什么是跨链智能合约？
- Chainlink
- 发布于 2023-08-10 15:39
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本文介绍了跨链智能合约的概念，它是由部署在多个区块链网络上的多个智能合约组成的去中心化应用。文章探讨了多链生态系统的兴起，多链智能合约的优势与挑战，以及跨链智能合约如何通过CCIP协议实现安全的跨链通信，从而促进区块链技术的创新应用。
定义
跨链智能合约是由部署在多个区块链网络上的多个智能合约组成的应用程序，从而创建了一个单一的去中心化应用程序。
跨链智能合约是去中心化应用程序，由部署在多个不同区块链网络上的多个不同智能合约组成，这些合约相互操作以创建一个统一的应用程序。这种新的设计范例是多链生态系统演进的关键一步，并有可能创建全新的智能合约用例类别，利用不同区块链、侧链和 layer-2 网络的独特优势。
在本文中，我们将探讨多链生态系统的兴起，概述现有多链智能合约策略的优势和挑战，并解释跨链智能合约如何在基于区块链的去中心化应用程序的创建方式中实现范式转变。然后，我们将研究跨链智能合约解锁的一些创新用例，并概述跨链互操作性协议 (CCIP) 如何通过实现区块链之间的安全跨链通信来帮助促进这种转变。
多链生态系统的兴起
从历史上看，由于以太坊是最早支持完全可编程智能合约的区块链网络，因此智能合约的采用主要发生在以太坊主网上。除了其先行者优势之外，其他因素也促成了以太坊的采用，例如其不断增长的网络效应、去中心化架构、经过时间考验的工具以及庞大的 Solidity 开发者社区。然而，随着对以太坊区块空间（计算资源）的需求超过供应，对以太坊智能合约不断增长的需求导致网络交易费用随着时间的推移而增加。虽然以太坊主网继续为智能合约执行提供最安全的网络之一，但许多最终用户已经开始寻求成本更低的替代方案。
作为回应，在过去一年中，替代 layer-1 区块链、侧链和 layer-2 rollups 上的智能合约采用迅速增加，以满足用户和开发者的需求。多链生态系统曾经只是一种理论，但现在已成为一种明确的现实，DeFi 生态系统的总价值锁定在各种链上环境中的日益多样化就证明了这一点。其他链上指标，例如每日活跃地址、交易计数和网络带宽消耗，也清楚地表明了多链生态系统的增长。
多链 DeFi 生态系统随时间的增长。
新的链上环境的可用性增加了整个智能合约经济的总吞吐量，从而导致更多能够以较低成本进行交易的用户加入。此外，每个区块链、侧链和 layer-2 网络都提供自己的可扩展性、去中心化、机制设计、共识、执行、数据可用性、隐私等方面的方法。在多链生态系统中，所有这些不同的方法都可以并行实施和经过实战测试，以推动生态系统的发展。
以太坊社区已经接受了多链方法，通过采用 rollup 中心路线图 通过部署各种 layer-2 扩展解决方案 来扩展以太坊生态系统的吞吐量就证明了这一点。Layer-2 网络提高了基于以太坊的智能合约的交易吞吐量，从而降低了每笔交易的费用，同时保留了以太坊主网的安全属性。这是通过使用欺诈证明或有效性证明验证以太坊基础层区块链上的链下计算来实现的，并且将来还将利用数据分片来扩展 rollup calldata 的容量。
为了利用多链生态系统，许多开发者现在越来越多地跨多个网络部署他们现有的智能合约代码库，而不是只在一个区块链上部署。通过开发多链智能合约，项目能够扩大其用户群，并在成本较低的网络上试验新功能，否则这些功能的成本会过高。多链方法在众多 DeFi 垂直领域中变得越来越普遍：例如，SushiSwap DEX 部署在 15 个链上，Beefy Finance 收益聚合器部署在 12 个链上，Aave 货币市场部署在 3 个链上。
多链智能合约的局限性
虽然多链生态系统为用户和开发者提供了许多好处，但在多个区块链上部署相同的智能合约代码引入了许多独特的挑战和权衡。
首先，在另一个区块链网络上进行的多链智能合约代码的每次新部署都会创建一个全新的应用程序副本，这意味着它不再是一个统一的应用程序。相反，每个合约部署都管理其自身的内部状态（例如，跟踪账户余额），不同区块链环境上的部署之间的互操作性有限或完全不存在。虽然用户可以在其首选网络上访问应用程序的副本，但从一个链到另一个链的用户体验不一定相同。
多链智能合约本质上是孤立的 dApp 部署。
这种动态在去中心化交易所中最为明显，尤其是采用多链方法的自动化做市商 (AMM)。由于用户的资产在任何给定时间点只能存在于一个区块链上，因此整个应用程序中的流动性会分散在不同的链上环境中。结果是每个单独的部署中的流动性减少，从而导致用户的滑点更高，并且交易费用减少。此外，AMM 在另一个区块链上的每次部署都从零流动性开始，如果流动性挖矿计划扩展到新的部署以引导流动性，则可能导致协议原生代币的稀释度更高。
任何需要应用程序状态的单一事实来源的应用程序，例如具有中央注册表的链上域名系统，都难以以多链方式实施。如果在多个区块链上部署多个注册表，则可以在不同的链上使用不同的所有者多次注册相同的名称，从而导致冲突。因此，需要全局一致性状态的应用程序通常仅部署到一个区块链网络。
除了应用程序级别的挑战之外，多链生态系统还会增加最终用户的摩擦，他们可能需要学习与越来越多的网络进行交互。鉴于在特定区块链上持有的资产只能在特定于该区块链的 dApp 中使用，如果用户想在其他链上环境中使用 dApp，则需要手动跨区块链桥接其代币。这不仅涉及重新配置他们的钱包、学习新的 UX 模式以及管理额外的基础层代币以支付 gas 费用，而且可能还需要在安全性方面做出妥协，因为许多传统的跨链代币桥都存在安全限制。
最终，多链智能合约的根本限制是不同区块链、侧链和 layer-2 网络上的部署之间的互操作性有限或缺乏。虽然存在代币桥来支持多链应用程序，但在区块链之间安全地传输数据的能力为智能合约的架构方式开辟了一个全新的设计范例。
跨链智能合约的引入
安全的跨链通信——在链上环境之间传输任意数据、代币和命令——使得创建跨链智能合约成为可能。跨链智能合约是由不同区块链网络上的独立智能合约组成的去中心化应用程序，这些合约相互通信以创建一个统一的应用程序。
跨链智能合约是一个统一的 dApp，其逻辑位于不同的区块链上。
虽然可以通过不同的方式来实现这一点，但从根本上来说，跨链智能合约设计范例使开发者能够将他们的应用程序分解为模块化组件。本质上，不同链上的不同智能合约执行不同的任务，但所有合约都保持同步并致力于支持一个用例。这使开发者能够利用不同区块链网络的独特优势：例如，他们可以创建一个去中心化应用程序，该应用程序使用高度抗审查的区块链来跟踪资产所有权，使用高吞吐量的区块链来进行低延迟交易，使用保护隐私的区块链来进行用户身份识别，以及使用去中心化存储区块链来进行元数据存储。
此外，跨链智能合约设计范例可用于在多个区块链网络上启用相同智能合约代码的部署之间实现更无缝的互操作性。这有助于标准化现有多链应用程序在不同链上环境中的用户体验。因此，跨链智能合约有助于解决现有多链智能合约的许多局限性，并因此实现全新的用例。为了展示跨链智能合约的无限潜力，这里有一些示例。
跨链交易所
跨链去中心化交易所 (DEX) 可以使用户能够执行从不同区块链网络上的代币池中获取流动性的交易，以此来缓解多链 DEX 部署的流动性碎片化问题。例如，在交易期间，用户的输入代币可以被拆分并桥接到不同的区块链以实现最佳执行价格，生成的输出代币被桥接回原始区块链并进入用户的钱包。因此，所有区块链网络上可访问的流动性将得到显着提升，从而为用户提供较低的交易滑点，并为每个链上的流动性提供商提供更高的费用。
此外，跨链 DEX 也可以设计为使用户能够将一个区块链环境中的原生代币交易为另一个区块链环境中的原生代币——例如，用户可以将以太坊区块链上的 ETH 交易为比特币区块链上的 BTC。这将使用户能够获得不同区块链平台上原生资产的风险敞口，而无需包装代币或中心化交易所。
跨链收益聚合
跨链收益聚合器可以将用户存入的资金部署到存在于多链生态系统中的各种不同的 DeFi 协议中。通过扩大潜在的收益生成来源范围，用户可以生成更高的收益，而无需手动跨链桥接其代币并追逐最高的收益。这将显着减少多链收益耕作的摩擦，因为用户无需手动跨环境桥接。相反，整个过程将被抽象化。
这种设计还将产生次要影响，即通过帮助增加新的和即将到来的链上环境中 DeFi 应用程序的总价值锁定来增加多链生态系统中的流动性。
跨链借贷
跨链货币市场 可以促进跨链贷款的创建，使用户能够在一个区块链上的市场上存入抵押品（例如 ETH），然后从另一个区块链上的市场上借用代币（例如 USDC）。这将允许用户将他们的抵押品保留在他们选择的安全性高的区块链上，同时在更高吞吐量的区块链上借用代币，以便部署到该链上环境中的应用程序中。
跨链货币市场还可以授权用户从另一个区块链上的利率较低的市场部署中借用代币，然后将借入的资金桥接回开设贷款的链。这有助于标准化区块链的收益率，从而降低流动性较低的货币市场部署中借款人的成本，这些部署的借款利率较高。
跨链 DAO
去中心化自治组织 (DAO) 可以利用跨链互操作性来在一个或多个更高吞吐量的区块链网络上启用链上投票，然后将结果中继回协议核心治理合约所在的成本更高的区块链网络。这将通过降低 DAO 参与者的交易成本来激励更多人参与，同时仍为每个参与者维护链上透明度和抗审查性。
此外，跨链 DAO 可以无缝地管理和修改不同区块链网络上智能合约的参数，从而扩大可以在一个或多个链上环境中由代币持有者管理的事物的范围。
跨链 NFT
跨链 不可替代代币 (NFT) 市场可以使用户能够列出和竞标托管在任何区块链网络上的 NFT。这有助于提高 NFT 的可访问性和流动性，并使它们能够在竞标过程完成后无缝地跨链上环境桥接。此外，存在于一个区块链上的链上游戏应用程序可以利用跨链互操作性来跟踪另一个区块链上 NFT 的所有权。这将允许用户将他们的 NFT 安全地存储在他们选择的区块链上，但仍然能够在任何其他区块链上的游戏应用程序中使用该 NFT。
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虽然这些只是跨链智能合约范例实现的用例的几个示例，但最终有无限数量的潜在用例。除了去中心化应用程序的模块化之外，跨链智能合约还可以以完全不同的方式设计，以利用多链生态系统的好处。
店面智能合约
现有的单链或多链智能合约可以通过部署店面智能合约——充当另一个区块链网络上的智能合约应用程序的网关的智能合约，从而极大地受益于跨链互操作性。这些合约允许用户留在他们选择的区块链环境中，同时存入和与在完全不同的链上环境中运行的现有去中心化应用程序进行交互。
用户将不再需要手动跨区块链桥接以与仅存在于另一个区块链上的智能合约进行交互——他们甚至可能不需要知道智能合约应用程序正在哪个区块链、侧链或 layer-2 网络上运行。他们将能够访问该应用程序，就像它只是在他们已经进行交易的区块链上运行一样。
店面智能合约可以向后兼容地附加到任何现有的去中心化应用程序，例如衍生品平台或货币市场。由于智能合约的可组合性，这使得可以以无需许可的方式将跨链互操作性添加到现有协议中。创建更无缝和可互操作的生态系统将显着促进多链经济的增长。
CCIP 如何实现安全的跨链生态系统
虽然跨链智能合约代表了去中心化应用程序创建方式的重大范式转变，但当今大规模运行的绝大多数区块链网络默认情况下都是孤立的，这意味着它们无法在本机上在不同的区块链网络之间发送和接收数据。为了支持跨链智能合约，需要额外的基础设施（桥）来支持跨链通信。
到目前为止，区块链桥主要关注于网络之间的代币转账，通常是将一个链中的资产包装到另一个链上。但是，跨链智能合约需要更通用的桥来支持任意数据包、代币和命令的传输。此类基础设施还必须高度安全、可靠，并且基于经过审计的代码库，以便消息在没有损坏的情况下传输、及时接收并防止外部条件（例如区块链重组）。正如去中心化预言机网络 (DON) 帮助解决了 区块链预言机问题（区块链无法访问链下资源）一样，它们也可以充当安全区块链互操作性的渠道。
作为原生区块链不可知协议，Chainlink 网络已集成到各种区块链、侧链和 layer-2 网络中，使其能够很好地支持多链生态系统向跨链智能合约的转变。为了实现这一目标，目前正在开发一种称为跨链互操作性协议 (CCIP) 的跨链通信的全球开源标准。
与传统的跨链桥相比，CCIP 旨在使智能合约能够以安全的方式跨任何区块链发送数据和/或代币。数据消息可以由智能合约以任何方式编码/解码，从而支持在如何解释数据消息方面的广泛灵活性。重要的是，CCIP 将利用现有的一系列高度可靠、防篡改和区块链不可知 Chainlink 预言机节点，这些节点已经帮助保护了多链 DeFi 经济中价值数百亿美元的资产。
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除了高质量的代码库之外，CCIP 计划通过一种称为风险管理网络的创新风险管理系统来进一步保护。风险管理网络由 DON 组成，这些 DON 由独立的节点委员会组成，这些委员会与促进支持 CCIP 的桥的节点委员会分开，其唯一目的是监视 CCIP 服务的恶意活动和区块链网络状况（例如区块重组）。这个额外的验证层可以启动桥的紧急关闭，暂停数据和代币的传输，暂时帮助保护跨链智能合约和用户免受潜在的黑天鹅事件的影响。
跨链互操作性协议 (CCIP) 将允许消息在区块链之间传递。
数百个单链和多链智能合约应用程序已经利用 Chainlink 预言机进行链下数据和信任最小化的计算，这些协议可以利用相同的去中心化基础设施来支持跨链互操作性。除了为创建跨链智能合约提供基础设施之外，CCIP 还将支持创建各种跨链代币桥，允许用户直接将其代币桥接到不同的区块链以及有关如何部署此类代币的命令。虽然创建跨链基础设施存在一些固有的挑战，但通过审计的代码和防御措施来确保最高级别的安全性是创建 CCIP 标准的关键重点。
结论
今天的多链生态系统充满了创新，越来越多的开发者将他们的应用程序部署到额外的链上环境中，以增加他们的用户群和吸引力。但是，虽然多链智能合约设计范例存在一些局限性，但引入跨链智能合约提供了一个重要的机会，不仅可以克服这些局限性，还可以因此解锁全新的用例。
CCIP 将有助于加速这种转变，它的目标是提供高度可靠和安全的跨链基础设施，以便去中心化应用程序能够安全地将任意数据传输到任何其他区块链网络上的智能合约。正如 20 世纪 90 年代初没有人能够完全预测互联网实现的未来所有用例一样，跨链智能合约实现的最具创新性的用例尚未被发现。
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