将交易发送到链
  • Messaging:通过Prepare阶段,发送消息和侦听消息数据
  • Router:侦听来自消息服务和subgraph的事件,然后将事务分派到 txService
  • SDK:在用户端创建拍卖、监听事件并创建交易。

Connext 优势

  • 只要求 Router 锁定竞拍价格而不是全部流动性,资金利用效率更高。
  • Connext 的内部验证机制,安全性得到大大提高。

Connext 劣势

  • Connext 底层架构的复杂性,比较难于部署。

总结

对比三个项目,并没有完美的架构方案,从底层构架和发展叙事来看,Hop 的定位基于以太坊扩展性强的通用跨链桥;Orbiter Finance 依托于 Zksync 建立低油费,高效快速的通用型跨链桥;Connext 的目标是将适用范围从以太坊上扩大到兼容 EVM 所有链,当然 Connext 把安全性放在首位,必然会牺牲一些通用性适用范围。

我们相信跨链桥在区块链的未来会变得不可或缺,因为对于多链时代,跨链是刚需,跨链技术的日趋成熟会朝着更加安全、低成本,提高资金效率的方向不断演进发展。

最后需要指出由于三个项目目前都没有发行代币,适当的进行体验交互未来可能会有获得空投的机会。

跨链实用工具:https://tools.defieye.io/bridge/ 可便捷选择更便宜的跨桥链

本文参考资料:
1.https://docs.hop.exchange/
2.https://docs.orbiter.finance/
3.https://docs.connext.network/
4.https://reurl.cc/RjV9Ax


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