跨链三难困境和模块化解决思路

注：在上一篇介绍 optimistic 跨链桥的文章中，Connext 创始人 Arjun Bhuptani 为我们科普了一种信任最小化的跨链设计，同时该设计还保留了现有多重签名跨链桥的简单性和易部署特性。但当前 Connext 跨链桥产品的体验还是较为糟糕的，并且其支持的跨链功能也非常有限。

而在这篇文章中，Arjun Bhuptani 总结了目前 Connext 跨链协议存在的问题（例如费用高、速度慢等），然后他还解释了 Connext 如何通过称为 Amarok 的升级解决这些难题，而其原理就是结合 Connext 和 Nomad 的跨链机制。

在作者看来，与区块链本身类似，没有一种整体架构可以为我们提供跨链所需的所有理想属性，但我们可以通过模块化的协议栈来接近实现最佳的跨链方式。

升级动机

这次升级的动力是解决网络中不同类型的参与者遇到的关键问题。

终端用户面临的问题

1. Gas 成本：当前的跨链流程依赖于两个阶段的准备/履行过程来完成跨链交互，这不容易批量化处理；

2. 签名 Claim：完成交易需要用户签名消息以 Claim 资金。这可以让 Connext 实现信任最小化，但这个过程也很痛苦，因为它要求用户在签名之前保持在线。

3. 资金锁定风险：用户交易与 router 的关系为 1:1。如果 router 离线或在流程中途失去与链的连接，则用户的资金可能会被卡住，最多可能有 72 小时。

4. 速度：因为用户必须为他们的 tx 绑定到一个给定的 router，所以特定 router 经历的任何延迟都会传递给用户。

5. 流动性碎片化：router 提供的流动性依赖于路径，这意味着它在给定的一对链之间是可用的。而随着跨链数量的增长，用户进行大额交易会变得更加困难。 

开发者面临的问题

1. 链外依赖：该领域的大多数集成仅为合约，但 Connext 目前需要运行客户端 SDK 来为给定交易找到 router。

2. 签名 Claim：claim 的需要要求开发人员跟踪正在进行的 tx，并提示用户在正确的时间签名。与简单的链上 tx 相比，这增加了很多开销以及复杂性。

3. 没有通用消息传递：Connext 目前已支持了跨链调用合约，但这只能在某些情况下安全地完成。要求开发人员在什么时候可以使用这个功能，以及什么时候不能使用这个功能，这是一个很大的障碍。

Router 面临的问题

1. 再平衡：Router 在目标链上发送资金，在来源链上接收资金。这意味着他们的流动性在链或 rollup 二层网络之间移动并且可能会被卡住，从而降低资本效率。

2. ROI 不明确：众所周知，Router 的投资回报率难以准确跟踪，因为两阶段的流程，意味着跟踪回报所需的数据分散在各个链中。

3. 活性问题：如上所述，如果 Router 在交易过程中不可用，用户资金最多可被锁定 72 小时。这种活性问题增加了 Router 的难度。

4. Gas 恶意攻击：用户或 Router 可以协同取消交易。然而，当这种情况发生时，没有明确的机制来补偿预付 gas 成本。

最初的解决方案是什么？

Connext 最初计划通过以下组合来修复以上这些问题：

1. 激励措施——例如，使用 vAMM 定价‌来激励再平衡以及使用罚没机制来增强系统活性；

2. 钱包集成——通过将 Connext SDK 代码移植到钱包中，可以从开发者和用户那里抽象出“签名 claim”的流程；

Connext 的重点一直是确保交易尽可能减少信任，而上述障碍是为了实现这种安全性而做出的权衡。

而在过去的几个月里，Connext 研究出了一种更好的体系结构，它可以在不引入信任的情况下避免上述问题。

模块化跨链方案

这种思维突破来自于 Connext 与 Nomad 的紧密合作。Nomad 是一种 optimistic 跨链桥协议，它可以提供在任何链上充分表达且信任最小化的通信，但权衡的代价是 30 分钟的延迟。

与区块链本身类似，没有一种整体架构可以为我们提供跨链所需的所有理想属性，但我们可以通过模块化的协议栈来接近实现最佳的跨链方式。

模块化跨链堆栈

新的流程

新的设计流程大量使用了 Nomad 协议，该方法不需要签名，而是简单地允许任何 router 为用户交易提供资金并执行调用，并对通过 Nomad 的资金进行 claim。

由于没有预先明确指定 router，因此存在 router 可以在 mempool 中相互竞争以完成给定交易的风险。这是一个次优的结果，因为输掉这场比赛仍然会让 router 消耗 gas。为了解决这个问题，开发者引入了一个定序器（在概念上类似于 rollup 定序器），它负责从 router 那里收集出价（尝试的交易），并将它们批量发布到链上。

请注意，Connext 中的定序器角色不会以任何方式影响系统的资金安全。相反，它只是一种机制，旨在公平地在 router 之间分配费用收入/工作，如果给定（a）用户 tx 的所有 router 出价的数据可用性，以及给定（b）选择中标的一个确定过程，则可以无需信任地完成。Connext 目前正在研究解决这个问题的方法，包括让定序器将数据发布到自己的 rollup 中，或者让 router 和定序器达成 Tendermint 共识。

相关的变化

Amarok 升级将实现更好的跨链流程和功能集，它可以解决我们之前提到的一些问题：

1. 简化流程：不再是带有签名的两阶段流程，所有的交易现在都发生在发送链的单笔交易中，这简化了用户体验和开发者体验。Connext 也不再需要取消，从而消除了 router 的 gas 恶意攻击成本。

2. 1-of-N 路由：任何 router 都可以完成用户的交易，这消除了用户资金锁定的可能性，并显著降低了对 router 的活性要求。这也完全消除了开发人员对链下代码的需求。

3. 更简单的流动性：Router 在交易的目标链上接收流动性，即他们提供流动性的地方。流动性也不再依赖于路径，这消除了再平衡难题和碎片化问题，大大提高了资本效率和可用性。

4. 更便宜和更快的交易：新流程将链上调用的数量从 4 减少到了 2，这使得交易不仅变得更便宜，也变得更快了。

5. 任意消息传递：Amarok 升级带来的最令人兴奋的改进，在于开发人员现在能够构建各种跨链 dapp，这解锁了 JS 风格的异步开发等强大功能（包括对 Solidity 回调的支持）。

下一步是什么？

Connext 目前在运行一个带有 Amarok 升级的专用测试网，而在未来的几周，一个功能齐全的公共测试网将可供任何人使用。

而在 5 月份，Connext 计划完成升级审计，并于 6 月份进行主网升级。

随着 Amarok 升级完成后，这将为建设者打开大门，允许他们在 Connext 之上构建他们能想到的任何类型的跨链应用，以下是开发者们已经讨论过的一些早期用例：

1. 在单笔交易中跨链连接 DEX 流动性；

2. 跨链金库策略管理；

3. 关键协议操作，例如跨链复制/同步全局常量（如 PCV）；

4. 在不引入预言机的情况下将 UniV3 TWAP 引入每条链；

5. 与链无关的 veToken 治理；

6. 元宇宙与元宇宙之间的跨链互操作；