解析 Tokenbridge 工作原理及如何保證可靠性和安全性_BRIDGE

前段時間，AxieInfinity的底層區塊鏈網絡RoninNetwork失竊6億美金，直到用戶無法從跨鏈橋RoninBridge提款后盜竊案才被發現。跨鏈橋的資產安全問題再次引發熱議。

事后，SkyMavisCOOAlexsanderLarsen表示，“RoninBridge被攻擊不是因為智能合約存在漏洞，而與社會工程和人為錯誤有關”。AxieInfinity的投資方AnimocaBrands聯合創始人YatSiu曾在采訪中提到，“如果一座橋梁能夠鑄造代幣，那它就像鑄造機一樣……橋梁是權威，但如果它們設計不當或存在漏洞，就會對生態系統構成巨大風險。”

本文我們具體聊聊Tokenbridge的工作原理以及如何保證可靠性和安全性。

一、Tokenbridge的特性和模型

在ethereum生態中，tokenbridge允許用戶在兩條鏈上傳輸數據，并且提供了快速和安全的鏈接。tokenbridge作為主鏈和側鏈之間的橋梁，對于資產和數據的轉移起到了決定性的作用。

ZigZag推出跨鏈交易工具Zap:7月10日消息，zkSync上DEX ZigZag推出跨鏈交易工具Zap。Zap支持EVM鏈與非EVM鏈之間的跨鏈交易，并允許開發者基于Zap進行再次開發。ZigZag表示，Zap將很快支持比特幣閃電網絡，用戶可以在單筆中將以太坊直接交易為比特幣或SOL等非EVM鏈上資產。[2023/7/10 10:46:19]

1.鏈與網絡的定義

Native：本地鏈是一個快速并且便宜的網絡，所有收集validator的bridge操作都在native這一側執行。

Foregin：這邊可以是任何鏈，但通常是指以太坊的主網。

ERC20：在ERC20-ERC20bridge模式中，ERC667作為ERC20的實現可以在NativeSide端被創建和銷毀。

2.BridgeModes

bridge可以被配置成多種網絡方式。當前支持的方式包括Native-to-ERC20?模式，ERC20-to-ERC20模式，ERC20-to-Native模式和AMB模式。

A股收盤：深證區塊鏈50指數下跌5.12%:金色財經消息，A股收盤，上證指數報3301.26點，收盤下跌1.95%，深證成指報11450.43點，收盤下跌2.28%，深證區塊鏈50指數報3397.03點，收盤下跌5.12%。區塊鏈板塊收盤下跌5.12%，數字貨幣板塊收盤下跌6.24%。[2023/4/21 14:18:26]

ERC20toERC20：?兼容的ERC20token被鎖在foreignnetwork，同時在native邊創建erc20token；當從navtive向foregin轉移時，erc677token被銷毀，erc20token被unlock。

ERC20toNative：coins被鎖在foregin邊，同時在native邊創建erc20token。xDai用的是這種模式。

AMBBridge：在兩個鏈之間可以傳遞任意的數據。例如，允許傳輸nfttoken以及它們的metadata。

3.Bridge?Components

波卡周報：Polkadot即將啟動Bridge Hub平行鏈:4月8日消息，根據PolkaWorld發布的波卡周報，Parity發布Polkadot 0.9.41版本，這是一個僅限客戶端，沒有runtime升級的版本，優先級為中等。此版本修復了0.9.40出現的爭議問題，以及一些小的網絡修復。Polkadot提名池在推出5個月后，在4月4日正式超過300萬個DOT，擁有8,331個提名池成員。[2023/4/8 13:51:16]

bridge也包括一些組件，內容如下：

tokenbridge：監聽事件，發送交易去授權資產傳輸；

bridgeuiapplication：在鏈之間傳輸tokens和coins的dappgui工具；

bridgemonitor：?檢查余額和未處理的events的工具；

bridgedeploymentplaybooks：可選的playbook。對于遠程部署，可以管理tokenbridge的配置；

Web3推特營銷平臺Twity管理員帳號信息遭泄露，團隊正研究解決方案:1月8日消息，Web3推特營銷平臺Twity推特發文稱，其系統出現了安全漏洞，技術人員的Telegram賬號被泄露，聊天記錄中包含項目信息和錢包私鑰，導致管理員帳號信息遭泄露。團隊目前正在召開緊急會議研究解決方案。所有用戶資產和NFT信息將被快照。具體解決方案制定完成后將另行公布。[2023/1/8 11:00:59]

bridgesmartcontract：管理bridge的validator，收集簽名和確認資產傳遞和丟棄。

為了方便理解，我們看一個usercase：

這個ERC20-to-ERC20模式的tokenbridge，展現了用戶如何在主鏈和側鏈直接相互轉賬。具體流程如下：

1.用戶通過交易所購買了需要的tokens；

2.用戶把購買的token鎖在foreginbridge的智能合約里面，同時這個event會通過tokenbridge進行傳遞，在nativebridgecontract中會創建erc677標準的token，同時發送到用戶賬號上；

Zipmex交易所向新加坡法院申請將債權人保護期限延長至2023年4月:11月18日消息，據官方公告，東南亞加密貨幣交易所 Zipmex 已向新加坡法院提交申請，要求將其在新加坡的（債權人保護）暫停期延長至 2023 年 4 月 2 日。

此前消息稱，Zipmex交易所或將簽署超1億美元的救助計劃。[2022/11/18 13:22:15]

3.用戶通過sidechain提供的dapp，使用dapp；

4.用戶想把sidechain的資產轉移回主鏈，通過燃燒erc677的token，tokenbridge把消息傳遞到foreignbridgecontract，智能合約解鎖token；

5.用戶把解鎖后的token，通過交易所賣掉。

tokenbridge的基本定義，概念，流程都介紹完成了，那么如何去管理一個tokenbridge呢？包括對于tokenbridge的升級，維護，配置等等。這里就需要介紹tokenbridge中的角色。

二、TokenBridgeRoles

tokenbridge上的管理員負責bridge的安全，升級和智能合約的部署。管理員的操作都是通過多簽名來確保安全的。???

AdministrativeGroupsandRoles

管理員負責管理bridge的智能合約，并負責validator的管理。管理員分為以下三個組：

1.GroupA-負責管理validator的集合

添加或者刪除validators；對于validators設置最小所需要的簽名數量。?2.GroupB-負責管理bridge的參數

對于user和validators設置每日限制；設置每個transaction的min和max的限制；設置gasprice的fallback；設置終止閾值。?3.GroupC-管理升級

智能合約的升級；解鎖funds。

ValidatorsRoles

提供100%的正常時間用于傳遞transactions；

在nativeside監聽UserRequestForSignatures的事件，并簽署一個批準對于傳遞的資產在foreignside；在nativeside監聽CollectedSignatures。一旦收集到了足夠的簽名，傳輸所有收集到簽名給foreginside；在foreignside監聽UserRequestForAffirmationorTransfer事件并對于資產從foregin到native，發送一個準許給nativeside。validator的主要作用一方面是監聽兩邊的時間，另外一方面對于交易的傳遞做校驗和傳遞。

Ronin被盜事件中，攻擊者就是通過控制驗證節點的方式盜取資產。Ronin鏈有9個驗證節點，存、取加密資產需要9個驗證者簽名中的5個。攻擊者設法控制了SkyMavis的4個Ronin驗證器，另一個被控制的是由AxieDAO運行的第三方驗證器。SkyMavis是AxieInfinity的開發商。

了解了跨鏈橋的工作機制后，對于如何規避Ronin事件類似的跨鏈橋安全問題的再度發生，從社會工程的角度，我們有以下幾點思考：

跨鏈橋項目要關注簽名驗證節點的安全性，確保敏感信息安全存儲；如果跨鏈橋項目的簽名是在線下進行的，網絡必須更新簽名的安全策略，關閉相關的服務模型，同時要考慮簽名賬戶地址被泄漏的風險；驗證簽名不僅要采取多重簽名的方式，還要確保多簽事實上屬于執行隔離，簽名內容的驗證過程必須獨立進行。

UserRoles

這里就不做過多解釋了，主要就是在主鏈和側鏈之間發起資產傳遞的請求。

三、Component-Monitor

tokenbridgemonitor的主要作用是識別tokenbridgeoracle過程中出現的數據不一致和異常情況。monitor從tokenbridgecontract獲取數據以及bridge中的transation，分析他們的健康狀態，并通過Json的數據格式展現出來。

四、總結

我們從另外一個視角分享了sidechain和mainchain的關系，在兩條鏈中資產和數據的傳輸是通過tokenbridge來保證的：

tokenbridge通過權限角色模型并借助多簽的方式，管理bridge的角色和配置；validators負責兩邊transaction的確認和傳輸；monitor負責監控數據的一致性和異常情況。但是這也暴露了一個問題，tokenbridge的管理權限在admin手中，而admin使用是通過多簽的方式保證安全的，是一種弱中心化的管理方式。所以，對于admin私鑰安全性的管理就成為整個tokenbridge最核心的安全問題。

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