ZERO:跨链赛道研报：LayerZero全链互操作协议凭什么估值30亿美金(上）

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。

跨链 DEX O3 Interchange 启动公测，支持多条公链及二层网络:6月9日消息，O3 Labs 宣布跨链 DEX O3 Interchange 启动公测，将首先支持以太坊、BNB Chain、Polygon、Arbitrum、Fantom、Gnosis、 Optimism 上所支持的任意主流和长尾资产之间的跨链交易。此外，O3 Interchange 还支持通过 Gas Staition 交易所支持的网络上的原生 Gas 代币。[2022/6/9 4:13:45]

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

Cardano跨链桥Converter Bridge将启动公测，计划于4月18日上线主网:3月28日消息，Cardano跨链桥Converter Bridge将于3月29日2:00（UTC+8）启动最后一轮公测，用户可在公测中通过Converter Bridge在以太坊和Cardano测试网上转移资产。在测试三周后，Converter Bridge将于4月18日上线主网。[2022/3/28 14:22:41]

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

跨链协议 deBridge 完成550万美元种子轮融资:金色财经报道，跨链协议 deBridge 在 ParaFi Capital 领投的种子轮融资中获得 550 万美元，参与本轮融资的还有 Animoca Brands、火币风投、Lemniscap、Crypto.com Capital、MGNR、IOSG、Fundamental Labs 和 bitScale 等投资者。该项目团队表示，为了实现不同协议之间更大的可扩展性和互连性，项目治理选举出一个独立的预言机网络，并通过智能合约进行管理。[2021/9/7 23:07:29]

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。

HyperGraph跨链桥正式上线:据官方消息，为了方便用户和合作项目，HyperGraph正式推出了跨链桥，跨链在源链和目标链基于智能合约实现，网关则重用了HyperGraph网络节点，以保证高效与去中心化。经测试，在公链本身不拥堵的情况下，1分钟以内可以完成全部跨链操作，同时也宣布开放基于多链的项目来合作使用。[2021/7/28 1:20:38]

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

ShapeShift实现通过硬件钱包设备提供跨链比特币兑换:据官方消息，总部位于瑞士的加密货币交易所ShapeShift宣布，通过其Web平台上的THORChain和基于以太坊的DEX交易，启用了跨链兑换。这些功能先前已在ShapeShift的移动应用上提供，但基于Web的功能使ETH和ERC-20 DEX可以交易到一系列硬件钱包，如KeepKey，Trezor和Ledger，并启用THORChain在KeepKey硬件钱包和ShapeShift原生软件钱包上进行交易。这些变化将ShapeShift定位为第一个在硬件钱包上提供BTC到ETH交易的加密货币交易所。[2021/4/30 21:13:22]

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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