以太坊:理解跨鏈橋安全性的關鍵：跨鏈通信的權衡取舍

如果說我在過去幾年中明白了一個道理，那就是：一個同步的區塊空間無法滿足鏈上所有應用的需求。

在2018年時這一情況還不那么明顯。而去年夏季DeFi的爆發以及進年夏天的NFT行情證明了一個事實，即存在很多應用的設計空間。而今年非以太坊的?第1層?公鏈的興起，進一步證明了區塊空間的需求非常高。

考慮到我們可能生活在一個多鏈世界中，不同鏈上的應用希望彼此跨鏈通信，因此充分了解各條鏈之間如何跨鏈工作，是很有價值的信息。我想從一個抽象的角度探索這一問題，不針對具體項目展開。

在這篇文章中，我想研究這些系統中固有的特定權衡。認真反思的話，這種權衡取舍會很明顯。

我也是站在巨人的肩膀上討論這一問題；倫敦帝國理工學院的博士生AlexeiZamyatin等人在一篇?優秀的論文?中詳細闡述了這一點。我的目標是在該論文的核心論調后面添加一些顏色。

Compound總法律顧問：DeFi領域對“抵押”概念的理解很差:Compound總法律顧問Jake Chervinsky發推稱：“抵押（Collateralization）是許多DeFi協議正常運作的核心，但今天的情況表明，DeFi領域對這一概念的理解很差。抵押品是指用來清償債務的特定財產，而不是用于承諾賠償。”[2020/7/8]

用論文作者的話來說，權衡就是，缺少以下兩點中的任何一點，就無法進行跨鏈通信：

可信第三方(TTP)

或者超越異步的同步假設

它們之間的關系很基本且非常直觀的，但需要深入研究一些術語。我希望在這里可以清楚地對直覺予以闡明。

理論上的合理性

讓我們簡單講一下同步假設——它們是用于思考分布式系統中通信的通用框架，且以難以理解而著稱。

動態 | 美國國土安全部獎勵區塊鏈創業公司20萬美元，用于開發證書管理解決方案:據The Block消息，美國國土安全部(DHS)向區塊鏈創業公司Digital Bazaar獎勵近20萬美元，用于建立一個證書管理解決方案。DHS表示，目前頒發、驗證和驗證大量許可證和證書的流程通常是紙質的，不利于數據交換，而且容易丟失、偽造和偽造。它補充說，使用區塊鏈技術將這些過程數字化有助于增強安全性、確保互操作性和防止偽造和假冒。因此，Digital Bazaar將致力于一個名為“可互操作的企業身份和憑據生命周期管理”的項目，以幫助DHS改進其流程。[2019/11/15]

將分布式系統視為一種消息傳遞協議，盡管通信基礎設施中出現故障或惡意對手，它仍需要工作，然后，我們可以定義在系統停止工作之前這些故障的嚴重程度。這正是同步假設的目標。

動態 | 零售巨頭目標正在研究基于區塊鏈的供應鏈管理解決方案:據CoinDesk 6月10日消息，零售巨頭Target正致力于區塊鏈驅動的供應鏈管理解決方案。根據該公司自己的企業博客，它最近開放該項目作為供應商認證的區塊鏈解決方案，稱為ConsenSource。它還承諾支持Hyperledger Grid項目——一個供應鏈框架，參與者包括Target的供應商之一Cargill以及Intel和Bitwise IO。Target一直在研究這項技術，并試圖弄清楚哪些數據可以在分布式分類賬上共享。[2019/6/10]

另一方面，在「異步」假設下運行的系統，默認假設網絡/對手可能將消息延遲任何時間。

后者網絡更強大。就是說，一個系統可以更好地處理環境帶入的不確定性。還有一些「中間地帶」假設，通常稱為「部分同步」，但在這里沒有必要定義。

動態 | Block.One新游戲將使編碼過程更容易理解:據cryptodaily消息，Block.One透露了一款新的視頻游戲，旨在增加積極參與網絡工作的EOS開發人員的數量，該游戲被稱為元素戰斗，使EOS.IO編碼過程更容易理解。游戲教程有不同的階段，供開發人員學習在EOS.IO上構建分散式應用程序所需的每個步驟。這包括如何編寫EOS智能合約，游戲邏輯驗證和編程人工智能代碼的一般指南。Block.One表示，它是新想法的一部分，以增加網絡上的編程社區。[2018/10/26]

這與跨鏈通信有什么關系？好吧，上述論文表明，如果你有一個實現異步跨鏈通信的系統，你可以用它來解決一個叫做「公平交換」的老問題。

我們從一篇?更老的論文?中了解到，沒有可信第三方就不可能進行異步公平交換。

以太坊基金會顧問：SEC對數字貨幣缺乏理解 ETH肯定超越BTC:以太坊基金會顧問William Mougayar日前表示，監管機構缺乏對數字貨幣的基本理解。在試圖規范數字貨幣的舉措中，美國證券交易委員會對該行業的核心本質缺乏了解，而只是試圖采用一種通用方法。另外，Mougayar還表示ETH絕對會超越BTC，因為它擁有開發商，初創企業和風險投資的最大生態系統以及各種支持。目前數字貨幣正在被濫用，但數字貨幣不應只是作為投機工具而被使用，而是應該將其用于真正的目的。他指出ETH有53%的交易都基于智能合約，已經不僅僅是一種貨幣，而更是一種效用。[2018/5/19]

因此，沒有可信第三方就不可能進行異步跨鏈通信。我們只能通過對系統進行更嚴格的同步假設，來放棄對可信第三方的需求。

理論->現實

到目前為止，這一切都只是停留在理論的紙面上。讓我們談談真正的系統。從上一節中，我們知道要在兩個鏈之間傳遞消息，要么：

無法假設一個完全異步的系統

或需要一個可信第三方

這里到底需要怎樣的權衡取舍？將需要可信第三方的系統與需要更強同步假設的系統進行比較，可能會有所幫助。

可信第三方似乎很好理解。可信第三方只是存在于兩條鏈之間的「低安全性/去中心化」中間人。而它們橋接的兩條鏈依賴于與兩條鏈無關的一個驗證人集，這類跨鏈系統就是一個例子。

更強的同步假設表現為重試邏輯或超時之類。哈希時間鎖定合約(HTLC)是一個說明性示例。幾年前，HTLC被認為是跨鏈通信的重要原語。在HTLC中，更強的同步假設表現為必要的重試邏輯或?自由選項問題。

在上一節中，我指出具有最小同步假設的系統更擅長處理環境中的不確定性。在HTLC之類的情況下，如果有強大的經濟動機使通信失敗，則通信可能就會失敗。就像做市商想要阻止或延遲價值轉移，因為他們在兩條鏈上都持有部分資產。

環境中足夠強大的經濟激勵可能會使通信出現故障。

最后一點對于需要可信第三方的系統來說是正確的！在這種情況下，需要信任可信第三方有足夠經濟激勵來維護「橋」的完整性。不同之處在于阻止通信的經濟動機具體如何表達。

我相信這里有一種自然的二元性。您要么必須信任安全性較低的「中間人」，要么需要信任通信不會中斷。

如果跨鏈通信引入了利潤足夠多的礦工可提取價值，無論上述兩種情況的哪一種，通信都可能失敗！要么是因為可信第三方腐敗，要么是有足夠大的做市商讓它失敗。

實例

現代跨鏈通信系統在這種權衡取舍中會如何分布？有?更好的文章?對所有系統進行了分類，我在本文中只展示幾個說明性的例子。

Connext的nxtp?是跨鏈系統的經典例子，它增加了更強的同步假設。一旦用戶完成與路由器的協商，就會有一個兩階段的準備/完成機制來完成「橋」兩端的適當交易。如果通信未在超時內發生，則它不會發生。

另一方面，Solana?和以太坊之間的?蟲洞橋引入了可信第三方。兩條鏈之間存在的「監護人」驗證器集需要對轉移進行2/3多數證明，才能對交易放行。如果驗證器集合已損壞或集體表決不希望傳輸通過，轉移則不會發生。

需要強調的一件事是，這兩種方法都不具備絕對的優勢。權衡任一方的系統都會在營銷材料宣稱他們正在做出「正確」的權衡，但如前所述，兩種權衡都意味著這些系統存在可能失敗的方式。

還有一些系統使其中一種權衡顯得不那么明顯。我最喜歡的例子是用于快速提款的?OptimismDAI橋。這里的可信第三方是?Maker?DAO本身！用戶要求DAO提供DAI流動性，從而為提議的fDAI資產提供完整性保障。

將DAO視為可信第三方有點奇怪，但如果我們認為任何安全性弱于鏈通信的東西都是「可信的」，那么DAO可以滿足這個目的！我個人很高興看到更多DAO扮演可信第三方的角色，以促進跨鏈通信。

任重道遠

未來看起來是屬于多鏈的世界，促進鏈之間的交流，那些做好準備的人將迎來真正的機會。對于我們使用這些新系統的人來說，了解他們正在做出的權衡很重要。

在這篇文章中，我研究了增強同步假設和可信第三方之間的一個基本權衡。鏈之間的界限對我來說非常有趣，所以我將在未來深入研究其中的其他因素。

如果您對這些內容感興趣，請隨時與我們聯系！我喜歡更深入地探索未知。

撰文：LakshmanSankar，就職于以太坊基金會，從事生態開發和研究編譯：PerryWang

感謝與?AlexObadia?和?VaibhavChellani?的對話，對本文有很大啟發，并感謝他們兩人對本文內容編輯的貢獻。

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