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。
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。
Arthur Hayes地址将137枚ETH跨链兑换成USDT，并向币安转移31.1万枚USDT:金色财经报道，PeckShield监测数据显示，标记为Arthur Hayes的地址从Arbitrum桥接137枚ETH，并将其兑换为超过22.36万枚USDT，并在过去5小时内向币安转移31.1万枚USDT。[2023/2/28 12:33:50]
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
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
Web3社交网络 DeSo推出跨链筹款平台“OpenFund”:金色财经报道，Web3 社交网络 DeSo 宣布推出跨链筹款平台“OpenFund”，帮助企业家使用可交易 Token 在由 DeSo 区块链支持的链上订单簿交易平台上进行融资，目前支持的 Token 包括比特币、以太坊、SOL、DeSo 和 USDC。DeSo 还将为 Openfund 提供独特的社交功能，包括链上配置文件和链上社交图谱，让加密项目发起融资向创建社交媒体帐户一样简单。（globenewswire）[2023/1/11 11:05:08]
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?ERC?4337?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
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。
跨链互操作协议 Wormhole 已集成 Injective:12月16日消息，Cosmos 生态智能合约平台 Injective 官方发文称，跨链互操作协议 Wormhole 现已集成 Injective，标志着 Solana、Klaytn、Algorand 和 Aptos 等链上资产将能够进入 Cosmos IBC 生态系统。[2022/12/16 21:48:43]
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。
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：
IOST跨链转接桥进入最终测试阶段，打通支持全球商业级别的多链生态:据IOST官方消息，2021年IOST将跨链打通Polkadot生态，目前跨链转接桥进入最后测试阶段，大部分功能已经通过Polkadot测试网络环境的测试。
IOST跨链转接桥基于Polkadot完成，将支持IOST链上资产与其他链之间的转移，整个技术方案包括三部分：IOST跨链资产合约，中继网关，Polkdot平行链。
IOST跨链转接桥正式完成后，IOST的DApp可以与 Polkadot桥接，连接到其他区块链网络平台，不必迁移智能合约，用户也无需进行繁琐操作[2021/3/5 18:18:30]
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?LayerZeroEndpoint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)。
跨链DeFi协议RioDeFi为其借贷平台集成Chainlink预言机服务:12月2日，Chainlink官方宣布，跨链DeFi协议RioDeFi已集成Chainlink预言机服务，为其即将推出的贷款平台提供喂价服务。[2020/12/2 22:54:25]
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
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?TrailofBits?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.web3?caff.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Web3?Caff?平台的?research?频道。
阅读原文:https://research.web3?caff.com/zh/archives/7592?
附录资料
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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