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    連接以太坊與波卡 Polkadot,不須信任的跨鏈橋 SnowBridge 上線

    東東

    2024/07/01

     

    2024 / 6 月,SnowBridge 上線,打通以太坊與波卡,這是波卡生態引頸期盼兩年的跨鏈橋,但以太坊跟波卡之間不是早就有跨鏈橋了嗎?

    SnowBridge 是什麼?能做到什麼事?它對於波卡生態為什麼重要?接下來會發生什麼事?

    SnowBridge|連接以太坊與波卡的無信任跨鏈橋

     

    官方文件上的說明,這裡頭重點就這幾個字:

    • trustless
      不須信任,不涉及第三方,直接建立在鏈本身的安全機制上

    • between Polkadot and Ethereum
      連接波卡與以太坊這兩個生態,因波卡是中繼鏈 - 平行鏈架構,透過 SnowBridge 能將以太坊與各波卡平行鏈都連接起來

    • on BridgeHub
      上一段提到波卡是中繼鏈 - 平行鏈架構,中繼鏈主要負責驗證安全,沒有其他功能,功能建立在平行鏈之上,某些通用功能則由所謂的系統平行鏈來負責,BridgeHub 是系統平行鏈之一,負責跨鏈相關功能,SnowBridge 建立在 BridgeHub 之上。

    一句話說明 SnowBridge:連接以太坊與波卡的無信任跨鏈橋

    SnowBridge 有什麼特色

    • 無信任

    • 支援跨鏈資產與消息傳遞

    特色一:無信任

    最大的特色就是「無信任」,這部分需要稍作說明。

    區塊鏈本身是封閉系統,雖然去中心化意味著無須許可,大家都能加入運作,但這些節點們只負責產生與驗證系統內的區塊,無法跟外界互動。也就是說每個區塊鏈都是孤島,不同區塊鏈之間無法相互溝通。

    而區塊鏈有個特性:Don’t Trust, Verify。

    意思是不要信任,而是驗證。若我無法驗證你,我就無法跟你互動,不同區塊鏈之間無法相互驗證,當然就無法互動。

    舉例:

    東東在 A 鏈有 100 USDT,想跨鏈轉到 B 鏈。

    B 鏈無法驗證 A 鏈,它怎麼能確定東東真的有 100 USDT?

    跨鏈從 A 鏈轉到 B 鏈,表示在 A 鏈要 -100,在 B 鏈要 +100

    B 鏈無法驗證 A 鏈,它怎麼能確定在 A 鏈真的有 -100?

    彼此之間不信任,又無法驗證,要怎麼跨鏈?

     

    無法驗證 > 無法互動 > 在原生區塊鏈架構中沒有跨鏈這東西

    但跨鏈是確實存在的需求,有需求自然會有人找到辦法,於是誕生了所謂的第三方跨鏈橋,簡單說就是實際上沒辦法直接跨鏈,但可以透過第三方來協助流通。

     

    例如圖示,在這邊把錢給我,我在那邊把錢給你,收點手續費。

    一般情況下最常使用的跨鏈管道應該是交易所,交易所在各鏈上都有資產,我們可以把 A 鏈上的幣轉到交易所帳戶上,接著再從交易所帳戶裡提出到 B 鏈上,實際上資產並沒有跨鏈轉移,而是藉由在各鏈上都有幣的交易所協助周轉流通。

    有的跨鏈橋採取類似方式,在各鏈上都有流動性來周轉流通,有的則使用鎖定鑄造方式,在這邊鎖定 100 U,在那邊鑄造 100 U,透過不同的驗證方式執行,不同的驗證方式有不同的安全風險。

    基本上只要不是原生驗證方式的跨鏈橋,幾乎都有額外的信任風險。

    SnowBridge 使用原生驗證,資產跨鏈時是採取鎖定 - 鑄造的方式,來源鏈上資產鎖定在合約中,在目標鏈上鑄造對應資產;來源鏈的合約是代理合約,對應波卡平行鏈自行部署,合約並不是由 SnowBridge 管理,沒有第三方託管問題。

    延伸閱讀:什麼是跨鏈?跨鏈橋技術詳解,5 種跨鏈類型及相關幣種介紹

    SnowBridge 是無信任的跨鏈橋,無信任指的是不需要付出 "額外的" 信任,只需要信任 A 鏈與 B 鏈,也就是信任以太坊與波卡本身的安全性即可,不用付出額外信任,可以將它理解為原生驗證的跨鏈橋。

    對我們一般小散戶而言,跨鏈常常只轉幾十到幾百 U,或許不覺得信任是什麼大問題,但對於需要極大額轉帳的項目來說,例如近期剛遷移到波卡的 Mythical games,需要跨轉千萬顆 $MYTH 幣到波卡生態,或某些項目需要操作跨鏈智能合約,跨鏈將是他們的主要業務內容,對這種規模而言,信任成本極為巨大,無信任跨鏈橋是必需品,這也是文章開頭說的,波卡生態引頸期盼整整兩年,等待的就是一個無信任的跨鏈橋,如此才能真正解放波卡共享安全性與互操作性的潛力。

    特色二:支援跨鏈資產與消息傳遞

    資產跨鏈,例如跨鏈轉帳 USDT,消息跨鏈,將這條鏈上的任意資訊,比方說餘額或其他狀態等消息也跨鏈傳送。

    跨鏈消息傳遞的應用舉例:

    • 在 A 鏈付錢,在 B 鏈鑄造 NFT

    • 在 A 鏈抵押,在 B 鏈借貸

    SnowBridge 剛上線,目前只能操作資產跨鏈,預計在幾個月內啟用消息傳遞,這能實現以太坊與波卡之間智能合約的相互呼叫,讓跨鏈智能合約、跨鏈應用成為可能

    SnowBridge 的由來

     

    開發 SnowBridge 的團隊是 Snowfork,這是一間位於美國舊金山的研發機構,由開發人員、設計師、產品經理等成員組成,根據 官網 資訊過去的經歷非常豐富,合作過許多知名科技公司,包含 web2 中大家耳熟能詳的 Amazon、Oracle、Microsoft、Google 甚至是 Twitch 等網路巨頭,web3 領域則有 Dapper、Cosmos 等。

     

    開發 SnowBridge 的初始資金由 Web 3 基金會資助,初始版本在 2021 年 9 月完成,後續資金透過波卡的去中心化治理 (Open Gov),經提案與社群投票通過,包含後續開發與營運等資金需求,提案通過後直接從波卡國庫撥款。 

    根據提案內容,Snowfork 會在 Kusama 與 Polkadot 上部署 SnowBridge,跟波卡國庫請款的金額為 438,395 顆 DOT 與  25,016 顆 KSM,開發完成後 SnowBridge 部署在系統平行鏈 BridgeHub 上。

    SnowBridge 技術架構

    最核心的關鍵:BEEFY(Bridge Efficiency Enabling Finality Yielder)協議。BEEFY 協議 2024 年 2 月在 Kusama 上線,4 月才在 Polkadot 上線,也是因為 BEEFY 協議的上線,才讓 SnowBridge 與後續的 HyperBridge 成為可能。

    Polkadot BEEFY 協議 - 讓萬鏈互聯成為可能 

    • 白話說法:BEEFY 讓所有其他區塊鏈都能驗證波卡鏈上狀態

    • 簡單說法:BEEFY 提供更輕量快速的最終性證明,透過輕客戶端讓其他不同共識的區塊鏈也能驗證波卡網路的狀態

    • 完整說法:在波卡的機制中,生產區塊與驗證是分開的,負責驗證最終性證明的是 GRANDPA 機制,所謂的最終性指的是區塊鏈最新且被驗證確認的狀態,而 BEEFY 則是 GRANDPA 的輔助協議,能夠生成更簡短的有效證明,讓外部區塊鏈也能驗證波卡的最終性狀態

    文章前段提到,因為區塊鏈與鏈之間無法相互驗證,直接跨鏈因此不可行,必須透過第三方跨鏈橋;若鏈與鏈之間能夠相互驗證,就不需要第三方跨鏈橋,能直接進行不須額外信任的跨鏈操作。

    也就是說透過 BEEFY 協議,所有其他區塊鏈,就算共識機制不同,也都能驗證波卡的鏈上狀態,那麼只要反過來波卡也能驗證對方的鏈上狀態,波卡與任意鏈之間的跨鏈連接就都能成立。

    SnowBridge 運作架構

    SnowBridge 是利用 BEEFY 協議,針對以太坊與波卡建立的跨鏈橋,運作架構中有這幾個主要角色:

    • 以太坊區塊鏈

    • 輕客戶端

    • 中繼器

    • 波卡 BridgeHub 系統平行鏈

    • 波卡平行鏈

    直接舉例說明會比較清楚,假設東東從以太坊跨鏈轉帳 100 USDT 到波卡的 Asset Hub 鏈:

    • 東東在以太坊鏈上發起一筆跨鏈轉帳的交易,鎖定 100 USDT 在對應的合約中

    • SnowBridge 部署在以太坊上的輕客戶端驗證這筆交易,確認東東是否已經鎖定 100 USDT 在合約裡 

    • 驗證後這筆交易請求傳遞給中繼器

    • 中繼器將消息傳送給 BridgeHub 系統平行鏈

    • BridgeHub 收到消息後驗證,驗證後將消息傳送給目標平行鏈 Asset Hub

    • Asset Hub 接收到消息,鑄造 100 USDT 並轉給對應的地址

    • 結果:以太坊鏈上的 100 USDT 被鎖定合約中,Asset Hub 上鑄造了 100 USDT 並轉到東東錢包中,跨鏈轉帳完成

    在這個例子中,將 100 USDT 從以太坊轉到波卡,以太坊是來源鏈,波卡是目標鏈。

    來源鏈與目標鏈上都要有輕客戶端,才能達成雙向跨鏈。所謂的輕客戶端是一種不需要下載整個區塊鏈資料的輕節點,輕節點不參與區塊鏈的共識與區塊生產,只透過下載的區塊頭與關鍵數據來驗證交易和數據有效性。

    中繼器不能竄改消息,只能傳遞,將消息從來源鏈傳送到目標鏈。

    目標鏈收到消息後驗證,驗證後執行交易請求,在這個例子中請求是在 Asset Hub 上鑄造 100 USDT 並轉到東東地址。

     

    輕客戶端負責驗證,中繼器負責傳送,整個過程採用的是原本區塊鏈的機制,也依然保持去中心化,不須付出對第三方的額外信任。

    SnowBridge 安全嗎?

    無信任的跨鏈橋,不須付出額外信任,安全性基於來源鏈與目標鏈本身的安全性。以上一段提到的角色來看:

    輕客戶端驗證是根基於原本區塊鏈的運作,安全性來自區塊鏈本身。

    中繼器無法竄改消息,只能傳送,出事可能導致傳送失敗或延遲,不會導致資產損失,且透過去中心化與激勵懲罰機制能降低出事機率。

     

    程式碼都已完成審計,審計報告可 在此查看

    SnowBridge 操作

     

    撰文當下 SnowBridge 剛上線不久,App 上方依然有黃色警告,目前還在早期階段不建議大額轉帳。

    Subwallet 已支援,Talisman / Novawallet 還沒全面支援,跨鏈轉過去的資產有可能不會在錢包介面中正常顯示。

    https://app.snowbridge.network/

    進入 App 可以先看目前橋的狀態,滑鼠移過去就會顯示目前跨鏈轉帳需要多久時間。

     

    接著連接錢包。

     

    EVM 與 Polkadot 兩邊的錢包都要連接。

    轉帳選 Transfer,跟一般跨鏈操作一樣選好來源與目標鏈,幣種與數量。

     

    目前主要支援以太坊 Ethereum 與波卡資產平行鏈 Asset Hub 之間的雙向跨轉,也能從以太坊單向跨鏈到 Mythos 平行鏈 (這條就是 Mythical games 遷移到波卡生態的平行鏈)。

    轉帳不須輸入地址,會直接帶入連接錢包的帳戶,但還是要記得檢查。

     

    右下角選擇幣種,目前支援這幾種 ERC20 代幣。

    從以太坊跨到波卡的 gas 費不算高,撰文當下要 0.000399 ETH,大約 1.多 U,但若反過來從波卡跨到以太坊,gas 費高達 11-12 DOT,將近 70 U,是無法執行的高成本。

    目前只是 SnowBridge 上線的初始版本,接下來的幾個重點:

    • 整合更多平行鏈

    • 降低跨鏈成本

    • 支援跨鏈消息傳遞

    小結 – Polkadot 2.0 逐步實現,期待跨鏈應用爆發

    之前在這篇文章:

    Polkadot 2.0 是什麼|core time 介紹 & 異步支持|官方跨鏈橋介紹

    提到波卡在 2023 年 7 月已完成白皮書上所有功能,波卡 1.0 已完成並交付給社區,接著進入 2.0 的開發,包含三大重點:

    從 1.0 > 2.0,波卡將變得更快、更靈活彈性、更連結

    • core time

    • 異步支持

    • 官方跨鏈橋

    跨鏈橋中最令人期待的就是這一條跨以太坊與波卡的 SnowBridge,原因很簡單,因為以太坊是最活躍也最成熟的公鏈生態,用無信任跨鏈橋打通以太坊對波卡生態而言具有指標性的意義。

    雖然還需要等待整合更多平行鏈與支援跨鏈消息傳遞,但波卡 2.0 正確確實實的實現中,曾經的跨鏈之王波卡這幾年的發展並不如許多人的預期,期待的跨鏈應用尚未出現。

    但如今關鍵技術終於通過,相關應用已上線,整個波卡生態引頸期盼的跨鏈應用爆發,也許距離已不算太遠。

    延伸閱讀

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    東東

    加密貨幣愛好者 | 2017 入圈,認為區塊鏈是下個世代的網路,期待區塊鏈與加密貨幣普及到日常生活的那一天。

    SnowBridge|連接以太坊與波卡的無信任跨鏈橋

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