解读以太坊跨链方案 Hop、Celer 和 Connext 的差异

原文标题：《为什么跨链桥成为兵家必争之地？》

作者：Chloe @IOSG Ventures

为什么跨链桥成为兵家必争之地

Layer2之夏已经来临。当前各大Rollup扩容方案，包括Zk Rollup和Optimistic Rollup，正在紧锣密鼓地部署和扩张。众多的DeFi头部项目也纷纷选择在Layer2上部署。Layer2赛道领头羊之一如Arbitrum，其TVL在短时间内已经达到了惊人的近30亿美元，并且保持着强劲的增长势头。我们从各大跨链桥的TVL中可以看出，以太坊上的资产已经大规模地向侧链与Rollup转移。

图片来源：https://dune.xyz/eliasimos/Bridge-Away-(from-Ethereum)

然而，尽管用户有大量的资产转移需求，Rollup和侧链的原生跨链桥的易用性却并不那么顺滑——单次跨Layer1和Layer2的转账可能需要长达40分钟甚至多则7天的时间，并且gas费用也相当高昂。除此之外，侧链与Rollup也各自孤立，用户想跨「Rollup - 侧链」转移资产更是难上加难。这种情况促发并加速了第三方跨链桥的兴起。

本文将重点探索三个基于以太坊的头部跨链方案：Hop, Celer 和Connext，并将其底层建筑的差异和各自的优劣势进行对比。

cBridge - Celer

Celer是一个跨多链，跨Layer2的Layer2平台，有更广阔的视野。Cbridge是Celer推出的跨链桥，旨在支持不同的Layer1区块链，如以太坊和波卡，不同的Rollup方案，如Optimistic Rollup 和 Zk Rollup，以及侧链，比如Polygon。

与Hop的架构不同，Celer通过构建状态通道并且在此通道上进行原子交换来实现资产的转移。整个过程的安全性由SGN保障。SGN是一个专门的PoS链，用于监控与Layer2状态相关的Layer1交易，并将信息从Layer2传递回Layer1。

Cbridge的用户界面与Hop Bridge大同小异

一个有趣的发现是，在不同时间操作（如上，作图和右图截取时间相差1天），CBridge收取的费用大不相同，选择正确的时间转账会为您节省不少手续费。:)

虽然用户界面相似，但Celer的底层运作截然不同，其中并没有合成代币的燃烧和铸造。

1. 100 USDT被锁在Arbitrum的安全合约中（默认为锁12小时）

2. 一个状态通道被创建，Cbridges生成访问合约的密钥，并与relay node共享此密钥的加密哈希

3. Relay node在Optimism上创建一个安全合约地址，并在其中存入相同数量的USDT

4. 用户用密钥在Optimism上申赎USDT，并通过哈希锁将密钥共享给relay node

5. relay node使用此密钥在Arbitrum上解锁USDT，交易完成

这里用户的对手方是“relay node”，relay node在多条链上都拥有丰富的流动性。当用户将 USDT 从 Arbitrum 转移到 Optimism 时，其资产将首先发送到 Arbitrum 上的relay node。由于relay node在 Optimism 上也有流动性，所以它会在 Optimism 上进一步向用户的目的地发送等值的 USDT，并从中收取部分手续费。

 除了原子交换的共有的特性之外，Cbridge其他优势与劣势还包括：

 优势：

1. 像 SGN 这样的外部验证系统是通用的并且易于构建。因此Celer能够迅速部署到各条侧链和Rollup。

2. Celer支持的链和币种最多，用户的可选择性最多。

劣势：

1. 网关可以更加去中心化：Celer用来筛选注册节点的网关还可以进一步去中心化，比如在流动性，历史桥接成功率，费用等自动确定白名单提高效率。

2. 用户体验仍有提升空间：如果relay node在两步HTLC转移完成之前突然下线，用户将等待较长时间收到被退回的代币。

Hop bridge - Hop protocol

Hop Bridge 是一个通用的跨Rollup和Layer1的代币桥。Hop Bridge支持以太坊Rollup方案如Arbitrum和Optimism、侧链如BSC和Polygon，以及以太坊主网间的转账。Hop的底层建筑较为新颖，它借用了燃烧--铸造合成代币的模式，并在源链和目标链的两端加上了两个AMMs。

Hop Bridge的用户界面：

上图中我们可以看到Hop收取了一部分手续费，Arbitrum上100 USDT可以置换Optimism上98.9USDT，其中的价差含需要支付给LP提供流动性的报酬。除此之外还需要交额外的2.25USDT的手续费，其中包括支付给bonder的1 USDT和交易成本1.25 USDT。交易成本会随着Layer1的gas fee波动。用户最终将在Optimism上收到96.7 USDT，远比用原生桥便宜并且快捷得多。

当用户转账时，Hop bridge运作如下：

1. 通过Arbitrum上的AMM（由LP提供token-htoken代币对），Hop将USDT置换为hUSDT。

2. Arbitrum上的hUSDT将被燃烧，bonder将抵押资产去在Optimism上铸造新的hUSDT。

3. 通过Optimism上的AMM，Hop将hUSDT换回USDT。

4. 用户在Optimism上收到USDT

在这个过程中有两个重要的角色：Bonder和LP。Bonder是一些白名单的节点，他们需要抵押资产来铸造htokens并且验证交易。LP为链上的AMM提供流动性（token和htoken代币对）。两者都会收取一小部分费用。

Hop Bridge的优势与劣势可以概括如下：

优势：

1. 可扩展性强，因为Hop实现了与底层资产兼容的合成版本，这种方式能在EVM兼容的链上能最好地运作。

2. 比原子交换速度更快，因为整个过程只有一次资产的转移。

3. 与Celer和Connext不同，Hop中bonder和LP的角色是分开的，协议不要求LP运行节点，因此成为LP的门槛更低。

劣势：

1. 中心化的bonder，目前的bonder都是由Hop Bridge的智能合约来添加进白名单，数量很有限。如果交易时bonder不可用，虽然没有资金风险，但是系统广播的速度要慢很多。

2. 支持的Layer 2的种类有限， 目前非Rollup的Layer2方案都不兼容。此外，Hop Protocol 也不支持除以太坊之外的其他Layer 1。

3. 安全性相对较低，Hop Bridge的安全性取决于其支持的安全性最低的Rollup。这给bonder，LP和用户带来系统性风险。

4. 资金效率低，一次交易需要在两个AMM中锁定大量流动性。

xPollinate-Connext

Connext是另外一个以太坊Layer2互操作协议，并且将范围从资产转移扩展到了跨链数据调用。理论上Connext可以支持所有的EVM兼容的链。

 与Celer相似，Connext在支持的链上构建流动性池，并且利用状态通道以实现原子交换。但两者有一个主要的区别：跨链信息的传递。Celer部署了SGN来验证跨链数据，它由多个外部验证者。而Connext部署了nxtp，实现了跨链信息的内部验证。

celer SGN network

Connext nxtp

Connext现阶段还不支持Optimism，用户界面与之前的非常相似。

（虽然 Connext 看起来是三者中最便宜的，但因为源链和目的链不同，所以难以进行比较）

1. 用户的转账请求被广播到网络，各个router出价并且通过竞拍的方式选出最终的router。

2. 用户的交易被提交给交易管理合约，合约将用户要转移的资产锁在Polygon上。router将这笔交易传递给Fantom上的交易管理合约，并且锁定一部分竞拍费用（少于转账费用）。

3. Relayer（通常是另一个检测到交易准备事件的router）接收 用户的信息并将该信息提交给交易管理合约以解锁用户在Polygon上的资产并发送到Polygon的钱包地址，并确认router锁定了资金。Router提交相同的签名信息并在 Fantom 上解锁原始金额，并完成交易。

这个过程似乎比 Celer 复杂。这里涉及到两个角色，一个是“router”，其作用与 celer 的“relay node”相同，另一个是“relayer”，对跨链信息进行内部验证。

优势：

1. 用户可以直接在网页上查看池中可用的流动性有多少。

2. Connext仅要求router锁定竞拍费用而不是全部流动性，资金效率更高。

3. Connext 是内部验证，因此信任最小化（不需要新的安全假设）。

页面上可以支持查看流动性

劣势：

1. Connext的底层建筑架构不像Celer的PoS系统那样具有通用性，难于部署。

2. Connext的流动性相比下最有限。

结论

虽然三个项目各有优劣，目前还没有完美的架构方案。但是我们能从项目的规划来窥探背后的逻辑，Hop 有明确的市场定位，即以太坊的通用代币桥梁。尽管 Hop 仍然有集成到其他Layer1的可能，但这并非Hop的重心。相反，以太坊上的可扩展性是他们最大的追求。Celer和Connext则有更宏伟的目标。状态通道将适用范围从以太坊上的资产转移扩大到跨Layer1数据调用。Celer通过构建安全性相对较低但易于通用的PoS系统迅速部署并渗透市场，因此目前Celer支持最多的链和币种。而Connext则把重点放在了安全性上，通用性则位于次要位置。

想要评选出谁是三个项目中的最佳十分困难，但可以肯定的是，跨链桥这个赛道有着光明的前景。首先，随时Layer2的飞速发展，链上生态越来越丰富，跨链需求也会随着Layer2的发展与日俱增。因此，跨链桥将会有广阔的市场。其次，我们认为跨链技术已经逐渐成熟，现有的技术可以解决大部分问题。项目方需要做的是继续打磨产品，完善细节提高用户体验。例如Celer即将发布Cbridge2.0版本，现有的缺陷能在很大程度上得到解决。 

由于文章篇幅限制，还有很多跨链方案本文没有提及。我们在文章末尾附上表格供大家参考。总之，各个跨链方案都在朝着安全、低成本，资金效率高，抗审查的方向发展。未来，跨链桥一定是区块链版图中不可获取的一部分。