LayerZero:全鏈互操作協議的技術原理與評價

1. LayerZero技術原理

1.1 概述

LayerZero是一個無需信任的跨鏈通訊協議。它利用了輕節點的技術原理,設計了超輕節點機制,通過中繼者和預言機將中間的置信環節一分爲二,以更低的費用換取更好的安全性。LayerZero主打的是消息跨鏈,作爲底層協議與資產跨鏈的應用層是包含關係。

1.2 輕節點原理

跨鏈通訊主要通過外部驗證或鏈上輕節點完成。輕節點只保存歷史所有區塊頭,不存儲區塊內的具體交易信息。有了區塊頭的多個Merkle Root就可以驗證一筆交易是否真實存在於區塊中。

通過輕節點上鏈運行驗證可以剔除公證人的外部角色幹擾,依據鏈本身的安全性實現高度去中心化,從而更安全。但這樣跨鏈成本會很高。

1.3 超輕節點

超輕節點與鏈上輕節點執行相同的驗證,但不按順序保留所有塊頭,而是由分散的預言機按需流式傳輸。這樣可以不依賴輕節點從頭開始的區塊頭數據流,大幅降低成本。

其代價是缺乏歷史順序數據流,一旦預言機和中繼者同時作惡即可通過驗證,導致惡意信息被執行。安全性的損失換來成本的極大降低,需要根據具體場景權衡。

2. LayerZero的跨鏈核心角色

2.1 Oracle和Relayer的定位

Oracle(預言機)的主要作用是讓目標鏈上的合約知道什麼時候驗證以及驗證的答案是什麼。Relayer(中繼器)負責提供驗證交易所需的證明過程以及跨鏈信息的具體內容。

Oracle相當於跨鏈中的公證人角色。由於預言機的重要性,其安全性幾乎等同於鏈上DeFi的價值。

2.2 Oracle和Relayer的分工

預言機的作用:

• 將源鏈上跨鏈請求所在的Blockhash和Block Receiptsroot傳遞到目標鏈
• Blockhash告知目標鏈上的合約哪個區塊有用戶的跨鏈請求
• Block Receiptsroot用於驗證中繼器傳遞的消息

中繼器的作用:

• 將跨鏈消息所在的Receipt和Merkle Proof所需的路徑信息傳遞到目標鏈上的合約用以驗證
• Receipt包含交易執行結果、交易哈希和交易事件日志等信息

2.3 LayerZero的跨鏈生命週期

跨鏈過程的主要步驟:

1. 用戶應用程序發起跨鏈請求
2. 信息通過通信器、驗證器傳遞給網絡層
3. 網絡層觸發預言機和中繼器
4. 預言機獲取並傳遞區塊頭信息
5. 中繼器獲取並傳遞交易證明
6. 驗證器驗證信息有效性
7. 通信器將驗證後的信息傳遞給目標鏈上的應用程序執行

整體跨鏈在源鏈上執行首筆交易時收取Gas費,目標鏈上有3筆交易(中繼器、預言機、執行器)。

3. LayerZero協議的優缺點評價

3.1 預言機依賴的安全性考量

LayerZero允許應用自定義relayer和預言機,形成多對多的選擇格局,通過市場競爭形成去中心化的互相監督。即使單個預言機和中繼器惡意勾結,也只影響使用該特定組合的應用。

LayerZero作爲底層傳遞信息機制,不存儲資金和數據,降低了受攻擊的可能性。上層應用可以單獨定義和加固安全措施。

目前LayerZero已經經過多輪安全審核,並提供高額漏洞賞金計劃。

3.2 相比其他協議層跨鏈產品的優勢

1. 更強的通用拓展性:支持EVM和非EVM鏈,不受高Gas成本限制

2. 更低的開發者接入復雜度:設計簡單,便於開發,已被多個知名Dapp採用

3. 解除多鏈碎片化:使用非封裝資產方式,統一流動性層,可將復雜交易捆綁

3.3 總結

作爲多鏈格局下的重要基礎設施,LayerZero具有確定性高、商業模式清晰的優勢。其低成本、高兼容性的特點,使其有潛力成爲跨鏈通信的關鍵協議之一。