為什么要使用零知識證明來開發跨鏈協議？_RELAY

作者：康水躍，FoxTech創始人、丹陽投資董事長

用戶需要什么樣的跨鏈服務

在過去的幾年當中出現了各種各樣的獨立公鏈以及以太坊Layer2。由于在安全性、低成本、快速交易以及開發者和用戶社區差異等方面，不同鏈都具有各自不同的優勢，用戶在不同鏈之間切換使用的行為是很常見的。比起以太坊鏈，Layer2以及其他獨立公鏈上的手續費會更加便宜，并且交易速度也會更快。于是，用戶為了降低交易成本或者使用其他鏈上更優質或者獨特的應用就必須使用跨鏈橋。

如果把跨鏈橋比喻成“運鈔車”，那不管有沒有人來搶運鈔車，也不管采用什么手段來搶運鈔車，運鈔車本身都必須具有強大的防御能力，不能有任何安全問題。運鈔車從設計、生產、制造環節不能出現問題，押送環節不能出現問題，發送、接收環節不能出問題。在現有跨鏈橋解決方案要么存在架構設計問題，要么存在代碼漏洞問題，要么協議本身在收發和中繼環節依賴于某種信任假設。以上這些都大大降低了跨鏈橋的安全性。

美國三大股指集體低開:金色財經報道，美股開盤集體下跌，道指跌0.33%，納指跌1.07%，標普500指數跌0.64%。[2023/6/24 21:56:40]

跨鏈橋作為搭建在各條公鏈上的橋梁，解決眾多公鏈之間流動性割裂，毋庸置疑是資產跨鏈轉移非常重要的解決方案。然而，用戶對跨鏈技術的需求不會僅僅停留在資產跨鏈上，資產跨鏈其實只是整個跨鏈協議的DeFi賽道的一種應用。兩個截然不同的網絡通過跨鏈協議具有了互操作性，這種互操作性不僅需要實現代幣在獨立平臺之間相互轉移，而且需要實現大文件、數據包的鏈間通信。

在Web3.0多鏈生態里，用戶其實只想通過一個應用就可以順暢地與所有主流公鏈進行資產與數據的交互。在交互過程，用戶并不想頻繁切換錢包和網絡。

在“一超多強”公鏈格局下，用戶需要的是更安全、更通用、更友好的鏈間通信協議。

有哪些跨鏈通信模式

以太坊NFT FOMO情緒下滑至2021年以來最低水平:金色財經報道，據RoundtableSpace發推表示，“上周買賣以太坊NFT的活躍交易者數量下滑至約49,000人，為2021年以來的最低水平。以太坊NFT底價下跌，加上市場波動加劇，抑制了普通交易員通常的購買緊迫感，即FOMO情緒。”[2023/5/19 15:13:44]

原生驗證模式

本機驗證是通過在源鏈和目標鏈的虛擬機中運行一個輕客戶端，并通過中繼器來進行鏈間通信。該模式的特點是不需要運營一條介于各條公鏈之間的鏈。如果像WayNetwork一樣采用零知識證明，還可以擯除LayerZero所需要的信任假設。

圖1：原生驗證模式

Circle通過Circle U為HBCU帶來加密素養課程:金色財經報道，Circle推出了Circle U試點計劃，這是一項免費的加密貨幣掃盲計劃，有助于促進數字金融知識和金融福祉。Circle U是一個知識庫，提供基于區塊鏈的金融服務的全面概述，以及隨后處理及時主題的電子學習和微學習。該課程包含七個模塊和評估，涉及基本概念，包括貨幣的演變、比特幣和區塊鏈技術、以太坊和代幣化、分層和互操作性、Web3和應用程序、政策和監管以及Web3教程。完成Circle U課程并達到高標準的學生將有機會獲得早期申請Circle實習和就業的機會。（prnewswire）[2022/9/29 5:59:41]

外部驗證模式

外部驗證有一個或一組驗證者，他們需要監視源鏈的特定地址。當用戶將一個資產發送到源鏈上的特定地址時，該資產將被臨時鎖定。第三方驗證者驗證該信息，并需要達成共識。當達成共識時，相應的資產將在目標鏈中生成。

美聯儲和FDIC下令Voyager Digital停止就其存款保險做出虛假和誤導性陳述:金色財經報道，根據周四發布的一份聲明，美聯儲和聯邦存款保險公司（FDIC）發布聯名信，下令加密借貸平臺Voyager Digital停止就其FDIC存款保險狀況做出虛假和誤導性陳述。監管機構表示：這些陳述可能會誤導客戶，并被將資金存放在Voyager但無法立即使用其資金的客戶所信任。

FDIC此前證實，它正在調查有關Voyager客戶的資金在其倒閉時獲得FDIC保險的說法。（The Block）[2022/7/29 2:45:18]

這種通信模式的缺點是有“信任假設”，容易出現因為“單點故障”或者“局部故障”而導致資產被盜。

圖2：外部驗證模式

港珠澳大橋發行“江海橋”和“西人工島”兩款3D數字藏品:金色財經報道，2022年6月29日，繼港珠澳大橋首款數字藏品成功發行后，為紀念香港回歸祖國25周年，港珠澳大橋再次發行“江海橋”和“西人工島”兩款3D數字藏品，每款發行一萬份，產品當日中午12點上線即告售罄。

港珠澳大橋數字藏品由港珠澳大橋管理局授權和監制，在螞蟻鯨探平臺上線發行。[2022/7/3 1:46:51]

本地驗證模式

本地驗證是一種局部驗證模式，是一種點對點的流動性網絡。每個節點本身都是一個“路由器”，路由器提供目標鏈的原始資產，而不是衍生資產。

這種模式的缺點在于無法實現“通用性”，僅僅只能用于資產的跨鏈傳輸，而不能用于通用信息和數據的鏈間傳輸。

圖3：本地驗證模式

上游鏈模式

上游鏈要求dApp在其鏈上部署智能合約，這樣消息才會被復制并發送到其他Layer1公鏈上以實現狀態更新。

該模式的缺點主要體現在商業經營層面，這條鏈將與所有第1層鏈相互競爭而不是合作，因為彼此都在爭奪dApp來自己的鏈上部署。

圖4：上游鏈模式

為什么zkRelayer是打開鏈間通信的鑰匙

一套優秀的鏈間通信方案應當具備以下優點：

無信任假設，安全，也就是Trustless,Secure

無許可，去中心化，也就是Permissionless,Decentralized

通用，也就是General,Universal

可拓展，也就是Extensible

快速，低成本，也就是Efficient,LowCost

以上優點并不是所有跨鏈方案都具備，而各個優點的輕重緩急也是不同的。用戶可以忍受較慢的跨鏈服務，也可以忍受較高的跨鏈成本，也并不一定馬上就要做各種數據格式的跨鏈傳輸。但是，第一條Trustless確實緊迫而重要的。最早的外部驗證模式是用一條鏈去解決其他公鏈的通信問題，從方法論角度看，它是一種較為笨重的方式，它很難解決在EVM和NonEVM，POW和POS的鏈間通信難題。與此同時，中間鏈本身是個單一的中心化工具，且難以“自證清白”，即外部驗證模式既沒有DecentralizedSecurity，也沒有TrustlessSecurity。

而原生驗證中的LayerZero和Hyperlane主要強調Sender和Receiver兩個客戶端的作用，弱化Relayer和Oracle。這里存在以下幾個問題：第一，用戶必須相信Relayer和Oracle不會合謀作惡；第二，用戶就必須相信協議本身不會在Relayer環節作惡。也就是說，在當前所有解決方案里無法實現TrustlessSecurity。單點故障和局部故障就像一顆不知道什么時候會爆炸的炸彈，安置在有天然缺陷的跨鏈通信方案里。

zkRelayer是WayNetwork提出來的鏈間通信零知識證明中繼器，其優點是用戶不需要相信任何外部第三方，也不需要相信協議本身。只要數學和密碼學的證明過程完備且正確，這套系統就可以被公眾接收。請注意，事情在這里已經發生本質的變化，用戶相信的是的”真理”，而不是某人或者某個組織。人或者組織會犯錯，會作惡，但真理不會。在整個環節里，ChainA→Sender→zkRelayer→ZKVerifier→Receiver→ChainB，zkRelayer的地位將超越Sender和Receiver這兩個輕客戶端，成為整套解決方案里的核心。

zkRelayer的核心部件是ZKProver以及MessageAggregator。WayNetwork的ZKProver所采用的零知識證明方法是FoxTech所提出的ZK-FOAKS，其優點是非常的快速，且具備Recursive和Trustless兩種特性，其線性證明時間和亞線性驗證時間已經達到理論下限。ZK-FOAKS用在鏈間通信的Relayer之中將確保整個通信是Trustless，Efficient且LowCost。

zkRelayer是打開鏈間通信的鑰匙。在zkRelayer的加持下，鏈間通信將掀起新的篇章。

圖5:WayNetwork的通用鏈間通信架構

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