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一文解读各个跨链桥工作原理以及其安全考量

分布式资本

“跨链桥使数据和资金能够在区块链之间自由流动，从而在多链世界中发挥不可或缺的作用。然而，在一系列破坏性的黑客攻击之后，这些跨链桥在过去几个月中饱受争议。

8 月 2 日，黑客从以太坊和 Moonbeam 之间的跨链桥 Nomad上窃取了超过 1.9 亿美元。加上这起最新的黑客事件， Defi跨链桥用户已经在不到 12 个月的时间里损失了近 20 亿美元。

本文并不是推荐用哪些桥，而是想陈述事实，以便帮助用户作出明智的选择。在这篇文章中，我们将详细介绍每种跨链桥的优缺点以及他们实际的工作原理。（本文来源于portfolio公司Rhino.fi，Fenbushi Capital翻译，有匪撰稿。原文链接为：https://rhino.fi/blog/rhinolearn-how-do-blockchain-bridges-really-work-and-can-you-trust-them/）

跨链桥如何分类：以传输类型分

1. 锁定&铸造（Lock & Mint）Examples: Polygon official bridge, StarkNet official bridge, Shuttle.

2. 通证发行商燃烧&铸造（Token Issuer Burn & Mint）MakerDao, Arbitrum Teleport.

3. 特定的燃烧&铸造（Specialised Burn & Mint）Hop, Debridge.

4. 原子兑换（Atomic Swap） Stargate.

5. 第三方网络/链（Third Party Networks/Chains）Thorchain.

跨链桥以两种类型进行区分：传输类型以及信任假设型。我们先从传输类型去分。跨链聚合协议Lifi根据传输类型确定了三种主要类型的跨链桥。因为分界线有点模糊，它其实可以分为五种类型。

锁定&铸造

最简单和常见的跨链桥涉及了锁定并铸造通证并进行销毁。下面是工作流程图：

当资产跨链时，来自源链的通证被锁定到跨链桥的智能合约中，然后在目标链上生成新版本，它可以是映射通证&标准通证。

映射通证（wrapped token)：它会和原生通证保持1：1锚定。

标准通证（canonical token)：指的是各个链上流通的原生通证。

这两种通证都以其基础资产完全抵押而铸造完成。当资产跨链回去时，新通证在目标链上被烧毁，原生通证随后在源链上解锁/释放。这个公式非常常见：大多数“官方”的 layer1><layer 1 和 layer 1><layer 2 桥都是这样构建的，包括 Polygon、Arbitrum 和 StarkNet 官方桥。

优点：

100% 的抵押品以支持目标链通证，使规模化成为可能。

缺点:

1.源链上的智能合约易成为黑客的目标，如果源链资金被盗，目标链通证可能一文不值。黑客攻击针对的是持有大量通证的跨链桥智能合约，例如 2022 年 3 月黑客利用 Ronin Bridge 漏洞盗取6亿美元。

2.目标链上的项目和应用程序都依赖于这一个跨链桥，并且在安全性、运行时间、成本等各方面受到跨链桥运营商的牵制。这也被称为“lock in problem”。

3.跨链速度慢——当涉及从 Polygon 到 Ethereum 或从 StarkNet/Ex 到 Ethereum 的跨链时，用户可能还愿意等待几个小时，但对于 Arbitrum 和 Optimism 等OP rollup上的跨链，用户可不愿意等几天。

由通证发行商燃烧&铸造

这种方法略有不同，它通过激励通证发行商来为跨链提供流动性。换句话说，在尝试OP rollup挑战期比较长的时候，通证发行商可以介入，而不是依赖第三方来“提供”流动性。

举例说明，MakerDao Arbitrum Teleporter。MakerDAO使Wormhole在从 Arbitrum 跨链回来Layer1时，用户可以快速获得跨链资产DAI。在这种情况下，MakerDAO 协议通过预言机网络在后台跟踪最终的资金结算。

优点：

这种方法消除了最用户的摩擦成本，同时在预言机网络离线时也通过防欺诈冗余以保证发行商的安全（例如 MakerDao 协议）。

缺点：

如果MakerDao Arbitrum Teleporter被利用，Dao内部（例如MakerDao）产生了坏账，通证发行商需要承担负债的风险。

特定的燃烧&铸造

一些跨链桥协议将“烧毁和铸造”模型与AMM流动性池相结合。该流动性池可以包含两个或更多的资产，其中包括特别铸造的跨链资产。重要的是，就像Lock和mint桥一样，这种模型有助于在Layer2与其他链之进行快速资产跨链以及返回源链。 deBridge Finance 和 HOP 属于这一类。当用户将 ETH 锁定在一层以太坊上时，deBridge 会在 Arbitrum 和其他链上铸造特定的跨链桥通证（例如 deETH）。

就deETH 本身而言，它在 Arbitrum 上的用例不多，因为在该生态上存在更广泛使用的其他 ETH 形态。流动供应商可以将 ETH 和 deETH 的组合存入 DeBridge 流动性池，也可以（在Curve Factory）从跨链桥用户那里获取交易费用和套利机会。然后通过在每条链上铸造特定的跨链桥通证，然后通过 AMM 流动性池来设置/初始化跨链。

当用户想要将 USDC 从一个Layer2跨链到另一个Layer2上时（例如，在 Arbitrum 和 Optimism 之间），用户的 Arbitrum USDC 首先使用 Arbitrum 上的 AMM 池换成 deUSDC，然后 deUSDC 在 Arbitrum 上烧毁并在OP上进行铸造。最后一步是使用 Optimism 上的 AMM 池将 deUSDC 换成 USDC。锁定在 Layer1 跨链桥合约中的 USDC 数量在整个过程中保持不变，这意味着 Arbitrum 和 Optimism 上的 deUSDC 仍然是 100% 抵押并可以完全赎回以太坊锁定的 USDC。

当 AMM 池发生滑点时（当 deUSDC 或 USDC 从池中移除或添加时），外部 LP 通过存入或者提取资金来重新平衡流动性池。相较之下，普通的Lock&mint在赎回抵押品时需要较长的等待期。Hop 桥的工作方式大致相同，并且 Hop 和 DeBridge 都对节点验证者有奖惩制度以保证跨链桥在一定的服务水平协议内运行。

优点：

通过使用AMM池中特定的跨链桥资产作为跨链的中间步骤，可以有效地增加生态内的流动性，同时也可以让LP赚取因为存在滑点而产生的套利收益。

缺点：

这种方法对用户来说成本更高，因为 AMM 流动池没有提供 1:1 的汇率，从而导致有滑点存在。对于将资金存入专门的跨链桥流动性池或持有跨链桥资产（IOU形式）的 LP 也存在风险。

原子兑换

原子兑换桥利用已经跨链到目标链的预先存在的标准/映射通证（例如 USDC），并将这些通证汇集在源链和目标链上的单个资产池中。

当用户使用 Stargate 将 USDC 从 Ethereum 跨链到 Polygon时，将 USDC 存入源链由 Stargate 智能合约控制的 USDC 池，以及从目标链上的 USDC 池中提取。这种方法可以被认为是“左手倒右手”。

在原子兑换桥的基础上，一些桥还在末端添加了自动做市商交易功能，构建了额外的服务。

优点：

用户将不再依赖该跨链桥的安全性来确保目标链上的通证保值。你可以依赖于另一个跨链桥（在非原生通证的情况下），也可以就在目标链上持有原生通证。资产转移也可以非常快速和便宜。

缺点：

由于目标链池需要大量通证以扩展，而通过流动性挖矿来激励通证存入可能成本高昂。当存在大量单向流量时，池也很容易耗尽。

第三方网络/链

可以说，这种传输类型根本不算是跨链桥，而是完全独立的链或网络在充当中间链。当智能合约和消息传递不兼容时（如比特币网络），或者跨链协议需要达成通用化目标时（如跨链通讯），以去中心化的方式进行资产跨链需要第三方网络/链充当记账和中间层。这样的网络依赖于源链和目标链上的阈值签名系统（节点网络），需要激励各个节点以保证诚实。

优点：

第三方网络和链使更多的区块链能够以去中心化的方式进行跨链。

缺点：

这些跨链桥需要部署大量资本，一激励每条链上的节点以保持诚实，二建立流动性池需要不断注入资金。这些系统在架构上也更加复杂，最著名的例子是遭遇三次黑客攻击的 ThorChain。另一个案例是第三方网络 Synapse 在发现其 AMM 池中的异常活动后，在 2021 年底预防了800 万美元的黑客攻击。