前言短短1年的时间，全链互操作性协议LayerZero他再次以30亿美元的估值筹集了1.2亿美元，是上次估值的三倍，投资者包括a16z,ChristiesInc和红杉资本等。全文研报一万字，将全面梳理跨链赛道的主流模式、layerZero的技术原理、详解跨链生命周期、综合分析其协议优缺。本文系上篇，重在讲述LayerZero的技术方案以及评价其优缺点。1、LayerZero技术原理
1.1、概述
LayerZero是一个提供无需信任的跨链通讯协议。它的本质是利用了轻节点的技术原理，设计了超轻节点的机制，通过中继者和预言机将中间的置信环节一分为二，从而以更低的费用换取更好的安全性注意，LayerZero主打的不是资产跨链，而是更上层的消息跨链，作为底层协议与资产跨链的应用层是个包含关系，更具体的资产跨链是同样由LayerzeroLabs开发的Stargate。1.2、什么是轻节点？
跨链之间的通讯环节主要是通过外部验证或链上轻节点来完成。首先轻节点是一种节点运作模式，同样的还有全节点归档节点。同一个链的不同节点则是该链信息的删减版，轻节点只保存历史所有区块头，并不存储区块内的具体交易信息。有了区块头的多个MerkleRoot就可以借助默克尔树验证来确定一笔交易是否真实存在于这个区块。
Multichain支持跨链至zkSync Era，跨链交易额破两百万美元:金色财经报道，据官方推特，跨链路由协议Multichain 宣布支持USDC、ETH等资产跨链至zkSync Era，同时跨入zkSync Era免收手续费，仅收取$0.9Gas Fee。
当前，使用Multichain路由跨入zkSync Era的交易数已达3500多笔，跨链总额破两百万美元。[2023/3/28 13:30:55]
以太坊的EVM虚拟机架构图来自官方GITHUB通过轻节点上链运行验证的收益是，完全剔除了公证人的外部角色干扰，依据链本身的安全性实现高度的去中心化从而更安全。但这样一来跨链成本将会高的无以复加，最终都将分散到跨链需求的用户上。笔者曾经在NFT存储元数据估算按KB为单位的成本。可拓展阅读：你买的NFT到底是什么？1.2、什么是超轻节点？
超轻节点Ultra-LightNode(ULN)其实很简单，对比轻节点而言，超轻节点会执行与链上轻节点相同的验证，但不是按顺序保留所有块头，它们由分散的预言机按需流式传输。其收益便是，不依赖轻节点从头开始的区块头数据流。其代价则是，缺乏历史顺序数据流，那一旦预言机和中继者同时作恶即可通过验证，让导致恶意的信息被执行。一定程度安全性的损失对应极大程度成本的降低，孰是孰非就看大家基于自身场景如何权衡了，参考lens这样社交协议的设计，社交关注的信息的价值不会太大，那么在做好应用层隔离的情况下乐观的做元交易，乐观的先执行后追溯也十分可取。2、LayerZero的跨链核心角色
Celer推出的跨链支付网络cBridge宣布支持dForce:1月30日消息，由Celer Network推出的跨链支付网络cBridge宣布支持开放式金融及货币协议平台dForce。用户现可通过cBridge在以太坊、BSC、Arbitrum及Optimism之间进行对DF和USX的高速低成本跨链桥接。此外，Celer表示Celer跨链消息框架 (Celer IM) 将很快上线主网，Celer和dForce将基于Celer IM达成更多合作，这意味着dForce用户将无需手动切换多个区块链进行复杂交互，就可以通过Celer IM一键享受其他DeFi生态上的流动性和应用。[2022/1/30 9:22:44]
在下图的LayerZero官方白皮书中，绿色的部分便是承担两条链之间信息传递的关键角色，分别是Oracle和Relayer。
LayerZero官方白皮书来自官网2.1、Oracle和Relayer的定位
简单来说，Oracle的主要作用是让目标链上的合约知道什么时候验证和验证的答案是什么。而Relayer则负责提供验证交易所需的证明过程以及跨链信息的具体内容。笔者在上篇4337的研报中也有提及，目前4337合约还需要接入链下的预言机价格服务，才能真正实现多币种支付交易手续费的功能：拓展阅读以太坊账号抽象ERC4337的过审方案解读总之，Oracle就是LayerZero跨链中的公证人角色，可能是出于这样的作恶动机评估，预言机的安全性几乎等同于链上Defi的价值，太多的借贷产品依赖预言机提供价格，如果他愿意作恶，那么有更高收益率的事情可以做。2.2、Oracle和Relayer的分工
去中心化跨链交易协议Anyswap多链路由v3版遭攻击，跨链资金池损失约800万美元:据官方消息，去中心化跨链交易协议Anyswap宣布，Anyswap多链路由v3版在北京时间7月11日早上4点遭到攻击，v3跨链资金池受影响，损失240万USDC和550万MIM，总计约800万美元。Anyswap团队称，Anyswapv1和v2版本不受该攻击影响，跨链桥未受影响，Anyswap团队将赔偿该损失，v3跨链资金性池重新注入流动性之后，用户可以从中提款。[2021/7/12 0:43:53]
预言机的作用是：将源头链上跨链请求所在的Blockhash和BlockReceiptsroot传递到目标链上。Blockhash区块哈希，告知目标链上的合约哪个区块里有用户的跨链请求。BlockReceiptsroot是为了用来验证交易中继器传递的消息。中继器的作用是：将跨链消息所在的Receipt和MerkleProof所需的路径信息传递到目标链上的合约用以验证。其中Receipt收据是指交易回执信息，其中主要包含着交易执行结果、交易哈希和交易事件日志。交易执行结果：源链上交易本身是否成功。交易哈希：每一笔交易的全局唯一哈希。交易事件日志：理解成跨链信息的具体内容。这里的路径信息就是下图的红色箭头，比如将中继者依次将L2->Hash0-0->Hash1信息告诉链上节点后。比对预言机给出的TopHash，以及基于中继者给出的信息合约进行二次计算后一致则说明中继者是正确的。
NULS生态跨链项目NerveNetwork登录CircleSwap:1月12日消息，NULS生态跨链项目NerveNetwork与火币生态链Heco轻社交DeFi协议CircleSwap达成合作，并将于1月13日在CircleSwap建立NVT/HT交易对。NULS也将于CircleSwap同步开启NULS/HT交易。
NerveNetwork是基于NULS底层搭建的异构跨链项目，目前已实现Heco、BSC、ETH、NULS等主流资产跨链互通。
NULS致力于提供可定制的区块链基础设施，已登录币安，Okex，火币等交易所
CircleSwap是专注于火币生态链Heco的“圈子”+“交易”轻社交去中心化DeFi平台，平台代币CIR已登录Gate.io与MXC。[2021/1/12 15:59:55]
2.3、LayerZero的跨链生命周期
在理解了中间区域跨链角色的工作后，咱们来从ChainA跨一笔交易到ChainB吧。下图中左右两个框均是与在各自链上端点合约交互。
LayerZero官方白皮书来自官网整体流程概述如下：一个交易从用户应用程序启动一个交易开始。然后，通过预言机和中继器在LayerZero端点的协助下，将这个交易分解成多个部分。一旦预言机和中继器在目标链上发送各自的信息，并且LayerZero\nEndpoint验证了信息的正确性，消息就会被转化并在目标链上执行。展开详细步骤如下：步骤1：用户应用程序UALayerZero的通信器发送请求，包括交易标识符t、从A到B\n转移的数据、或指向ChainB上用户应用程序智能合约的标识符或者中继器(relayer_args)等交易信息。步骤2：通信器将这些数据以LayerZero数据包的形式发送给验证器步骤3：验证器将交易标识符和链B上智能合约的标识符等发送给网络层。网络层的工作也被触发，有待传递的信息需要通过oracle将源链A的区块头发送到目标链B。步骤4：验证器将此信息转发给中继器。中继器被通知后则取交易证明链下存储，并将其发送到ChainB，chainB的端点亦可发起申请要求获取指定块哈希的结果(第10步)。步骤5：网络层将ChainB上智能合约的标识符和交易块的块ID一起发送给预言机。当预言机被通知则获取ChainA上当前块的块头并将其发送到ChainB。可以看到这时候其实6、7、8、10、11的部分都内嵌在中继器和预言机的环节执行了。步骤9：网络层将获取到的区块哈希发送到验证器。步骤12：验证器通过查看网络层存储的交易证明和块头来确保交易有效且已提交。如果块头和交易证明匹配，则将交易信息发送到通信器。步骤13：通信器将信息转发送到ChainB上的用户应用程序中，执行任意功能。整体跨链是在源链上执行首笔交易的时候收取的Gas手续费，到了目标链上则是对应3笔，构成是中继器+预言机+LayerZero:Executor。3、如何评价LayerZero协议的优缺点
HBTC霍比特Elsa：HBTC Chain支持所有主流公链跨链接入 并将采用OpenDex方案:7月7日，HBTC霍比特商务副总裁Elsa Qiu应邀参加波场主办的「波场大航海时代4.0 全球线上发布会」，并做「中心化交易所如何自我颠覆，布局公链是否是未来？」圆桌分享。Elsa称，“HBTC Chain是HBTC霍比特交易平台历时两年自主研发的公链，由全新密码学的跨链技术所构建，定位是做DeFi的基础设施，以轻松实现跨链资产的流通和托管清算。目前HBTC Chain公链处于代码测试审计阶段，并且测试网已经上线了去中心化闪兑和跨链资产映射两个核心功能。
通过HBTC Chain，我们支持所有主流公链的跨链接入，并且这些公链资产可以在HBTC Chain流通与交换。可以把BTC、ETH等主流资产1：1锚定引入任意公链生态圈，实现完整的DeFi生态支持。同时，未来我们会将采用OpenDex方案，让任意社区和交易所都可以非常方便的搭建自己的DEX，从而更好的保障用户资产，提供更高的交易安全性，实现加密货币资产安全可靠的流通以及完整的用户隐私保护。”[2020/7/8]
3.1、依赖预言机就很危险吗？
如果只有一个relayer或者一个预言机那可能确实有危险，但是目前layerZero实现的是任何应用均可自定义自己的relayer乃至于选择不同的预言机来支持自己的系统。哪怕部分relayer宕机或者处于某种目的不工作、错误工作，在逐步的市场竞争中，会形成多对多的选择格局，在各自的博弈间会雷同矿工机制一样形成去中心化的互相监督。即使预言机1和中继器A恶意勾结，这也是一个孤立的风险，因为只有同时使用了预言机1作为预言机和中继器A作为信息的应用程序将受到影响。并且LayerZero只是最底层的传递信息的机制，至于信息传递后，上层应用如何使用则是可以单独定义和做安全加固的。对于协议本身而言他并不存储资金，也不存储数据，这会降低他本身受到攻击的可能性。因此，由于资金是分散，让黑客攻击成本变得更高回报更小。目前，LayerZero已经经过30多个版本的正式审核，包括Quantstamp、Zokyo、Zellic和Trail\nof\nBits等等。此外，他当前通过ImmuneFi主持1500万美元的漏洞赏金，这是整个行业最大的实时漏洞赏金计划！，迄今为止LayerZero\n已向已进行披露的白帽子奖励近100万美元。3.2、对比协议层跨链产品的优势
同前文的结论一致，极低的跨链安全性验证成本是一大亮点，同样损失的则是高度信赖预言机的安全性，在抛除安全性因素之外，通用性以及对于开发者极低的协议接入成本是笔者看到的一大隐形优势。更强的通用拓展性在如今在协议层跨链的，还有Cosmos生态的IBC协议以及波卡生态的XCMP跨链协议，之所以说他们在拓展性上有局限是指，对于以太坊验证其他公链的交易，则必须在以太坊上部署对应的轻节点。这样高昂的Gas成本导致众多EVM兼容链(ETH/BSC/Polygon/L2等等）很难对IBC协议进行支持，大大限制了IBC协议的通用性，因此目前其依然只能在相对小众的Cosmos生态链之间运行。更低的开发者接入复杂度从一开始底层协议的工作量就是放在极简的合约接入设计上，而消息跨链的需求场景上限极高，比如跨链借贷、收益聚合和交易只是开始。因为便捷好开发，所以协议目前已经在30多个链上Dapp传递了超过数百万条消息，并且其上的应用桥等已经锁定了超过70亿美元的总价值。解除多链碎片化的兼容性前面提及的锁定铸造模式中，生成的包装代币，便是一种对多链资金的碎片化现象，而LayerZero使用非封装资产方式、可以支持EVM和非EVM、统一的流动性层，以及在资产跨链时能够将原链兑换、桥接、目标链兑换、质押等复杂的交易捆绑起来。3.3、总结
跨链方案解读：https://research.web3caff.com/zh/archives/7592跨链是多链格局下的重要投资赛道之一，未来确定性高，商业模式清晰，在市场仍未成熟的阶段已有高额营收，作为通信协议内嵌到各类Dapp的基础代码内，协议本身也就成为乐高积木中最下盘之一。上篇是LayerZero的技术方案实现与优缺。下篇则进一步会展开LZ在市场的状况对比，全面评价主流各大跨链模式，已投稿在Web3Caff平台的research频道。阅读原文:https://research.web3caff.com/zh/archives/7592附录资料https://medium.com/layerzero-official/layerzero-an-omnichain-interoperability-protocol-b43d2ae975b6https://blog.li.fi/layerzero-a-deep-dive-6a46555967f5https://layerzero.gitbook.io/docs/https://github.com/LayerZero-Labs/Audits/tree/main/auditshttps://blog.li.fi/navigating-arbitrary-messaging-bridges-a-comparison-framework-8720f302e2aahttps://web3caff.com/zh/archives/37040https://foresightnews.pro/article/detail/1322https://mp.weixin.qq.com/s/Ji-3XKfquPlP7upnUWEaHQhttps://stargate.finance/overviewhttps://blog.ethereum.org/2015/11/15/merkling-in-ethereumhttps://layerzero.network/pdf/LayerZero_Whitepaper_Release.pdfhttps://github.com/LayerZero-Labs
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