全链互操作性：读懂LayerZero协议及其首个项目Stargate

2022年3月15日，LayerZero协议宣布主网上线，并发布首个跨链桥应用Stargate，同日0xMaki全职加入LayerZero团队。

LayerZero号称是全链（omnichain）互操作性协议，那么它是怎么实现的以及Stargate情况如何，区块链网络带你一文读懂。

简介

加密原生产品在继续推动区块链生态系统的快速扩张，开发人员的任务是克服这种扩张带来的挑战。随着新区块链的不断涌现，开发人员可以自由地在链上运行符合某特定要求的智能合约应用程序——即吞吐量、安全性、成本和用户受欢迎程度的特定组合。然而，这种扩张的结果是流动性的分散。由于流动性本质上仍然是“有限的”，而生态系统继续扩展，流动性问题只会继续增长。

那么，解决方案是什么？

假设一个“多链”的未来，当然不能限制区块链最多产的开发人员的创新。因此，我们可以假设问题不在于发展扩张的“生态系统方面”，而在于区块链技术中当前的流动性架构。解决方案是什么？在于：1层区块链及其应用程序之间的共享流动性——换句话说，统一流动性。

第二个问题是协议可以相互组合的能力。意思是能够共享状态。状态共享是一条链向另一条链发出“调用”并执行各种任务（如质押、投票等）的能力。从统一流动性到跨链交换再到提高安全性所有方面，状态共享都是令人难以置信的，正如我们在跨链账户和安全性方面所看到的那样。

LayerZero

一句话总结：LayerZero是底层协议，它将使许多不同的应用程序能够将其用作基础层。

区块链的未来：

一个曾经逆势而上的观点现在在区块链开发者和用户中变得司空见惯——“未来是一个多链的世界”。这句话已经被广泛使用，但从开发的角度来看，它实际上意味着什么？

简而言之，区块链技术的所有创新都来自解决当前社会学或金融问题的愿望。在“单链世界”（即，单个区块链构成所有应用程序的基础层）中，这些问题的所有解决方案都受限于底层区块链的限制（即安全性、吞吐量等）。从本质上讲，这限制了应用程序可以发展的程度。然而，在“多链世界”中，解决应用程序打算解决的问题最有效的区块链将得到使用。换句话说，在“多链世界”，多个区块链必须不断创新，才能对其支持的应用程序保持最有效。作为补充说明，应用程序甚至可能更喜欢将其协议的特定部分划分到多个单独的链上。

游戏行业的示例可能如下所示：

1、游戏发生在 [高吞吐量链]

2、基于NFT的奖励（及其相关市场）存在于 [低费用，高人气链]

（这种设计结构已经在当前和未来的游戏项目中流行起来）

因此，问题是这些应用程序如何在它们所在的独立链之间有效地通信。

LayerZero的解决方案：通过跨链桥接和消息传递实现全链互操作性。

全链（Omnichain）

当前大多数桥接协议都是多链（multi-chain）的，当LayerZero吹嘘它能够进行全链（Omnichain）桥接时，这意味着什么？

全链指的是，LayerZero解决方案允许超过2条链同时跨链通信。在当前的桥接解决方案中，大多数跨链消息传递发生在两个不同的链之间。然而，通过使用中继器和预言机，LayerZero全链消息传递成为可能。

什么是LayerZero？

LayerZero是一个全链互操作性协议。它的使命是将一条链上的每份合约与其他各条链上的每份合约连接起来——纯粹的互操作性。

这里经常会出现一个常见的问题——LayerZero像不像一座桥？

不，LayerZero纯粹专注于允许不同链上的用户应用程序之间可互操作的链上通用消息传递。然后可以在LayerZero之上构建桥（每个桥可能具有不同的资产转移设计），并将利用其底层消息传递功能。我们将在后面的部分讨论通用消息传递的潜在用例。现在，让我们关注 LayerZero如何处理跨链消息传递。

在扩展LayerZero的新方法之前，让我们先剖析当前的跨链消息传递方法：

1、中间链（Middle chain）方法：

这种方法需要一个“中间链”来接收、验证和转发链之间的消息，例如Gravity或Axelar。因此，需要依靠这条链来执行验证并信任它的共识。中间链具有完全的签名权限，可以将自己的交易写入目标链，这些目标链隐含地信任这些交易。

这里明显的问题是潜在的漏洞/攻击。如果利用中间链共识，几乎可以立即窃取所有配对网络上的所有流动性。考虑到数十亿美元的安全需求，这条中间链将不可避免地成为未来攻击的关键失效点。

需要注意的是，中间链方法通常比其他解决方案便宜得多。

2、链上轻节点：

链上轻节点接收并验证每个成对链的所有区块头。简而言之，你获取区块头的整个顺序历史并将它们存储在相反的链上（反之亦然）。然后，包含消息的交易证明被转发并针对区块头在链上进行验证。

这是在链之间传输消息的最安全方法。但是，它也是最昂贵的解决方案。

那么LayerZero独特的“超轻节点”方法有何不同？

1、超轻节点（Ultra Light Node?）：

LayerZero Labs的超轻节点（ULN）方法声称可以降低成本（即更接近中间链的成本），同时保持轻节点的高安全性。

它是如何做到的：这是通过执行与链上轻节点相同的验证来实现的；但不是按顺序保存所有区块头，而是由去中心化预言机（如Chainlink）按需接收区块头。

过程：需要两个独立方独立地将信息从源链传递到目标链：

1、预言机（即Chainlink、Band等）中继通用区块信息，如区块头。

2、中继器，中继交易证明，这些交易证明源自预言机中继的信息。

当一个用户应用程序从链A向链B发送消息时，该消息通过链A上的端点进行路由。然后，端点将消息及其目标链通知给该用户应用程序指定的预言机和中继器。预言机将区块头转发到链B上的端点，然后中继器提交交易证明。证明在目标链上得到验证，消息被转发到目标地址。

结果及其含义：让我们看一下在超轻节点架构设计中两方（即预言机和中继器）之间可能发生的基本的安全相关结果。

1、双方都是诚实的：如果预言机和中继器都是诚实的，则交易在链上得到验证并转发到目标应用程序。

2、预言机诚实，中继器不诚实：交易无法验证。

3、中继器诚实，预言机不诚实：交易无法验证。

4、双方都是不诚实的：这是唯一可能发生安全漏洞的情况。这需要预言机和中继器双方恶意勾结。但是，这不太可能发生。如果在不太可能发生的情况下发生，则该漏洞利用的破坏能力范围有限。这有两个原因：

1、例如，如果选择Chainlink作为预言机。要发生恶意行为，需要中继器和去中心化预言机网络Chainlink同时被攻击。换句话说，即使中继器出于恶意，它也只会将安全性降低到预言机（即Chainlink）的安全性水平。

2、即使在预言机（即预言机'A'）与中继者（即，中继者'A'）直接勾结的情况下，所有风险也仅位于预言机A-中继者A配对中。换句话说，任何使用预言机'B-Z' 或中继器'B-Z'（或中继他们自己交易）的人都不会受到影响。但是，如果AA配对更广泛，可能会出现更多问题。

因此，与当前的中间链解决方案相比，这种风险区隔是一个有吸引力的特性。需要注意的是，这也意味着任何应用程序都可以决定依赖自己的交易证明（即，作为中继者）并保持对自己的安全性的完全控制。

与LayerZero的消息传递架构相关的“风险区隔”。LayerZero的架构将利用风险限制在被利用的特定预言机-中继器配对上。然而，中间链设计意味着一个漏洞可以将所有配对网络上的所有流动性置于风险之中。

总而言之，LayerZero的超轻节点方法将比中间链解决方案更昂贵（因为LayerZero直接在链上执行交易验证），但将受益于极端去中心化的风险和没有中心故障点（即高安全性）。

LayerZero提供了哪些用例？

人们可能会将LayerZero与仅允许跨链资产转移（即跨链桥接资产）的协议混淆。然而，它远不止于此。LayerZero的通用数据消息传递方法实际上提供了更广泛的潜在用例。本质上，你在两条独立链之间需要的任何消息或共享状态都可以跨LayerZero统一。

以下是Bryan Pellegrino（LayerZero Labs联合创始人兼首席执行官）在最近的Delphi Podcast中讨论的一些示例用例：

1、状态共享：

目前，如果某个应用程序建立在多条链上，这些应用程序的状态很难相互同步。例如，SushiSwap存在于十二条独立的链上。要将状态与其主要的在以太坊上的应用同步，每个关联的桥（即Wormhole、Avalanche桥等）都需要代码。此外，如果SushiSwap决定扩展到新的生态系统，则需要更多特定的代码。LayerZero允许所有跨链对使用单一接口和代码库，极大地简化了开发人员和用户体验。可与Cosmos上的跨链账户相媲美。

2、统一桥的流动性：

在当前系统中，桥竞相吸引流动性提供者使用他们的服务。这会让桥及其各自的成对资金池之间有限可用流动性破碎化。例如，如果你想将一条链与多个其他链连接起来，则需要大量的流动性才能使使用每个成对资金池获得良好的用户体验。这是资本效率低下的。

LayerZero改变了这一点——它允许将单一流动性池绑定到所有连接的链（但在各种链上具有流动性），并保证源链上资产转移的最终确定性。这意味着当用户在两条链之间进行任何资产转移时，他们将得到目标链上的资产保证。此外，流动性提供者从目标链的所有交易中收取费用，而不管它是从哪个源链接收的。

3、跨链借贷：

让我们用一个例子来强调使用LayerZero借贷的好处：

假设你在以太坊上拥有ETH并想参与Avalanche上的挖矿，以下是当前所需的步骤：

1.在以太坊上借出ETH

2.使用抵押的ETH借入资产

3.通往雪崩的桥（收费）

4.交换成AVAX（费用，需要已经拥有AVAX）

5.进入挖矿

6.从矿币交换到原生资产（费用）

7.桥回以太坊（费用）

8.在以太坊上偿还贷款

9.收回抵押品

现在与LayerZero进行比较：

1.在以太坊上借出ETH

2.在Avalanche上直接借入AVAX

3.进入挖矿

4.在Avalanche上偿还贷款

5.以太坊上释放抵押品

简而言之，LayerZero提供了更简单、更便宜的用户体验。

4、Swaps：

目前，从一条链上的资产交换到另一条链上的另一种资产对用户来说可能是不方便的，尤其是在有限资金对的资产之间。在大多数情况下，还需要用户已经拥有目标链的原生资产（或从外部获取）才能执行交换。

使用LayerZero，跨链交换只需要在源链上进行一次交易。例如，用户将能够在来自源链（比如以太坊）的单个交易中从以太坊上的ETH交换到Solana上的 SOL，而无需Solana上的任何 SOL来执行交换。

5、多链收益聚合器：

当前的收益聚合器通常在单个生态系统中运行。因此，这些聚合器的一个主要弱点是无法利用不同链上有利可图的挖矿机会。考虑到区块链生态系统的指数级扩展，收益聚合器可以利用新出现的机会而不必建立在单个链之上，这一点至关重要。LayerZero的架构非常适合利用当前区块链的这一缺点。此外，多链收益聚合器为其连接的生态系统提供了有益的网络效应——例如减少市场低效率（即套利的一种形式）和增加流动性（即增强用户体验）。

这意味着Layerzero能够将复杂的交易无缝地捆绑到一个单一交易中：解押、交换、桥、交换、从一个协议到另一个协议的质押。dApp甚至还有可能运行自己的中继器/预言机并控制自己的安全性。

LayerZero未来会有代币吗？

答案很可能是肯定的。虽然已经看到Layerzero团队的几个人出来说这暂时不会发生，但很有可能最终会发生。另外，查看LayerZero的合约：

ZRO代币持有者

LayerZero与IBC

中继数据和简化复杂交易的其他流行方法之一是IBC。IBC即将对链间账户（Interchain Accounts）产生更多的兴趣，那么两者如何比较？

让我们首先描述IBC运行所需的条件：

直接IBC需要一些东西：双方都可以验证的快速确定性和状态包含证明。但是，你仍然可以在不直接使用IBC的情况下使用它，通过Gravity/Axelar等拥有自己的验证者集、快速确定性和状态可验证性的桥。

那么IBC有什么不同呢？它与普通桥解决方案的不同之处在于它使用交易对手的验证者集，而不是额外的验证者集。这意味着它依赖于两条链。因此，IBC是区块链互操作性的通用框架，可以实现复杂的可组合性。IBC通过一个网络规范工作，该规范可以在所有使用ICS的链上工作。ICS基本上是链间IBC交易的模块规范。它通过生成自己的验证者集和适合其应用程序的复制状态机并通过IBC与其他链通信，使链能够水平扩展，从而实现互操作性。

那么LayerZero呢？

LayerZero可以与确定性和概率性（PoW）最终链的交易都无缝工作。在后一种情况下，预言机将充当强制执行必要的确定性阈值的代理，但是，这里存在一些危险，因为它不是真正的确定性最终性。但是，IBC仅直接用于确定性（快速确定性）链，除非使用中间链解决方案或类似解决方案。虽然，因为LayerZero同时使用预言机和中继器，所以它只与使用的预言机一样安全。虽然，我们已经进一步介绍过这是如何区隔的。

相反观点

LayerZero可能比使用ZK轻客户端等技术与IBC一起处理证明的桥更昂贵。ZK轻客户端将类似于LayerZero使批量区块头的验证更有效。也有许多人认为IBC和因此ICS将成为未来桥的标准。

此外，由于很多DeFi 1.0和以太坊社区的支持者不一定乐于使用像LayerZero这样的东西，而是更喜欢使用像Connext等的其他桥。

整个行业的各种协议都发生了很多创新，因此即使LayerZero的功能目前看起来令人难以置信，但这并不意味着它是桥及其相关功能的终结目标，LayerZero远不止资产跨链。尽管就目前而言，LayerZero肯定比任何其他当前的桥/链间共享状态服务具有创新性。

全链（omnichain）区块链未来有哪些变化？

也许真正可互操作的区块链未来最有趣的副作用是这可能对其他1层区块链产生的间接影响。例如，如果应用程序可以将其协议划分为专门满足其需求的链，则区块链可能会倾向于根据其最大（或最有利可图的）属性进行专门化。例如，如果开发人员继续选择特定的高吞吐量区块链而不是其他区块链，这对其他区块链意味着什么？也许他们可能专注于另一个应用程序需求（例如安全性、成本等）。例如，整体区块链设计（即，整个区块链试图为可扩展性、共识和数据可用性提供解决方案）可能变得多余。模块区块链设计或者聚焦于特定需求特性的区块链可能从跨链通信中获益最多。

Stargate

一句话总结：Stargate和STG代币与LayerZero不是同一个实体，而是第一个在LayerZero协议之上发布的dApp。

Stargate将是第一个完全基于LayerZero协议的项目。描述这个概念的最佳方式是——多链单面稳定币曲线池。这意味着，假设你从ETH → Avax交换USDC，你将让StarGate在一次交易中处理ETH USDC Eth池→ USDC Avax池。这使你可以非常有效地桥接价值。然后，当 USDC池偏离目标时，资金池套利者将重新平衡USDC池。

所以从更技术的角度来说，Stargate基本上是一个可组合的原生资产桥，具有统一的流动性和使用LayerZero协议构建的快速确定性。

Stargate的目标是成为解决我们所说的桥接不可能三角的第一座桥梁，让我们来看看这个三角到底是什么：

当你尝试创建桥时，需要解决三个主要难题，它们是即时确定性、统一流动性、目标链上的原生资产。这意味着你希望在交易成功后立即在目标链上收到所需的资金。此外，可以访问多个链之间的单个流动性池（一个池中的多链曲线），以及目标链上所需的资产。

通过能够做到这三个方面，你可以做更多的事情，而不仅仅是交换某种资产。例如，Stargate 可以让你一次性在任何链之间交换任何资产，这是非常令人难以置信的用户体验。这还处于早期阶段，目前，大多数功能都是简单的全链稳定币转移，但还有更多的可能性。

Stargate将在哪些链上可用？

它将在Ethereum、Avalanche、Polygon、BNB Chain、Fantom、Arbitrum和Optimism 上上线，并在6到8周内上线，如Solana、Terra、Cosmos Hub和 Osmosis等其他链。

Stargate上的LP

用户可以为代币链池（比如USDC-Ethereum）增加流动性，并在每次转账时获得稳定币奖励，以及LP代币挖矿以换取STG奖励。

Stargate使用称为Delta (Δ) 的独特算法。它基本上是一种用于跨链跟踪池的算法。LP将能够从所有连接的链收取费用，这意味着如果你在Ethereum或Avalanche上对稳定币进行LP，你将从其他链到这些链的所有传入交换中收取费用。此外，LP不会因负流入而受到惩罚，而代币交换者会。

然后将该惩罚保存在奖励池中，该奖励池用于激励套利者缩小余额差距，正如我们在其他套利系统中看到的那样，它运作良好。

STG代币经济学

正如我们之前非常清楚的那样，代币经济学通常会决定协议的寿命，所以来看看Stargate原生治理代币STG的代币经济学 -。

在发布时已经铸造了10亿STG，并且这种供应是有限的。分配是这样的：

团队和投资者有1年的完全锁定，之后有2年的线性解锁。15%将分配给拍卖购买者和Curve 上的STG-USDC池。而16%将在各种链上以联合曲线形式出售。

此外，2.11%将用于初始释放计划，以满足LPers的需求。此外，1.55%将作为流动性添加到各种链上的各种DEX。剩下的大约30%用于社区激励等。

老实说，与许多其他协议相比，这是一个相对不错的分配。但是，我想这在很大程度上与以下事实有关，即投资者乐于收到更少的STG代币，而宁愿等待ZRO代币推出之日。如果我们假设投资者已经签约接收STG代币和ZRO代币。为什么我们会这样认为？因为按照LayerZero收到的估值，以比从投资者那里收到的估值低得多的估值为代币进行拍卖和绑定池是没有意义的。因此，我们可以得出结论，当ZRO推出时，投资者肯定会收到ZRO代币。

现在，话虽如此，整个代币释放方案非常出色。在这里，我们特别指的是curve池，以及各种链上的联合曲线——这会激励人们尽早购买，因为他们会支付更少的费用。

发布时很可能会有三种类型的代币：

STG：Stargate协议代币

s*：Stargate LP代币

veSTG：Stargate投票权

社区成员可以使用具有投票托管STG (veSTG) 余额的账户参与Stargate DAO治理。对各种池的释放将通过治理来决定，就像我们从以前使用池的各种交换协议所知道的一样。锁定STG 代币的时间越长，获得的投票权就越多。

STG的拍卖/LGE

STG代币的推出将分两个阶段进行。

1、启动拍卖，这将有助于在以太坊上启动STG-USDC池

2、使用协议拥有的流动性进行绑定。

第一阶段将以先到先得的方式进行2500万美元的USDC拍卖。这意味着拍卖很可能会在一个区块中被抢购一空。虽然，这些代币将被锁定1年，线性解锁超过6个月。通过参与拍卖，投资者将收到aSTG，这将代表你参与了拍卖，因此将收到可用于治理的veSTG。

第二阶段将包括联合曲线，这将有助于在各种协议上建立STG的流动性。分配如下：

以太坊 - 40M STG

BNB - 22M STG

雪崩 - 27M STG

Polygon - 27M STG

Fantom - 22.5M STG

Arbitrum- 13M STG

Optimism- 8M STG

如果你不确定什么是结合曲线，请允许我解释一下。联合曲线是一种合约，你可以在其中不断铸造和燃烧代币。所以在这种情况下，你会购买合约，然后它会为你铸造STG，并随着更多人购买而提高价格。STG的联合曲线将随着人们购买各种链上的合约而提高价格，并将保持开放 72小时或直到STG达到开盘联合价格的3倍（即1.5 美元）。让我们看一下联合曲线的外观，以便你更好地了解拍卖将如何运作：

Bonding曲线模型没有中央机构负责发行代币。相反，用户可以通过智能合约购买项目的代币。购买这些代币的成本由代币的供需决定。与传统模型不同，这些代币的成本随着供应量的增加而增加。

结论

LayerZero为可组合性和互操作性奠定了基础。但是，现在还有待观察的是，将在其上构建什么样的dApp，以及现有的dApp将使用自己的预言机和中继器来实现其协议。无论如何，成为多链玩家（multi-chainer）无疑是一个激动人心的时刻。

原文：https://rainandcoffee.substack.com/p/the-omni-layer-underneath

参考：

https://medium.com/layerzero-official/layerzero-an-omnichain-interoperability-protocol-b43d2ae975b6

https://layerzero.gitbook.io/docs/faq/architecture#ultra-light-node

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

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

https://medium.com/stargate-official/the-bridging-trilemma-d80788cce4ef

https://medium.com/layerzero-official/layerzero-as-an-ibc-transport-layer-5a676fd2a446

https://stargateprotocol.gitbook.io/stargate/v/user-docs

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编译者/作者：金色财经 Maxwell

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