什么是跨链桥？

Web3 生态系统正日益走向多链化，去中心化应用程序运行在数百种不同的区块链和第二层解决方案上，每种都有自己的隐私和信任机制。鉴于区块链扩展性问题的持续存在，随着更多区块链、第二层和第三层解决方案以及应用程序特定区块链等独立网络的推出，这种模式可能会继续下去，这些网络可以根据特定个人或少数去中心化应用程序的需求进行定制。

然而，区块链之间的通信并非原生特性。因此，区块链互联互通对于多链生态系统实现其全部潜力至关重要。区块链互联互通基于跨链通信协议，这些协议允许智能合约访问来自不同区块链的数据，并向其发送数据。鉴于大量经济活动分散在多个网络中，Web3 需要强大的跨链互操作性解决方案，允许代币和数据在相互连接的区块链网络之间安全无缝地流动，这一点变得越来越明显。

跨链桥是促进代币在源链和目标链之间转移的技术。它是链间无缝互操作性的关键。本教程将讨论跨链桥的定义和类型、设计挑战以及未来的跨链互操作性协议 (CCIP) 如何被开发来克服这些挑战。

Web3 跨链桥的需求

1. 区块链本身并不具备相互交互的能力，并且常常无法跟踪或理解其他网络上发生的事情。由于每个网络在协议设计、货币、编程语言、治理结构、社区等方面都有一套独特的规则，因此链间交互可能很困难。
2. 这种缺乏链间通信的现象限制了 Web3 生态系统的经济活动潜力；在缺乏区块链互操作性的情况下，离散网络本质上反映的是相互分离、不相关的经济体。将区块链视为拥有广阔海洋隔开的独立大陆是理解跨链桥必要性的一种简单方法。
3. A 大陆拥有丰富的自然资源，B 大陆是粮食生产的肥沃土地，C 大陆则拥有蓬勃发展的工业部门和大量才华横溢的手工艺人。通过结合这些大陆的优势，可以实现一个繁荣的世界。
4. 然而，如果这些地区没有通过桥梁、隧道、航运或其他基础设施连接其不同的经济体，它们就无法发挥其才能。A 大陆将没有食物，B 大陆将没有提高粮食生产效率的技术，C 大陆将没有生产最佳商品的资源。
5. 但是，如果我们能够连接这些经济体，所有大陆都将从一个更加互联的世界中受益。这将使每个地区能够专注于其独特的优势，同时通过商业活动利用全球的财富和创造力。同样，通过连接不同的区块链、扩展解决方案和应用程序特定链，生态系统可以从每个区块链生态系统的独特特征中受益。

跨链桥如何运作？

跨链桥是一种去中心化应用程序，允许资产在区块链之间移动。链间桥梁通过促进跨多个区块链的跨链交易来增加货币的效用。由于每个网络在网络设计、货币、编程语言、治理结构、社区等方面都有一套独特的规则，因此链间交互可能很困难。

为了在区块链之间转移代币，代币桥通常会利用跨链消息传递协议。由于许多跨链桥仅提供针对两个区块链的定制化应用程序功能，因此跨链通信协议的用例相对有限。在某些情况下，跨链桥被用于提供更广泛的效用，包括跨链货币市场、跨链去中心化交易所 (DEX) 或更广泛的分布式跨链功能。

跨链桥的类型

三种主要的机制类型为跨链桥提供动力。

1. 锁定和铸造 (Lock and mint)：由于许多跨链桥仅为两个分布式账本提供定制化的应用程序功能，因此跨链通信协议的用例相对有限。另一种方法是在最终链上销毁代币，然后在源链上释放原始代币。
2. 销毁和铸造 (Burn and mint)：在源链上销毁后，类似的本地代币会在最终链上重新打印（铸造）。
3. 锁定和解锁 (Lock and unlock)：在源链上锁定代币后，用户从流动性池在目标链上解锁相同的本地代币。这些类型的跨链桥通常会利用诸如收入分享之类的经济激励措施来吸引双方的流动性。

此外，任意数据传输功能——即传输任何类型数据（而不仅仅是代币）到区块链上的能力——可以与跨链桥集成。这些程序化货币网关将代币桥与可定制的通信集成在一起，并且一旦代币被发送到接收链，就会在接收链上执行智能合约。

可修改的代币网关在完成连接功能后，使得更复杂的跨链通信功能成为可能。数字货币可以在桥接操作完成时进行交易、借贷、投资或存入在最终链上运行的智能合约中。在确认原始区块链状态并将后续操作传输到目标区块链的信任最小化连续统的尺度上，跨链链接也可以根据它们的位置进行分组。总的来说，随着跨链解决方案沿信任最小化方向的频谱前进，它变得更不灵活、更难概括，并且计算成本更高。这些权衡使得用例能够利用所需的最高信任最小化保证。

跨链集成的挑战

1. 没有可信的第三方协助，区块链通信是具有挑战性的。发生在单个区块链上的交互不需要像跨链通信不可避免地需要的那样进行安全、信任或灵活性方面的权衡。
2. 此外，这意味着为了使不同区块链上的智能合约兼容，必须做出安全、信任假设或配置灵活性的固有权衡。对于同一链上的智能合约来说，兼容性不需要进行这些权衡。
3. 考虑到跨链交互存在局限性，为什么不将所有类型的活动都放在一个区块链上呢？有两种方式可以对此做出回应。首先，假设网络的基本原则是去中心化和可信中立。
4. 在这种情况下，单个区块链能够处理的活动数量理论上受到其处理能力、带宽和存储容量的限制。此外，由于不同的数字货币和扩展解决方案针对速度、安全性和去中心化治理等不同属性进行优化，因此需要多个链和扩展解决方案。这些变量的最佳组合很可能是持续讨论的主题。
5. 使用包装代币还是原生代币是与跨链桥相关的一个关键问题。由于一个或多个组织必须承担底层代币的托管责任，包装代币或桥接代币带来了不同类型的安全和信任假设。被包装或桥接的资产反映了原始区块链上的其他资产。
6. Chainlink 储备证明 (Proof of Reserve) 的去中心化验证有助于减轻这些限制。虽然考虑如何验证链上销毁代币以在另一条链上发起发行很重要（如果使用原生代币），但在桥接功能完成后，可以在最终链上成功使用相同的代币。
7. 最终性——即一旦代币在源链上得到妥善承诺，即可在目标链上使用的保证——是在构建跨链桥时需要考虑的另一个因素。如果无法保证最终性，原始链上的反向操作（例如区块重排）可能会对目标链产生不利影响，包括创建无担保的桥接代币。
8. 加密经济系统的韧性取决于其最薄弱攻击向量的强度。即使第二层网络或基础区块链受到保护，不充分的网关也可能使资金面临风险。在保护桥梁时，攻击成本和需要支付的参与者数量是需要考虑的重要因素。
9. 在这种背景下，最大化保护跨链桥在状态验证和将后续交易中继到目标区块链过程中实体的多样性以及/或加密保证的质量，是最大化桥梁安全性的关键组成部分。
10. 正是由于这些复杂性，Web3 领域的大部分漏洞都来自于桥攻击，这使得在开发跨链通信协议时必须优先考虑安全性。

CCIP 如何实现安全的跨链桥接

Chainlink 正在开发跨链互联协议 (CCIP)，这是一个免费的跨链交互框架，集成了任意通信和跨链代币转移，以响应区块链环境中对安全跨链消息传递日益增长的需求。CCIP 旨在通过一个统一的标准接口，在数百个区块链网络之间提供通用连接。此外，CCIP 正在开发与许多其他预言机服务一起使用，以提供高度复杂的跨链智能合约和交互。

模块化代币桥只是 CCIP 预计支持的众多跨链产品之一。它将允许用户以非常安全、可扩展且经济高效的方式在任何类型的区块链网络上传输代币。可编程代币桥的目的是为开发人员提供一个可计算的服务，使他们能够安全地在区块链网络之间转移代币，并在目标链上启动使用桥接代币的可编程操作。

一个全球性的接口，允许将代币转移到任何集成了 Chainlink 的区块链网络（涵盖 EVM 和非 EVM 链），可以提高跨链交互的安全要求，同时还能实现不同类型区块链网络之间的闲置资本的流通。通过多种方法实现更高的安全性，包括基于风险的网络、一个自我维持的网络，该网络通过多个具有已验证链上成就记录的顶尖节点监控分布式预言机计算中的非法活动，以及链下通信 (OCR 2.0) 协议，这是 OCR 1.0 的一个更受欢迎的版本，已经实现了数万亿美元的总价值（TVE）。