從模組化到聚合：探索 Polygon 2.0 的 Agglayer 核心

YBB Capital

2024-06-28 16:08:55

Agglayer 是 Polygon 2.0 的核心組件，通過聚合和確保原子跨鏈交易來統一分散的區塊鏈。它採用了一種名為悲觀證明的新驗證機制，假設所有接入鏈都是不安全的，最終利用零知識證明來確保跨鏈操作的正確性。

分享至

微信掃碼

作者: YBB Capital Researcher Zeke

TLDR

Agglayer是Polygon 2.0的核心組件，通過聚合和確保原子跨鏈交易來統一分散的區塊鏈。其目標為提供單鏈級別的無縫用戶體驗，解決現有區塊鏈生態系統的流動性和狀態分散問題。
Agglayer使用了一種名為悲觀證明的新式驗證機制，它假設所有接入鏈都是不安全的，最終利用零知識證明來確保跨鏈操作的正確性。
Agglayer更為簡潔、高效，其最終形態將實現更理想的鏈抽象，更符合下一代Web3的定義。

一、Agglayer從模組化時代中衍生

1.1 Agglayer簡介

Agglayer是Polygon 2.0的核心組件之一，其協議名中的Agg為英文單詞aggregation（聚合）的縮寫，中文全稱即為聚合層。該協議的作用本質上與Layerzero、Wormhole等全鏈互操作性協議並無二致，其目的都是為了將碎片化的區塊鏈世界連接起來。但從構建思路上來說兩者確實有一些不同之處，用通俗的話來說，傳統的全鏈互操作性協議更像到處搭橋修建的工程公司，通過給不同的鏈或協議設計並搭建橋梁（其中異構鏈的適配較為困難），來達成互聯。而Agglayer則恰如其名，形態上更類似於一個交換機構成的"區域網"，連接鏈只需要通過插入"網線"（ZK proof）就可以接入"區域網"，並進行數據交換。相比於到處跨橋，更快、更易用且有更好的互操作性。

1.2 Shared Validity Sequencing

Agglayer的思想很大程度上歸功於Umbra Research關於Shared Validity Sequencing（共享有效性排序）的設計，該方案旨在實現多個Optimistic Rollup之間的原子跨鏈互操作性。通過共享排序器，整個系統能夠統一處理多個 Rollup 的交易排序和狀態根發布，確保原子性和條件執行。

具體實現邏輯需要通過三個組件：

接受跨鏈操作的共享排序器：接收和處理跨鏈交易請求；
區塊構建算法：共享排序器負責構建包含跨鏈操作的區塊，確保這些操作的原子性；
共享欺詐證明：在相關 Rollup 之間共享欺詐證明機制，以強制執行跨鏈操作。

該圖為共用一個排序器時MintBurnSystemContract合約的工作過程

由於當前的Rollup基本已經具備在Layer1和Layer2之間雙向傳遞消息的功能，以及其他特殊的預編譯。所以正如上圖所示，Umbra在這裡僅添加了一個 MintBurnSystemContract合約（Burn與Mint）構成的簡潔跨鏈系統來實現對三個組件的補齊。

工作流程

1.鏈 A 上的 burn 操作：任何合約或外部賬戶可以調用，成功後記錄到 burnTree；

2.鏈 B 上的 mint 操作：排序器在執行成功後記錄到 mintTree。

不變量和一致性

Merkle 根的一致性：鏈 A 上的 burnTree 和鏈 B 上的 mintTree 的 Merkle 根必須相等，如此就可以保證跨鏈操作的一致性和原子性。

在這種設計下，Rollup A 和 B 共享一個排序器。這個共享排序器負責將兩個 Rollup 的交易批次和聲明狀態根發布到以太坊。而共享排序器可以是一個中心化的排序器，就像目前大部分Layer2的 Rollup 排序器，或者是類似Metis這樣的去中心化排序器。整個系統中的關鍵之處在於，共享排序器必須在同一筆交易中將兩個 Rollup 的交易批次和聲明狀態根發布到 L1。

共享排序器接收交易並為 A 和 B 構建區塊。對於 A 上的每筆交易，排序器都會執行該交易並檢查它是否與 MintBurnSystemContract 交互。如果交易成功執行並與 burn 函數交互，則共享排序器嘗試在 B 上執行相應的 mint 交易。如果 mint 交易成功，則共享排序器會在 A 上包含 burn 交易，並在 B 上包含 mint 交易；如果 mint 交易失敗，則共享排序器將排除這兩筆交易。

簡單來說，該系統是對現有區塊構建算法的簡單擴展。排序器執行交易並將條件觸發的交易從一個 Rollup 插入到另一個 Rollup，而在主鏈進行欺詐證明驗證時也僅需保證鏈 A的燃燒與鏈B的鑄造是正確的（也就是上文中的Merkle 根的一致性）。這種情況下多條Rollups就變得類似於一條鏈，與單片Rollup相比，這種設計提供了更好的分片支持、應用主權、互操作性。但相反的問題是，節點驗證與排序器的負擔更大，且從利益分配和Rollups自主性等多種角度來說這種方案被採用的概率還是很低。

1.3 Agglayer的核心組件

Agglayer在吸納上述方案的同時，進行了更多高效的改進，並引入了兩個關鍵組件：統一橋與悲觀證明。

統一橋：統一橋的工作流程為收集並匯總所有接入鏈的狀態至聚合層，聚合層再生成統一的證明至以太坊，在這個過程中存在三個階段的狀態：預確認（預確認允許在臨時狀態假設下更快的交互）、確認（確認驗證提交的證明的有效性）和最終確定，最後該證明可驗證所有接入鏈的交易有效性。

悲觀證明：Rollups接入一個多鏈環境將會產生兩個主要問題：1.不同驗證者與共識機制的引入，將導致安全性複雜；2.Optimistic Rollup的收款需要7天。為了解決這兩個問題Polygon引入了一種新穎的零知識證明方式，即悲觀證明。

悲觀證明的思路是，假設所有連接到 AggLayer 的區塊鏈都可能存在惡意行為，並對所有跨鏈操作進行最壞情況的假設。然後，AggLayer 會利用零知識證明來驗證這些操作的正確性，確保即使存在惡意行為，也無法破壞跨鏈操作的完整性。

1.4 特性

在該方案下，可實現下述多種特性：

原生代幣。通過使用統一橋，聚合層內的資產都為原生資產，沒有任何包裝代幣，也無需第三方的信任源進行跨鏈，一切都是無縫的；
統一流動性。所有接入鏈的TVL都是共享的，也可稱為共享流動性池；
主權。與上文中的Optimistic Rollup通過共享排序器獲得互操作性的方式相比，Agglayer具有更好的主權，AggLayer 將與共享排序器和第三方 DA 解決方案兼容。連接鏈甚至可以使用其原生代幣作為Gas；
更快。依舊是不同於上文Optimistic Rollup的方案，Agglayer進行跨鏈無需等待7天；
安全。悲觀證明只接受正確的行為，另一方面它還確保了沒有一條鏈可以提取超過存入的金額，從而保證聚合層共享資產池的安全；
低成本。在聚合層中接入的鏈越多，繳納給以太坊的證明費用就越低，因為這是均攤的，Agglayer不收取額外的協議費用。

二、跨鏈方案

2.1 為何跨鏈那麼難？

在上文中曾提到過，Agglayer與全鏈協議的目的基本一致，那麼兩者究竟孰優孰劣？在比對之前，我們可能需要先了解兩個問題：1.為何跨鏈難，2.常見的跨鏈方案都有哪些。

如同最著名的公鏈三角難題一樣，跨鏈協議也存在互操作性三角選擇（interoperability trilemma），由於去中心化這個大前提的限制，區塊鏈本質上是一台無法接收外部信息的複製狀態機。雖然AMM和預言機的存在彌補了DeFi缺失的拼圖，但對於跨鏈協議而言，這個問題要複雜數十倍，從某種角度來說我們甚至永遠無法從原鏈中取出任何真正的代幣，所以也就有了各種xxBTC與xxETH等包裝代幣。但這種包裝代幣方案的邏輯非常危險和中心化，因為你需要把真的BTC和ETH鎖在跨鏈橋合約的原鏈地址中，而整個跨鏈的設計中還可能需要面臨資產互不相同、虛擬機不同導致的協議不兼容、信任問題、雙花問題、延遲問題等多種問題。為了高效和降低開支，大部分跨鏈方案其實採用的還是多簽錢包的方案。所以即便時至今日，你也經常能看見xx跨鏈橋暴雷的信息。現在我們再以更低層的角度來細緻地了解這個問題，從Connext 創始人 Arjun Bhuptani的歸納來看跨鏈協議只能在以下三個關鍵屬性中選擇兩個來優化：

無信任性（Trustlessness）：不需要依賴於任何中心化的信任實體，能夠提供與底層區塊鏈相同水平的安全性。用戶和參與者不需要信任任何中介或第三方就能確保交易的安全和正確執行；
可擴展性（Extensibility）：協議能夠輕鬆地適用於任何區塊鏈平台或網絡，不受特定技術架構或規則的限制。這允許互操作性解決方案能夠支持廣泛的區塊鏈生態系統，而不僅僅是幾個特定的網絡；
泛用性（Generalizability）：協議能夠處理任何類型的跨域數據或資產轉移，而不僅限於特定的交易類型或資產。這意味著通過該橋樑，不同的區塊鏈可以交換各種類型的信息和值，包括但不限於加密貨幣、智能合約調用，和其他任意數據。

早期的跨鏈橋劃分一般是以Vitalik等人為準，他們把跨鏈技術分成了三類，哈希時間鎖、見證人驗證、中繼驗證（輕客戶端驗證），但後來根據 Arjun Bhuptani的劃分，跨鏈方案又可分為原生驗證（無信任性+ 可擴展性）、外部驗證（可擴展性 + 泛用性）、原生驗證（無信任性+ 泛用性）。這些驗證方式基於不同的信任模型和技術實現，以滿足不同的安全性和互操作性需求。

本地驗證（Natively Verified）：

本地驗證的橋樑依靠源鏈和目標鏈本身的共識機制來直接驗證交易的有效性。這種方式不需要額外的驗證層或中介。例如，一些橋樑可能利用智能合約在兩個區塊鏈之間直接創建驗證邏輯，允許這兩個鏈通過它們自己的共識機制來確認交易。這種方法的優點是增加了安全性，因為它直接依賴於參與鏈的固有安全機制。然而，這種方法在技術實現上可能更為複雜，並且不是所有的區塊鏈都支持直接的本地驗證。

外部驗證（Externally Verified）：

外部驗證的橋樑使用第三方驗證者或驗證者集群來確認交易的有效性。這些驗證者可能是獨立的節點、聯盟成員或其他某種形式的參與者，它們在源鏈和目標鏈之外運行。這種方式通常涉及到跨鏈消息傳遞和驗證邏輯，這些邏輯由外部實體執行，而不是由參與的區塊鏈本身直接處理。外部驗證允許更廣泛的互操作性和靈活性，因為它不受特定鏈的限制，但同時也引入了額外的信任層和潛在的安全風險。（雖然有極大的中心化風險，但外部驗證是最主流的跨鏈方式，除了靈活高效還兼具費用低廉的特性）

原生驗證（Locally Verified）：

原生驗證指在跨鏈交互中目標鏈驗證源鏈的狀態，以確認交易並在本地執行後續交易。通常的做法是在目標鏈虛擬機的源鏈上運行輕客戶端，或二者並行。原生驗證需要誠實的少數派或同步假設，委員會裡至少有一個誠實的中繼者（即誠實的少數派），或如果委員會無法正常運行，用戶必須自己傳輸交易（即同步假設）。原生驗證是信任最小化程度最高的一種跨鏈通信方式，但是它成本也很高，開發靈活性較低，而且更適合狀態機相似度較高的區塊鏈，比如以太坊和L2網絡之間，或者基於Cosmos SDK開發的區塊鏈之間。

當前的跨鏈方案「1」

在不同方面的妥協也就導致不同類型的跨鏈方案層出不窮，除了驗證方式外。當前的跨鏈方案也可分為多類，它們各自採取獨特的方法來實現資產的交換、轉移和合約調用。

Token交換：允許用戶在一個區塊鏈上交易某種資產，並在另一個鏈上接收等價的另一種資產。通過利用原子互換和跨鏈做市商（AMM）等技術，可以在不同鏈上創建流動性池，從而實現不同資產間的兌換。
資產橋：這種方法涉及到在源鏈上通過智能合約鎖定或銷毀資產，並在目標鏈上通過相應的智能合約解鎖或創建新的資產。這種技術根據處理資產的方式可以進一步分為三種類型：
鎖定/鑄造模式：在這種模式下，源鏈上的資產被鎖定，而目標鏈上則鑄造出等價的"橋接資產"，反向操作時則銷毀目標鏈上的橋接資產以解鎖源鏈上的原資產；
銷毀/鑄造模式：此模式下源鏈上的資產被銷毀，目標鏈上則鑄造出等量的相同資產；
鎖定/解鎖模式：這種方式涉及到在源鏈鎖定資產，然後在目標鏈上的流動性池中解鎖等價的資產。此類資產橋往往通過提供收入分享等激勵措施來吸引流動性。
原生支付：允許源鏈上的應用觸發目標鏈上使用原生資產的支付操作，也可以基於一條鏈上的數據在另一條鏈上觸發跨鏈支付。這種方式主要用於結算，可以根據區塊鏈數據或外部事件進行。
智能合約互操作：允許源鏈上的智能合約根據本地數據調用目標鏈上的智能合約函數，實現複雜的跨鏈應用，包括資產交換和橋接操作。
可編程橋：這是一種高級的互操作性解決方案，結合了資產橋接和消息傳輸功能。當資產從源鏈轉移到目標鏈時，可以立即觸發目標鏈上的合約調用，實現多種跨鏈功能，例如權益質押、資產交換，或將資產存儲在目標鏈上的智能合約中。

2.2 Agglayer在未來更具優勢

我們在此處將Agglayer對比當前的全鏈協議，以全鏈協議最具影響力的LayerZero為例。該協議採用了外部驗證的改良版，即LayerZero將驗證的信任源轉化為兩個彼此獨立的實體------預言機和中繼器，通過最極簡的方式來彌補外部驗證的缺陷。跨鏈方案上屬於可以實現多種操作的可編程橋方案。從邏輯上來說似乎簡潔利落的破解了，所謂的不可能三角。從宏大的敘事角度來說，LayerZero有機會成為整個Web3的跨鏈樞紐，並且相當契合模組化時代下鏈爆炸所產生的體驗割裂、流動性破碎等問題，這也就是為什麼頭部VC要在這類協議上進行瘋狂押注的主因。

但真實情況又是如何呢？我們暫且不談近期Layerzero關於空投的各種騷操作。只從發展的角度考慮，此類協議想達到理想中貫連整個Web3的情況其實非常困難，且去中心化問題存疑。在早期的V1版本中，LayerZero採用的預言機其實存在被黑以及理論上存在預言機作惡的可能（關於這點，Wormhole採用業內機構作為守護者節點，也時常被人所詬病），直到V2版本的去中心化驗證網絡（DVN）誕生才平息了社交網絡上的口誅筆伐，但這同樣是基於大量的B端資源。

另一方面，全鏈協議的開發還涉及異構鏈的協議、數據格式和操作邏輯，以及不同智能合約的調用問題。想要真正實現Web3的互通不僅需要自身努力，可能還需要各類項目的協同。如果各位使用過早期的LayerZero應該不難發現它基本僅支持EVM系公鏈的跨鏈，且支持全鏈的生態項目並不多。這點對於Agglayer也是同理，但在互操作性上，Agglayer支持超低的延遲及異步互操作性，這要比全鏈協議更像我們日常使用的互聯網。

綜合來說，Agglayer聚合為類似單鏈使用的方式，整體上更簡潔、高效且符合當下的模組化風向。不過兩者之間在當下，並不存在絕對的高低，全鏈協議依舊具備最廣闊的流動性、生態與更強的主動性，且發展較為成熟的優勢。而Agglayer的優勢在於將互為敵對的Layer1、Layer2真正意義上的聚合，打破鏈爆炸時代不同公鏈項目，分散流動性與用戶的零和遊戲，允許多鏈低延遲交互，並原生自帶鏈抽象，共享流動性池不需要包裝代幣，這對於長尾鏈和應用鏈來說將是非常好的機會。所以從長遠來看Agglayer是當前最具潛力的跨鏈方案，目前同樣在開發階段的類似項目還有Polkadot 的"Join-Accumulate Machine"，未來必定還有更多的類似方案出現，Web3的歷史在如今已從單片走向模組，而下一步將走向聚合式。

三、Agglayer所連接的生態

由於尚在早期，Agglayer的接入鏈還並不多，這裡主要提及三個項目：

3.1 X Layer

X Layer是基於Polygon CDK建立的以太坊Layer2項目，它連接了歐易和以太坊社區，讓任何人都能參與到真正全球化的鏈上生態系統中。作為頭部交易所的公鏈，在接入Agglayer後將為聚合層內的項目帶來廣泛的流動性。而OKX Web3錢包作為普通用戶的訪問層，也許也會對Agglayer提供更好的支持。

3.2 Union

Union是一個基於Cosmos構建的零知識基礎設施層，該項目用於一般消息傳遞、資產轉移、NFT 和 DeFi。它基於共識驗證，不依賴於受信任的第三方、預言機、多重簽名或 MPC。作為接入鏈，進入聚合層後實現了EVM與Cosmos的深度連接，因為只需將Union作為IBC網關即可實現連接Union再連接IBC，從而使得兩個彼此割裂的模組化生態重新組合在一起。