從 LayerZero 和 Google Cloud 談起 跨鏈應依靠預言機還是 ZK

作者：Joey 吳說區塊鏈

LayerZero 和 Google Cloud 已宣布將 Google Cloud 集成爲 LayerZero 上的新跨鏈預言機選項。在 LayerZero 的跨鏈實施中，預言機的角色是驗證消息是否已經由源鏈處理了跨鏈消息請求。現在，在 LayerZero 上構建的應用程序可以從四個不同的預言機選項中進行選擇，包括 Chainlink、Polyhedra 的 zkLightClient 以及由 Polygon 和 Sequoia 管理的預言機。

最新的變化是，Google Cloud 將替代 Polygon/Sequoia 管理的預言機，成爲 LayerZero 跨鏈解決方案的應用程序的默認配置。這是自 2022 年 3 月以來 LayerZero 首次更改默認配置，因此對 LayerZero 而言是一次重大變革。此舉也可能對 Solana 產生影響，考慮到 Google Cloud 僅在幾個月前加入 Solana 生態系統，成爲驗證者和核心基礎設施提供商。這也引發了有趣的思考，即區塊鏈的跨鏈安全性最終可能需要依賴中心化的互聯網巨頭，這是一個值得深思的話題。

與此同時，ZK 跨鏈互操作協議 Polyhedra 最近剛剛完成與 BNB 二層網絡 opBNB 的集成。該協議與 LayerZero 成爲 BNB Chain 生態系統催化劑獎（BNB Chain Ecosystem Catalyst Awards）榜單上僅有的兩個跨鏈橋協議。考慮到 Multichain 的失敗，目前似乎只有兩種主流跨鏈路线可供選擇：預言機（Oracle）跨鏈和零知識證明（ZK）跨鏈。而 LayerZero 和 Polyhedra 分別代表了這兩種路线的領先者。

LayerZero 本質上利用了輕節點技術原理，設計了超輕節點機制，通過中繼器和預言機將中間的信任環節分成兩部分，從而以更低的成本換取更高的安全性。

輕節點僅保存歷史所有區塊頭，不存儲區塊內的具體交易信息。多個 Merkle Root 的區塊頭足以使用默克爾樹驗證交易是否真實存在於該區塊中。通過在輕節點上運行驗證，完全排除了公證人等外部角色的幹擾，實現了更高度的去中心化，從而提高了安全性。然而，這也意味着跨鏈成本將分攤給跨鏈需求的用戶，可能會變得較高。

超輕節點（Ultra-Light Node，ULN）相對於輕節點，執行與鏈上輕節點相同的驗證，但不會按順序保留所有塊頭，而是由分散的預言機根據需要流式傳輸。它的優點是不需要依賴輕節點來獲取區塊頭數據流。然而，它的代價是缺乏歷史順序數據流，這意味着如果預言機和中繼者同時作惡，就可能通過驗證導致執行惡意信息，從而降低了一定程度的安全性，但降低了成本。

在這個過程中，中繼器的作用是將跨鏈消息中的 Receipt 和 Merkle Proof 所需的路徑信息傳遞給目標鏈上的智能合約以進行驗證。Receipt 包含了交易執行結果、交易哈希和交易事件日志等信息。而 Oracle 在 LayerZero 跨鏈中扮演公證人的角色，它將源鏈上的跨鏈請求所在的 Blockhash 和 Block Receiptsroot 傳遞到目標鏈上。Blockhash 用於告知目標鏈上的智能合約哪個區塊包含了用戶的跨鏈請求，而 Block Receiptsroot 用於驗證中繼器傳遞的消息。因此，出於利益考慮，預言機必須極其可信，因爲它的可信度決定了資產的安全性。

如果只有一個預言機，存在極大的風險。爲了防範這種情況，LayerZero 實施了任何應用都可以自定義預言機來支持其系統的策略。即使一些預言機宕機或作惡，跨鏈工作仍然可以繼續進行。市場競爭逐漸演化出多種選擇，形成了多對多的選擇格局，各方之間將建立去中心化的相互監督體系。即使某一預言機和某一中繼器合謀，也只會對使用了這兩者的特定應用產生一定影響。

除了安全性因素之外，LayerZero 還具有更強的通用性和極低的協議接入成本，這是一個隱形的優勢。

通用性更強。在當前的跨鏈協議中，包括 Cosmos 生態的 IBC 協議和 Polkadot 生態的 XCMP 跨鏈協議，要驗證其他公鏈上的交易，必須在以太坊上部署相應的輕節點。高昂的 Gas 成本使得許多 EVM 兼容鏈（如 ETH/BSC/Polygon/L2 等）難以支持 IBC 協議，從而限制了 IBC 協議的通用性，目前它僅能在相對小衆的 Cosmos 生態鏈之間運行。

更低的开發者接入復雜度。從一开始，LayerZero 協議的工作重心就放在了極簡的合約接入設計上，而跨鏈消息的需求潛力巨大，涵蓋跨鏈借貸、收益聚合和交易等方面。由於易於使用和开發，該協議已經在 30 多個鏈上傳遞了數百萬條消息。

至於 ZK 跨鏈技術，它應對了預言機跨鏈的信任問題。通過引入零知識證明技術，ZK 跨鏈不是消除中繼器，而是將中繼器的證明過程交由密碼學來處理，從信任第三方轉變爲信任密碼學。這使得可以在鏈下驗證新區塊頭，並將新區塊頭及其有效性證明（Zk Proof）提交到鏈上，鏈上可以直接驗證ZK Proof，等效於驗證新區塊頭。ZKBridge 採用模塊化設計，將驗證智能合約的程序與核心橋分开。核心橋包括中繼器和更新合約，中繼器接收上一個區塊的區塊頭並驗證其正確性，由更新合約檢查並接受這些證明。應用程序合約由發送方和接收方合約組成，分別部署在兩條鏈上，這些合約與 ZKBridge 交互，執行跨鏈操作。

在跨鏈時，區塊頭中繼節點生成零知識證明，證明中繼的區塊頭正確，並將其發送給更新合約。更新合約維護發送方區塊鏈的狀態，並允許接收方合約查詢區塊頭。應用程序合約定義要橋接的信息。

爲此，PolyHedra 开發了名爲 deVirgo 的證明系統，它是 Virgo 協議的分布式版本，旨在通過將計算分散在多台機器上來並行化 GKR 協議。雖然與 Starkware 和 Polygon Zero 使用的密碼假設相同，即ZK-SNARK，但其創新之處在於使用分布式方法生成 SNARK 證明，即鏈下生成 ZK-SNARK 證明的工作分拆成多台機器的並行計算。根據 Polyhedra 公布的測試數據，使用兩個 AMD EPYC ™ 7763 CPU 生成以太坊全節點證明並遞歸驗證的時間不到 12 秒，遠低於以太坊的區塊時間。

然而，這並不意味着 ZKbridge 在性能方面一定優於中繼器跨鏈。即使不考慮 Polyhedra 的測試數據，驗證成本仍然是一個值得擔憂的問題。以 EVM 爲例，驗證一個 ZK 證明需要超過 500k 的 Gas 費，而中繼器驗證一個籤名的 Gas 費不到 30k，這意味着最終的跨鏈費用可能會非常高。目前，Polyhedra只推出了NFT的跨鏈功能，費用仍然在可接受範圍內，但 NFT 跨鏈與 FT 跨鏈的本質邏輯有所不同，因此 Polyhedra 的實際跨鏈成本仍需進一步測試。

此外，Polyhedra 還設計了一種名爲 paraPlonk 的證明系統，據稱可以加速現有的 zkRollup 系統。它通過讓分布式節點之間傳遞極少量的數據以實現協同驗證工作。然而，我們還未在產品上體驗到這一功能。

在 ZK 技術的發展過程中，可能的實現路徑之一是讓 ZK 證明成爲其中一個預言機選項。用戶可以根據需求選擇不同的預言機，如果涉及較大金額，可以選擇 ZK 驗證，如果金額較小，可以選擇像 Google Cloud、Chainlink 這樣的預言機。

從行業發展的角度來看，這對於 LayerZero 和 Polyhedra 等 ZK 跨鏈協議以及整個行業都是一種雙贏的路线。流動性割裂問題已經蔓延到跨鏈領域，如果 ZK 證明能夠充當預言機，有望實現現在分散的流動性的大整合。

參考：

https://m.freebuf.com/articles/blockchain-articles/363739.html

https://foresightnews.pro/article/detail/38691

https://www.binance.com/zh-CN/feed/post/889904

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