Harmony 是最早预见并拥抱多 / 跨链未来的首批 layer-1 区块链之一，其应用程序和资产将为各个区块链平台（多链）上的用户服务，资产也将跨越区块链的边界流动（跨链）。

Harmony 上的 Horizon 跨链桥是第一批跨链桥之一，促进了资产从以太坊链和币安智能链转移到 Harmony 链上。Horizon 跨链桥自 2020 年 10 月上线，经历了近两年的时间考验，Harmony 链上的总锁定资产价值（TVL）超过了 7.5 亿美元，产生了 10 万笔以上的跨链交易以及超过 15 亿美元的交易量。

虽然 Horizon 跨链桥在实现跨链资产的 DeFi 领域为 Harmony 区块链提供了良好的服务，但 Harmony 也始终追求开发出更安全和更好，并且最小化信任的跨链技术。尽管 Horizon 跨链桥被黑客攻击一事对 Harmony 而言是一次巨大的挫折，可我们坚信对更美好的跨链未来的信念，以及为这一技术完善所做出的巨大贡献。下面我们将给大家分享对跨链领域的认知，我们计划如何采用各种技术，以及计划如何为其改进付诸努力。

各种跨链桥技术的分类

站在一个相对较高的维度上，有两种类型的跨链桥解决方案：1）基于证明和 2）基于委员会。基于证明的解决方案需要对一条链上的任何交易在另一条链上的有效性进行加密证明，而基于委员会的解决方案则依靠跨链桥验证者的社会共识来证明交易的有效性，这通常不涉及加密证明。

基于证明的解决方案

在基于证明的解决方案中，对交易有效性的证明主要涉及对包含该交易的区块有效性的证明，因为只要这一区块有效，该区块中包含的交易就可以通过默克尔证明来证明。

在权益质押证明区块链的背景下，证明区块有效性需要证明该区块已获得共识并拥有足够的签名证明其有效性。区块的证明可以通过 1）有效性证明或 2）欺诈证明来证明。有效性证明可以通过链上智能合约或者像零知识证明这样的前沿技术朴素地完成。朴素有效性证明可能使 gas 费很昂贵，而在某些情况下很难或者无法应用零知识证明。另一方面，欺诈证明仅需接纳区块的有效性，并为任何诚实的一方提供时间窗口提交使其无效的欺诈证明。下面列出了一些基于有效性和欺诈证明解决方案的知名示例。

有效性证明的类型：

• 朴素有效性证明：在链上复制区块验证。无需额外的优化。示例为：Cosmos IBC、Harmony 的 Horizon2.0；

• 拥有链上代理的安全指定位址：验证在安全指定位址内进行，并传达给链上代理合约。譬如：Datachain 的 Light Client Proxy（LCP）

• 零知识证明：Gnosis 链和以太坊间的简洁实验室跨链桥、zkBridge

• 欺诈证明：Nomad 跨链桥、Near 的彩虹桥

基于朴素有效性证明的跨链桥解决方案在遇到像以太坊这样昂贵的 gas 费环境中通常会有很高的 gas 成本。例如，Harmony 的 Horizon2.0 技术，由于在智能合约中执行 BLS 配对检查所涉及的固有成本，验证一个区块头需要花费约 5000 万的 gas 费。

当 BLS 操作在以太坊虚拟机（EVM）中得到原生支持时，成本将大幅降低（请参阅 EIP-2537）。Datachain 最近提出了轻客户端代理（LCP），其试图将链下区块验证转移到一个安全的制定位址，从而降低运行成本。然而，此项技术还未完全开发。同样，零知识证明在区块验证中的应用（正在开发中）不仅可以优化成本，而且还可以极大地提高安全性。

在缺乏基于最佳有效性证明的跨链桥技术的情况下，基于欺诈证明的技术获得了很好的吸引力，由于其具有单一的诚实少数假设，其中的安全性仅仅只需要一个诚实实体，即可监视中继区块头的有效性，并能在发生欺诈时提交欺诈证明。

基于委员会的解决方案

基于委员会的解决方案涉及一组验证者之间的社会共识，而无需对交易或区块的有效性进行加密证明。验证者委员会可以由链本身组成，其中跨链交易作为区块链网络的一部分进行验证。例如，Cosmos Hub 验证者负责验证 Gravity 跨链桥交易，其连接了 Cosmos 和以太坊链。

委员会类型：

• 内置协议委员会：Cosmos 和以太坊之间的 Gravity 跨链桥

• 外部权益证明区块链网络或 rollup 链：Axelar、Celer cBridge、Synapse 链（rollup 链）

• 带有链上智能合约的外部非区块链网络。Multisig（多签）：Harmony Horizon1.0、Wormhole、Chainlink DON：LayerZero、多方计算（MPC）网络：Multichain

当对比基于证明的跨链桥解决方案时，基于委员会的解决方案各有利弊。基于委员会的跨链桥解决方案在许多链之间的桥接方面更具通用性，而基于证明的解决方案则需要额外的开发工作来支持更多的链。

另一方面，基于委员会解决方案的信任最小化依赖于跨链桥验证者委员会的成熟度，即委员会在参与成本（成为跨链桥验证者的质押，涉及的机器成本）、无需许可性质（任何有足够质押量的人都可以参与成为跨链桥验证者）、防合谋（验证者门槛或签名数量和接管跨链桥的总质押，检测和防止合谋的额外机制）、防审查（如果跨链桥验证者审查交易，会触发什么机制）

基于证明和基于委员会的跨链桥解决方案各有优劣，可以用来比较他们的标准是：

1. 信任最小化（在参与度、无需许可性、防合谋和抗审查方面）

2. 解决方案的普适性和可定制化

恢复 Horizon 跨链桥

自 Horizon 跨链桥被黑客攻击后，我们深入研究了一些基于证明和基于委员会的解决方案。在基于证明的跨链桥方面，我们考虑了 Nomad，然而 Nomad 跨链桥在发生智能合约漏洞被黑客利用事件后显然不适宜。

在基于委员会的跨链桥方面，我们发现 LayerZero 是最合适的解决方案，因为其对 Horizon 跨链桥此前的架构不造成破坏并能兼容。这意味着，我们只需要用 LayerZero 的验证层替换掉多重签名验证层，就可以更容易地让其恢复工作。

请注意，这并非我们试图对各种跨链桥方案进行评判，而是在 Horizon 的背景下，根据我们的限制条件而进行的主观分析。除了这篇文章，最近还有几篇精彩文章阐述了各种跨链桥方案的差异，譬如 Jump Crypto 的文章、ZK 跨链桥等。

接下来是什么？

正如之前所强调的那样，Harmony 已经投入了大量精力，以 Horizon2.0 的形式构建一个信任最小化、成本 / 时间高效的跨链桥解决方案。然而，此项技术的采用仍然取决于某些加密原素（如以太坊主网 EIP 2537）的可用性。此类 EIP 最终将会得到部署，与此同时，Horizon2.0 可以探索各种优化方向，譬如使用安全指定位址进行链外验证，如 Datachain 的 LCP，以及使用零知识证明，如 succinct labs 和 zkBridge 所做的。

Harmony 还将继续采用任何卓越的跨链桥技术（在信任最小化和效率方面），随着时间的推移达到所需的成熟期，使其为我们的用户所用，因为 Harmony 坚信多 / 跨链的未来以及为多 / 跨链未来服务的多种跨链桥技术。

长远来看

信任最小化将在塑造跨链技术的的未来中发挥关键作用。目前，无论是基于证明还是基于委员会的跨链桥解决方案都没有完全实现信任最小化，因为都缺乏数据的可用性。这意味着，基于证明和基于委员会的解决方案都需要信任连接链的共识，而对于独立的第三方而言，无法轻易地验证交易和状态转换（区块链状态）。

这一限制可以通过在数据可用性 Celestia 或 Polygon Avail 等数据可用性解决方案中提供桥接链的交易来解决。通过提供数据（交易），任何独立的第三方均可验证跨链交易和相应状态转换（区块链状态），而无需相信参与桥接链共识的验证者集合。

请注意，并非为真正的信任最小化提供数据就足够了，还要为之提供技术使其验证有效。这意味着，任何独立的第三方都可以获取跨链交易并以成本 / 时间效率的方式重现状态转换。在 rollup 跨链桥的情况下可以找到真正的信任最小化，其中 rollup 链通过发布其交易以及相应的状态转换（rollup 状态）使数据在主链（如以太坊链）上可用。然而，rollup 链只是主链的扩展，因此在这种情况下，信任最小化是在单个链中（朴素）。

跨异构链（具有不同的共识机制）的信任最小化挑战仍然是一个悬而未决的问题，数据可用性解决方案将在塑造信任最小化跨链技术的未来中发挥重要作用。

关于 Harmony

Harmony 是您的数字资产、藏品、身份、治理的开放平台。我们是一个开源且高效的区块链。

我们的主网可运用以太坊的应用，并且确认交易的时间仅为 2 秒，费用比以太坊本身低廉 1000 倍。Harmony 的安全跨链桥也提供与以太坊链、币安链与其他链的跨链资产转移。

立足于 Harmony，桥接到所有链。成为 ONE 而跨万千。

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