Web3生态正在朝着多链的世界发展，有上百条区块链和L2网络都部署了各种去中心化应用，每个网络都有自己的安全和信任机制。由于区块链可扩展性问题仍没得到解决，多链的趋势很可能在未来持续下去。在未来不仅会出现更多L1、L2以及L3网络，还会冒出各种应用链，专门针对一个或一小群去中心化应用的技术和经济需求量身打造。
然而，区块链本身无法互相交流。因此，要充分实现多链生态的潜力，区块链互操作性就显得至关重要。区块链实现互操作性的基础是跨链消息传输协议，这类协议能让区块链向其他区块链读写数据。
目前，大量经济活动都被限制在单独的网络中，因此Web3越来越需要实现稳健的跨链互操作性方案，安全流畅地将数据和通证跨链。
跨链桥是实现跨链互操作性的核心要素，也是将通证从起始链转移到目标链的基础设施。
本文将介绍跨链桥的定义和种类，探讨跨链桥的设计挑战，并阐释即将发布的跨链互操作性协议（CCIP）将如何解决这些瓶颈。
跨链桥对Web3的必要性
区块链本身无法互相交流。一般来说，区块链无法监控或追踪其他网络中发生的事情。每条链都会制定自己的规则，比如协议设计、货币、编程语言、治理架构以及文化等各个方面。因此，区块链之间要实现交互相当困难。而这也限制了Web3生态的经济活动，每个区块链网络的经济活动被完全孤立，无法形成协同和联系。
要理解跨链桥的价值，一个简单的方法就是将区块链想象成一个个被海洋隔开的大陆。A大陆拥有丰富的自然资源；B大陆拥有肥沃的土地，粮食质量高；C大陆的制造业蓬勃发展，而且拥有许多工艺精湛的工匠。
如果我们能够将这些大陆的优势结合起来，就可以创造一个繁荣的世界。然而，如果不能通过航运、造桥、修隧道或其他基础设施来将这些大陆连通起来，这些地区也无法利用自身优势来获利。A大陆可能种不出粮食，B大陆可能没有技术来提高粮食产量；C大陆可能没有足够的资源制造质量上乘的产品。如果我们能将这些经济体都连通起来，那么所有大陆都可以从中受益。每个地区都可以专注发展自身的独特优势，并通过贸易来共享全世界的财富和创造力。
同样地，如果我们能将各个区块链、扩容方案以及应用链连接起来，也可以利用每个区块链生态的独特优势来实现更大的协同效应。
跨链桥的运作机制
跨链桥是一种去中心化应用，能够将资产从一条区块链转移到另一条区块链。跨链桥可以在不同区块链之间实现跨链流动性，因此可以提高通证利用率。跨链桥通常会在起始链上的智能合约中锁定或销毁通证，并通过目标链上的另一个智能合约解锁或铸造通证。
通证桥通常会采用跨链消息传输协议，其目的就是在区块链之间转移通证。实际上，跨链桥只是跨链消息传输协议众多用例的其中之一，许多跨链桥只针对具体应用提供跨链服务。除此之外，跨链桥还可以用于更广泛的应用场景，比如跨链去中心化交易平台（DEX）、跨链货币市场或更通用的跨链功能。
跨链桥的种类
跨链桥主要分为三种类型：
锁定/铸造——用户在起始链的智能合约中锁定通证，然后在目标链上以“打欠条”的方式铸造包装版通证。反向操作的话就是将目标链上的包装通证销毁，以解锁起始链上的原始通证。
销毁/铸造——用户将起始链上的通证销毁，然后在目标链上重新发布（铸造）同样的原生通证。
锁定/解锁——用户锁定起始链上的通证，然后解锁目标链上流动性池中同样的原生通证。这几类跨链桥通常会推出收入共享等经济激励机制来吸引两条链上的流动性。
另外，跨链桥还可以添加任意数据消息传输功能，这个功能不仅能够跨链转移通证，还可以转移任何类型的数据。这类可编程通证桥包含通证桥和任意消息传输功能，一旦通证从起始链发送到目标链，就会立刻在目标链上执行智能合约调用。
可编程通证桥不只可以实现通证桥功能，还可以实现更复杂的跨链功能。比如在执行通证桥功能的同一笔交易中还可以执行通证兑换、借贷、权益质押或储蓄等功能。
跨链桥的另一种分类方式就是评估它们在验证起始链状态以及将交易传输到目标链过程中的信任最小化水平。一般来说，跨链方案的信任最小化水平越高，计算成本就会越高，而且灵活性和通用性也会随之降低。在一些应用场景中，需要在最大程度上保障信任最小化，因此必须做出这样的权衡。
跨链桥的挑战
区块链要摆脱可信第三方安全地交互，挑战性非常大。与单体区块链不同，跨链通信本质上需要在安全、信任和灵活性三个维度上做出权衡。这也意味着，必须要在安全、信任假设和配置灵活性上做出权衡，才能让智能合约跨不同区块链实现可组合性。而单体区块链上的智能合约无需做出这样的权衡就可以实现可组合性。
如果跨链消息传输存在如此多限制，为什么不能简单地将所有应用都部署到一条区块链上呢？回答分两层。首先，区块链如果将去中心化和可信的中立作为核心价值观，那么其吞吐量就存在理论极限，受到算力、带宽和存储能力的限制。其次，每条区块链和扩容方案都会有不同的侧重点，比如速度、安全性和去中心化水平。由于大家对于如何最好地权衡这三方面一直存在争议，因此不同的区块链和解决方案也都各有市场。
对于跨链桥来说，一个重要的问题就是到底采用包装资产还是原生资产。包装或跨链资产代表了起始链上的资产。由于要求一方或多方托管底层通证，因此安全和信任假设机制也会各有不同。可以通过Chainlink储备金证明开展去中心化验证，并消除这些瓶颈。如果采用原生通证，那么在跨链桥功能完成后也可以在目标链上使用同样的通证。不过需要考虑如何验证链上通证销毁情况，以触发在目标链上发布同样的通证。
跨链桥的另一个考虑因素就是终局性，即：一旦起始链上的通证被提交，必须保障目标链上通证的可用性。如果无法保障终局性，起始链一旦发生反向交易（reversed transaction），比如区块重组，那么就会对目标链造成不利影响，比如跨链通证在起始链上没有相应的抵押资产。
加密经济系统中最弱的一环决定了其稳健性。如果通证桥安全出问题，就会威胁到用户资金安全，即使底层区块链或L2网络是安全的也无济于事。要保障通证桥的安全，最关键的考虑因素就是攻击成本以及需要贿赂的节点数量。因此，要在最大程度上提升跨链桥的安全，就必须尽量将参与状态验证和交易传输的节点多元化，并增强通证桥的加密保障。
由于这些复杂因素的存在，通证桥成为了Web3领域主要的攻击对象。因此，我们在设计跨链消息传输协议时必须将安全放在第一位。
CCIP如何实现安全的跨链传输
为了满足区块链生态对安全跨链消息传输日益增长的需求，Chainlink正在开发跨链互操作性协议（CCIP）。CCIP为跨链通信建立了开源标准，其中包括任意消息传输和跨链通证传输。CCIP的目标是通过一个统一的接口，连通上百个区块链网络。另外，CCIP还会接入一系列其他的预言机服务，支持复杂的跨链交互和跨链智能合约。
CCIP将成为各种跨链服务的底层协议，其中包括可编程通证桥，用户可以将通证安全高效地转移到任何区块链网络中，并具有可扩展性。可编程通证桥旨在为开发者提供计算服务，安全地将通证跨链，并在目标链上触发自定义操作，比如使用跨链通证。
使用通用接口可以将通证传输到任何集成了Chainlink的区块链网络，包括EVM和非EVM区块链。这样做不仅能解锁不同区块链之间的流动性，还能有效提升跨链消息传输的安全标准。CCIP采用反欺诈网络（Anti-Fraud Network）来提升安全性，通过该网络监控恶意行为；通过优质的节点运营商提供去中心化的预言机计算资源，并且这些节点运营商的链上服务记录可随时验证；采用链下报告协议（OCR 2.0），在OCR 1.0的基础上提高了通用性，目前TVE（实现的总价值）已达数万亿美元。
要了解更多关于CCIP的设计理念及其如何打造稳健的跨链生态，请阅读这篇博客文章：《Chainlink发布跨链互操作性协议（CCIP）》。
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