跨鏈賽道研報：LayerZero全鏈互操作協議憑什么估值30億美金(上）_ZER:NetZero

前言

短短?1?年的時間，全鏈互操作性協議?LayerZero?他再次以30億美元的估值籌集了1.2億美元，是上次估值的三倍，投資者包括a16z,?ChristiesInc?和紅杉資本等。

全文研報一萬字，將全面梳理跨鏈賽道的主流模式、layerZero?的技術原理、詳解跨鏈生命周期、綜合分析其協議優缺。

本文系上篇，重在講述?LayerZero?的技術方案以及評價其優缺點。

1、LayerZero?技術原理

1.1、概述

LayerZero是一個提供無需信任的跨鏈通訊協議。它的本質是利用了輕節點的技術原理，設計了超輕節點的機制，通過中繼者和預言機將中間的置信環節一分為二，從而以更低的費用換取更好的安全性

注意，LayerZero?主打的不是資產跨鏈，而是更上層的消息跨鏈，作為底層協議與資產跨鏈的應用層是個包含關系，更具體的資產跨鏈是同樣由?LayerzeroLabs?開發的?Stargate。

1.2、什么是輕節點？

跨鏈之間的通訊環節主要是通過外部驗證或鏈上輕節點來完成。首先輕節點是一種節點運作模式，同樣的還有全節點歸檔節點。同一個鏈的不同節點則是該鏈信息的刪減版，輕節點只保存歷史所有區塊頭，并不存儲區塊內的具體交易信息。

有了區塊頭的多個MerkleRoot就可以借助默克爾樹驗證來確定一筆交易是否真實存在于這個區塊。

以太坊的?EVM?虛擬機架構圖來自官方?GITHUB

通過輕節點上鏈運行驗證的收益是，完全剔除了公證人的外部角色干擾，依據鏈本身的安全性實現高度的去中心化從而更安全。

Arbitrum發布官方跨鏈橋更新:7月27日消息，以太坊Layer2網絡Arbitrum發布官方跨鏈橋更新。用戶現可在跨鏈資產后實時查看資金到賬的等待時間。目前，該官方跨鏈橋適用于Arbitrum One、Arbitrum Rollup Rinkeby測試網和Arbitrum Rollup Nitro測試網。[2022/7/27 2:40:28]

但這樣一來跨鏈成本將會高的無以復加，最終都將分散到跨鏈需求的用戶上。筆者曾經在?NFT?存儲元數據估算按?KB?為單位的成本。

可拓展閱讀：你買的?NFT?到底是什么？

1.2、什么是超輕節點？

超輕節點Ultra-LightNode(ULN)其實很簡單，對比輕節點而言，超輕節點會執行與鏈上輕節點相同的驗證，但不是按順序保留所有塊頭，它們由分散的預言機按需流式傳輸。

其收益便是，不依賴輕節點從頭開始的區塊頭數據流。

其代價則是，缺乏歷史順序數據流，那一旦預言機和中繼者同時作惡即可通過驗證，讓導致惡意的信息被執行。

一定程度安全性的損失對應極大程度成本的降低，孰是孰非就看大家基于自身場景如何權衡了，參考?lens?這樣社交協議的設計，社交關注的信息的價值不會太大，那么在做好應用層隔離的情況下樂觀的做元交易，樂觀的先執行后追溯也十分可取。

2、LayerZero?的跨鏈核心角色

在下圖的?LayerZero?官方白皮書中，綠色的部分便是承擔兩條鏈之間信息傳遞的關鍵角色，分別是?Oracle?和?Relayer。

LayerZero?官方白皮書來自官網

跨鏈流動性聚合協議Via Protocol新增支持Optimism:3月24日消息，跨鏈流動性聚合協議Via Protocol宣布新增支持Optimism，當前支持的代幣包括USDT、USDC、ETH以及Synthetix生態的SNX、sUSD、sETH、LYRA、THALES等資產。[2022/3/24 14:15:17]

2.1、Oracle?和?Relayer?的定位

簡單來說，Oracle的主要作用是讓目標鏈上的合約知道什么時候驗證和驗證的答案是什么。而?Relayer則負責提供驗證交易所需的證明過程以及跨鏈信息的具體內容。

筆者在上篇?4337?的研報中也有提及，目前?4337?合約還需要接入鏈下的預言機價格服務，才能真正實現多幣種支付交易手續費的功能：

拓展閱讀以太坊賬號抽象?ERC?4337?的過審方案解讀

總之，Oracle?就是?LayerZero?跨鏈中的公證人角色，可能是出于這樣的作惡動機評估，預言機的安全性幾乎等同于鏈上?Defi?的價值，太多的借貸產品依賴預言機提供價格，如果他愿意作惡，那么有更高收益率的事情可以做。

2.2、Oracle?和?Relayer?的分工

預言機的作用是：將源頭鏈上跨鏈請求所在的Blockhash和BlockReceiptsroot傳遞到目標鏈上。

Blockhash區塊哈希，告知目標鏈上的合約哪個區塊里有用戶的跨鏈請求。

BlockReceiptsroot是為了用來驗證交易中繼器傳遞的消息。

中繼器的作用是：將跨鏈消息所在的Receipt和MerkleProof所需的路徑信息傳遞到目標鏈上的合約用以驗證。

Nervos跨鏈橋Force Bridge已經支持與BSC的跨鏈資產互跨:據官方消息，Nervos上的跨鏈橋Force Bridge已經支持BSC與Nervos兩條鏈之間的資產互跨。1月13日上午9點，Nervos首個去中心化交易平臺YokaiSwap將啟動BNB的ILO。另外，YokaiSwap將于1月15日上線YOK/BNB、CKB/BNB流動性挖礦。[2022/1/12 8:44:29]

其中?Receipt收據是指交易回執信息，其中主要包含著交易執行結果、交易哈希和交易事件日志。

交易執行結果：源鏈上交易本身是否成功。

交易哈希：每一筆交易的全局唯一哈希。

交易事件日志：理解成跨鏈信息的具體內容。

這里的路徑信息就是下圖的紅色箭頭，比如將中繼者依次將L2->Hash0-0->Hash1?信息告訴鏈上節點后。比對預言機給出的?TopHash，以及基于中繼者給出的信息合約進行二次計算后一致則說明中繼者是正確的。

2.3、LayerZero?的跨鏈生命周期

在理解了中間區域跨鏈角色的工作后，咱們來從?ChainA?跨一筆交易到?ChainB?吧。下圖中左右兩個框均是與在各自鏈上端點合約交互。

LayerZero?官方白皮書來自官網

整體流程概述如下：

一個交易從用戶應用程序啟動一個交易開始。然后，通過預言機和中繼器在?LayerZero?端點的協助下，將這個交易分解成多個部分。一旦預言機和中繼器在目標鏈上發送各自的信息，并且?LayerZeroEndpoint驗證了信息的正確性，消息就會被轉化并在目標鏈上執行。

Fruition Finance將通過Oracle提供跨鏈借貸:去中心化金融借貸協議Fruition Finance推出一個新區塊鏈算法驅動的DEFI信用貸協議，該協議可依托Okex交易生態和高性能公鏈，避免網絡擁堵和高昂的手續費；同時具有更智能化的Oracle支持和以太坊跨鏈生態，能夠支撐更大規模、更廣泛的普惠數字貨幣市場，并在DeFi生態系統中實現更多互操作性的最新舉措。

Fruition Finance支持多種Oracle方式，包括去中心化聚合喂價、可信實體API喂價，具備避免單點、M-N報告、Twap等機制，能夠更好的適應Oracle鏈接方式。存款者通過將加密貨幣存入流動池提供流動性并獲得利息收入；同時，在同一流動池中，貸款者可以通過注入抵押品來借入加密貨幣，并支付一定的利息費用。[2021/4/5 19:46:07]

展開詳細步驟如下：

步驟?1?：用戶應用程序?UALayerZero的通信器發送請求，包括交易標識符?t、從A到B轉移的數據、或指向ChainB上用戶應用程序智能合約的標識符或者中繼器(relayer_args)等交易信息。

步驟?2?：通信器將這些數據以LayerZero數據包的形式發送給驗證器

步驟?3?：驗證器將交易標識符和鏈B上智能合約的標識符等發送給網絡層。網絡層的工作也被觸發，有待傳遞的信息需要通過?oracle?將源鏈?A?的區塊頭發送到目標鏈?B。

步驟?4?：驗證器將此信息轉發給中繼器。中繼器被通知后則取交易證明鏈下存儲，并將其發送到?ChainB，chainB?的端點亦可發起申請要求獲取指定塊哈希的結果(第?10?步)。

聲音 | UNI創始人Sunny：UNI搭建了UNI主鏈和Phoenix跨鏈系統解決跨鏈資產交易難題:12月18日，499Block Korea Award Night在韓國首爾江南區的Merry Garden舉辦，UNI創始人Sunny在發布會上表示，UNI搭建了UNI 主鏈和 Phoenix 跨鏈系統為平行鏈提供更多的個性化，實現跨鏈原子交換等“跨鏈閃兌”，解決跨鏈資產交易難題。其次 Uni 生態系統完善跨鏈接口服務系統 Phoenix 具有多種功能模塊，方便第三方通過SDK 和API的形式實現了跨鏈共識，調用主鏈服務，降低多鏈DAPP的開發難度。而UNI首次將SGX硬件同態加密技術引入到跨鏈中，提供跨鏈切換場景的流暢體驗，解決多鏈管理不便的痛點及提升資產跨鏈流動性。[2019/12/20]

步驟?5?：網絡層將?ChainB?上智能合約的標識符和交易塊的塊?ID?一起發送給預言機。當預言機被通知則獲取?ChainA?上當前塊的塊頭并將其發送到?ChainB。

可以看到這時候其實?6、?7、?8、?10、?11?的部分都內嵌在中繼器和預言機的環節執行了。

步驟?9?：網絡層將獲取到的區塊哈希發送到驗證器。

步驟?12?：驗證器通過查看網絡層存儲的交易證明和塊頭來確保交易有效且已提交。如果塊頭和交易證明匹配，則將交易信息發送到通信器。

步驟?13?：通信器將信息轉發送到?ChainB?上的用戶應用程序中，執行任意功能。

整體跨鏈是在源鏈上執行首筆交易的時候收取的?Gas?手續費，到了目標鏈上則是對應?3?筆，構成是中繼器預言機LayerZero:Executor。?

3、如何評價?LayerZero?協議的優缺點

3.1、依賴預言機就很危險嗎？

如果只有一個?relayer?或者一個預言機那可能確實有危險，但是目前?layerZero?實現的是任何應用均可自定義自己的?relayer?乃至于選擇不同的預言機來支持自己的系統。

哪怕部分?relayer?宕機或者處于某種目的不工作、錯誤工作，在逐步的市場競爭中，會形成多對多的選擇格局，在各自的博弈間會雷同礦工機制一樣形成去中心化的互相監督。

即使預言機1?和中繼器A?惡意勾結，這也是一個孤立的風險，因為只有同時使用了預言機1?作為預言機和中繼器A?作為信息的應用程序將受到影響。

并且?LayerZero?只是最底層的傳遞信息的機制，至于信息傳遞后，上層應用如何使用則是可以單獨定義和做安全加固的。對于協議本身而言他并不存儲資金，也不存儲數據，這會降低他本身受到攻擊的可能性。

因此，由于資金是分散，讓黑客攻擊成本變得更高回報更小。

目前，LayerZero?已經經過?30?多個版本的正式審核，包括?Quantstamp、Zokyo、Zellic?和?TrailofBits?等等。此外，他當前通過?ImmuneFi?主持?1500?萬美元的漏洞賞金，這是整個行業最大的實時漏洞賞金計劃！，迄今為止?LayerZero已向已進行披露的白帽子獎勵近100萬美元。

3.2、對比協議層跨鏈產品的優勢

同前文的結論一致，極低的跨鏈安全性驗證成本是一大亮點，同樣損失的則是高度信賴預言機的安全性，在拋除安全性因素之外，通用性以及對于開發者極低的協議接入成本是筆者看到的一大隱形優勢。

更強的通用拓展性

在如今在協議層跨鏈的，還有?Cosmos生態的IBC協議以及波卡生態的XCMP跨鏈協議，之所以說他們在拓展性上有局限是指，對于以太坊驗證其他公鏈的交易，則必須在以太坊上部署對應的輕節點。這樣高昂的Gas成本導致眾多EVM兼容鏈(ETH/BSC/Polygon/L2等等）很難對IBC協議進行支持，大大限制了IBC協議的通用性，因此目前其依然只能在相對小眾的Cosmos生態鏈之間運行。

更低的開發者接入復雜度

從一開始底層協議的工作量就是放在極簡的合約接入設計上，而消息跨鏈的需求場景上限極高，比如跨鏈借貸、收益聚合和交易只是開始。因為便捷好開發，所以協議目前已經在30多個鏈上?Dapp傳遞了超過數百萬條消息，并且其上的應用橋等已經鎖定了超過70億美元的總價值。

解除多鏈碎片化的兼容性

前面提及的鎖定鑄造模式中，生成的包裝代幣，便是一種對多鏈資金的碎片化現象，而?LayerZero使用非封裝資產方式、可以支持EVM和非EVM、統一的流動性層，以及在資產跨鏈時能夠將原鏈兌換、橋接、目標鏈兌換、質押等復雜的交易捆綁起來。

3.3、總結

跨鏈方案解讀：https://research.web3?caff.com/zh/archives/7592?

跨鏈是多鏈格局下的重要投資賽道之一，未來確定性高，商業模式清晰，在市場仍未成熟的階段已有高額營收，作為通信協議內嵌到各類?Dapp?的基礎代碼內，協議本身也就成為樂高積木中最下盤之一。

上篇是?LayerZero?的技術方案實現與優缺。

下篇則進一步會展開?LZ?在市場的狀況對比，全面評價主流各大跨鏈模式，已投稿在Web3?Caff?平臺的?research?頻道。

閱讀原文:https://research.web3?caff.com/zh/archives/7592?

附錄資料

https://medium.com/layerzero-official/layerzero-an-omnichain-interoperability-protocol-b?4?3d?2?ae?975?b?6?

https://blog.li.fi/layerzero-a-deep-dive-6?a?46555967?f?5?

https://layerzero.gitbook.io/docs/

https://github.com/LayerZero-Labs/Audits/tree/main/audits

https://blog.li.fi/navigating-arbitrary-messaging-bridges-a-comparison-framework-8720?f?302?e?2?aa

https://web3?caff.com/zh/archives/37040?

https://foresightnews.pro/article/detail/1322?

https://mp.weixin.qq.com/s/Ji-3?XKfquPlP?7?upnUWEaHQ

https://stargate.finance/overview

https://blog.ethereum.org/2015/11/15/merkling-in-ethereum

https://layerzero.network/pdf/LayerZero_Whitepaper_Release.pdf

https://github.com/LayerZero-Labs

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