LayerZero:全链互操作协议的技术原理与评价

1. LayerZero技术原理

1.1 概述

LayerZero是一个无需信任的跨链通讯协议。它利用了轻节点的技术原理,设计了超轻节点机制,通过中继者和预言机将中间的置信环节一分为二,以更低的费用换取更好的安全性。LayerZero主打的是消息跨链,作为底层协议与资产跨链的应用层是包含关系。

1.2 轻节点原理

跨链通讯主要通过外部验证或链上轻节点完成。轻节点只保存历史所有区块头,不存储区块内的具体交易信息。有了区块头的多个Merkle Root就可以验证一笔交易是否真实存在于区块中。

通过轻节点上链运行验证可以剔除公证人的外部角色干扰,依据链本身的安全性实现高度去中心化,从而更安全。但这样跨链成本会很高。

1.3 超轻节点

超轻节点与链上轻节点执行相同的验证,但不按顺序保留所有块头,而是由分散的预言机按需流式传输。这样可以不依赖轻节点从头开始的区块头数据流,大幅降低成本。

其代价是缺乏历史顺序数据流,一旦预言机和中继者同时作恶即可通过验证,导致恶意信息被执行。安全性的损失换来成本的极大降低,需要根据具体场景权衡。

2. LayerZero的跨链核心角色

2.1 Oracle和Relayer的定位

Oracle(预言机)的主要作用是让目标链上的合约知道什么时候验证以及验证的答案是什么。Relayer(中继器)负责提供验证交易所需的证明过程以及跨链信息的具体内容。

Oracle相当于跨链中的公证人角色。由于预言机的重要性,其安全性几乎等同于链上DeFi的价值。

2.2 Oracle和Relayer的分工

预言机的作用:

• 将源链上跨链请求所在的Blockhash和Block Receiptsroot传递到目标链
• Blockhash告知目标链上的合约哪个区块有用户的跨链请求
• Block Receiptsroot用于验证中继器传递的消息

中继器的作用:

• 将跨链消息所在的Receipt和Merkle Proof所需的路径信息传递到目标链上的合约用以验证
• Receipt包含交易执行结果、交易哈希和交易事件日志等信息

2.3 LayerZero的跨链生命周期

跨链过程的主要步骤:

1. 用户应用程序发起跨链请求
2. 信息通过通信器、验证器传递给网络层
3. 网络层触发预言机和中继器
4. 预言机获取并传递区块头信息
5. 中继器获取并传递交易证明
6. 验证器验证信息有效性
7. 通信器将验证后的信息传递给目标链上的应用程序执行

整体跨链在源链上执行首笔交易时收取Gas费,目标链上有3笔交易(中继器、预言机、执行器)。

3. LayerZero协议的优缺点评价

3.1 预言机依赖的安全性考量

LayerZero允许应用自定义relayer和预言机,形成多对多的选择格局,通过市场竞争形成去中心化的互相监督。即使单个预言机和中继器恶意勾结,也只影响使用该特定组合的应用。

LayerZero作为底层传递信息机制,不存储资金和数据,降低了受攻击的可能性。上层应用可以单独定义和加固安全措施。

目前LayerZero已经经过多轮安全审核,并提供高额漏洞赏金计划。

3.2 相比其他协议层跨链产品的优势

1. 更强的通用拓展性:支持EVM和非EVM链,不受高Gas成本限制

2. 更低的开发者接入复杂度:设计简单,便于开发,已被多个知名Dapp采用

3. 解除多链碎片化:使用非封装资产方式,统一流动性层,可将复杂交易捆绑

3.3 总结

作为多链格局下的重要基础设施,LayerZero具有确定性高、商业模式清晰的优势。其低成本、高兼容性的特点,使其有潜力成为跨链通信的关键协议之一。