LAYER:从 “桥” 的角度思考Layer 2协议_BTC

-“桥”的安全/威胁模型各有不同-

通过链下协议增强网络可扩展性的方案在密码学货币社区内掀起了一股热潮。这类方案使得绝大多数交易的处理任务可以从Layer1区块链转移到链下系统，从而绕开Layer1区块链的一切费用和延迟问题。

什么是“桥”？

在本文中，我想要讨论一个对所有链下协议来说都很基础的组件。这个组件常常被忽视，但是对于资产安全保护来说至关重要：

“桥”的作用是持有Layer1区块链上的资产，同时在另一个服务上发行它们。它规定了资产托管者以及解锁资产的条件。

简而言之，Layer1区块链连接到其它系统时都会使用“桥”。所有的“桥”都执行相似的操作：

存款。用户可以将资金存到“桥”上，通过“桥”将这笔资产等量映射到另一个系统上。

更新用户余额。“桥”会收到账户余额的更新通知，并将其用于取款流程。

证券日报：比特币突破2万美元之际，大量散户涌入导致多家交易平台陷入卡顿或宕机:12月18日消息，证券日报今日凌晨发文指出：“在区块链媒体们眼中，2万美元是意料中的价格，早在上个月比特币1.9万美元时就已做好了迎接这一时刻的准备。另一端，比特币2万美元刺激了大量个人投资者涌入加密数字币市场。记者了解到，多家加密数字币交易平台由此出现了卡顿或宕机现象。这波由机构资金推动的涨势正在悄然变阵，个人投资者不断加大筹码，市场热度持续攀升。”[2020/12/18 15:37:23]

取款。用户可以通过“桥”将资金提取到Layer1区块链上，同时将另一个系统上的对应余额销毁。

最常见的一类“桥”就是单一组织桥：

-绝大多数密码学货币交易所都是"桥”-

如果我们只考虑“桥”的定义，我们完全可以说密码学货币交易所是一种链下协议。用户可以将资金锁定在该协议内，避免交易时的gas费和网络延迟，最后再将余额提取到Layer1区块链上。

证券日报：“双11”正成为区块链场景应用“练兵场”:11月12日，证劵日报发文指出，今年双11期间，阿里巴巴及京东数科均广泛应用了云计算、区块链、人工智能、大数据等数字科技能力，而以区块链技术为首的新兴技术正在为双11保驾护航。西南财经大学金融学院数字经济研究中心主任陈文对记者表示，目前双11正成为新兴技术的“练兵场”，区块链技术在近两年的双11大促中，正在发挥着重要作用。具体来看将区块链技术应用于电商，一方面，能够解决产品溯源问题，从材料采购、工厂加工、物流运输、商品入库再到发货配送，所有环节数据都在区块链上上链，达到全程来源可追溯以及去向可追踪；另一方面，也可以帮助强化电商平台对于入驻的第三方商家的把控，减少第三方商家的彼此侵权纠纷，以及防止第三方商家恶意刷好评、伪造交易流水问题。（证券日报）[2020/11/12 12:23:25]

除了单一组织桥之外，还有两类依赖于多名托管者的桥：

多组织桥。被锁定的资金托管给一组固定的独立参与方。

密码学经济桥。被锁定的资金托管给一组动态的参与方，具体取决于这些参与方的?资产权重。

需要注意的是，上述三类“桥”，它们在Layer1区块链上都无法验证其对象系统上的账户余额数据是否正确。托管者需要验证每一笔取款是否与其对象系统存在冲突。他们最终决定是否释放资金，以及收款方是谁。

声音 | 证券日报：明年或成区块链应用集中落地年份:\u202812月27日，证券日报刊文“区块链被推上新关注高度 明年或成应用集中落地年份”。文章表示，从投资轮次上看，区块链行业整体还处于初级阶段，融资轮次以天使轮居多。综合多方观点可知，当下，区块链发展尚处于早期阶段，距离成熟应用还有一定距离。但是，这并未能阻止企业的高调入场。券商最新发布的研报认为，在技术和监管两方面已具备规模应用的基础，目前区块链在游戏、医疗、物联网、物流、身份认证等领域都已经出现了许多试验性质的应用案例，预计2020年将成为区块链应用集中落地的一年，联盟链将是主要落地方式。在2020年有望开放众多区块链试验性场景，“区块链+”应用快速渗透，与5G、物联网、AI的结合也将更接地气。[2019/12/27]

侧链和“桥”彼此独立

上文主要讨论的是利用“桥”将用户引导到托管服务上。“桥”还有一个越来越受欢迎的应用场景，即，实现区块链之间的互联。

声音 | 证券日报：全国至少7省市法院构建了区块链电子证据平台:据证券日报消息，目前，电子数据存证作为区块链技术重要应用落地领域，正在逐步被司法系统所认可。全国至少有7个省市法院在司法存证中应用了区块链技术，不仅包括互联网法院，也包括地方传统法院。[2019/6/18]

-"桥"和侧链在安全性上彼此独立-

下面列举了一些现有的“桥”项目：

WBTC：单一组织桥，将BTC转移到以太坊上。

流动网络或RSK：多组织桥，由部署了硬件安全模块的联盟成员将BTC转入/转出其它区块链。

Polygon桥：密码学经济桥，其中，验证者需要凭借不少于总质押量的2/3+1定期就所有Polygon用户的账户余额达成共识，用户可以根据共识将资金提取到以太坊上。。

Rainbow桥：密码学经济桥，其中，桥合约是一个轻客户端，可以验证另一条区块链的状态变化。它不会验证另一条区块链的有效性，资产的安全性最终取决于另一条区块链的持续状态变化。

最重要的是，每个桥都有自己的安全模型，并且独立于区块链网络。我们可以举一个简单的例子WBTC来作进一步阐述：

动态 | 证券日报发布2018年区块链行业焦点盘点:证券日报发布《2018年区块链行业焦点盘点：乱象频发币圈狼藉监管筑篱》文章称，很多人将此轮区块链热潮与20年前的互联网泡沫相比。可以确定的是，区块链“泡沫”一定有，但区块链能否如互联网般改造世界，尚难下定论。监管部门去年以来重拳出击，规范资本市场“炒链”行为，严厉惩治ICO。从中央到地方，掀起防范以“区块链”名义进行非法集资的高潮，不断给区块链“排瘦身”。而瘦身后的区块链也正逐步回归理性——币圈萧条，市场开始重新审视以比特币为代表的加密数字货币的价值与意义；去芜存菁，越来越多的企业沉下心转向技术应用开发；人才成本也挤出“泡沫”，回归同行业正常水平。[2019/1/4]

BitGoTrust负责保管被锁定的BTC，并在以太坊上发行等量的WBTC。以太坊上的智能合约会追踪所有涉及WBTC转账的账户的余额。用户需要相信BitGo会尊重记录在智能合约内的账户余额。

就WBTC而言，我们需要考虑以下几点：

单一托管方。WBTC桥依赖于单一托管方来保证其完整性。托管方可以在以太坊上超额发行WBTC，也可以拒绝退回BTC。

独立的安全模型。以太坊的安全模型独立于比特币。WBTC桥的安全模型则独立于这两个区块链。

将以太坊作为侧链。在实现从比特币到以太坊的跨链时，交易被转移到了链下。

上述三类“桥”的共同点是都不验证侧链的完整性，而且没有在托管方掉线时保护资金的自动应急计划。它们构想了自己的安全模型，而非依赖于其所在的Layer1区块链的安全模型。

慢着。Layer2协议与“桥”又是什么关系？

Layer2的可扩展性承诺是将交易吞吐量从Layer1区块链转移到链下系统。“桥”的作用是保管资产，并将它们映射到另一个系统上。

然而，不同于上文提到的所有“桥”，Layer2协议力图为其保管的资金提供与Layer1区块链同等的安全性，而且它不能依赖一组托管者来保护资金。

这就需要一种全新类型的“桥”：

Layer2桥。资金托管在Layer1区块链上，“桥”必须能够确认Layer2协议没有遭到破坏。遇到最糟糕的情况时，“桥”将自行增强Layer2协议的活性，直到所有资金能够取出为止。

Layer2桥是所有“桥”中最强大的。

Layer2桥不依赖于一组托管者来保护资金的安全性。Layer2桥在释放资金之前必须确保链下系统一切正常。一旦Layer2桥出于任何原因相信链下系统遭到破坏，它完全可以彻底避开另一个网络。

-一些致力于开发Layer2桥、打造全新区块链网络的公司-

这就是为什么Layer2协议如此令人兴奋的原因，以至于上述公司甘愿花费数年时间研究Layer2解决方案。这些公司都在力争率先推出Layer2协议。这场竞赛主要专注于如何实现安全的Layer2桥。

这正是进一步探索“桥”的技术问题和定义的好机会。我们已经明确指出，“桥”必须有办法确定Layer2协议没有遭到破坏。而Layer2协议被破坏的情形可以归结为下面四种：

数据可得性。“桥”如何确保另一个区块链网络的所有数据都是公开可得的，以便用户可以独立重新计算Layer2数据库？

状态转换完整性。我们如何让“桥”相信Layer2网络的所有状态转换是合法且有效的？

取款完整性。当Layer2网络遭到破坏时，“桥”如何保证所有诚实用户都能取回自己的资金？

协议活性。当Layer2协议暂停或掉线时，“桥”如何保证交易依然能够执行？

当然了，上述问题必须得到解决。与此同时，由于桥合约拥有的计算资源比链下系统少得多，桥无法实时重新执行所有交易。否则，它就不是可扩展性解决方案了。

解决上述问题就像是掉进了深不见底的兔子洞，需要面对链上挑战、欺诈证明、有效性证明、将交易数据发布到Layer1区块链等重重问题。

尽管我们的文章不会着重介绍各种解决方案，但是我们要强调：所有解决方案各有不同。一些即将部署的Layer2协议无法满足上述安全性目标。事实上，它们并不能被称为Layer2协议，因为缺少Layer2桥。

“桥”没有对错之分

-?所有"桥"都将帮助我们tothemoon?-

正如本文讨论的那样，总共有四类“桥”。它们可以将资金锁定在一条区块链内，并将其映射到另一个链下系统上。

托管桥。前三类“桥”侧重于确定被锁定的资产由哪些托管者控制。托管者的职责是在允许用户取回托管在“桥”中的资金之前，先验证链下系统是否正确。托管桥假设链下系统的完整性是客户端问题，且托管者拥有足够的算力来处理它。虽然有额外的措施来减少托管者的职责，或引入密码学经济激励来鼓励托管者遵守协议，桥协议无法完全约束托管者。曾经发生过几例桥丢失用户资产的事件，这是因为桥的完整性归根结底还是取决于信任。

Layer2桥。“桥”完全取代了托管者来保管资金，并验证链下系统的完整性。核心问题是，“桥”必须确保链下系统没有遭到破坏。与此同时，它缺少独立验证每笔交易的算力。除了会带来巨大的技术挑战之外，Layer2桥还有着很高的成本。为了让Layer1区块链相信链下系统是合法且完整的，Layer2桥会持续产生经济成本。然而，最终来说会是“桥”成为资金的托管方，而链下系统的运营方则无权托管。

总而言之，用户是否真正关心Layer2桥？我们是否应该将以太坊的安全模型扩展至链下系统？这些问题尚无定论。我认为这四类“桥”将一直存在下去，因为它们在提高用户采用率方面具有重要意义。

我希望每一位用户都能关注“桥”，并思考自己最喜欢的协议采用的是哪一类“桥”。这有助于用户更好地理解自己正在使用的协议是如何保护资金安全的。

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