一文读懂：互操作协议LayerZero

LayerZero 是一种全链互操作性协议，专注于链与链之间的数据消息传递，其产品设计理念在跨链桥领域具有很大的创新性，基于预言机和中继器的数据传输方式使得协议更为轻便，并且在安全性能方面也有一定的保障。

什么是跨链互操作性

区块链目前的发展趋势是多链并行，但是区块链本身不具备与外部系统或API通信的能力，数据和价值不能跨网络进行无障碍传输，所以造成了生态系统的孤立的，彼此无法交换信息。

从开发者的角度看，每一个部署构成了一个孤立的独立实体，导致后端合约彼此之间没有联系，也不知道彼此的存在。

例如，去中心化交易平台(DEX) DApp可能分别需要在以太坊、BNB Chain和Polygon网络上部署，这样每个版本的DApp都是彼此独立的。

对于用户来说，这种多重部署方式也增加了其采用的困难性：

1. 用户无法将代币从一个区块链无缝转账到另一个区块链。
2. 转账过程耗时且体验欠佳，因为资产通常是在源区块链上被销毁，然后使用第三方桥接在目标区块链上重新铸造。
3. 在多个区块链上持有资产的安全风险也很高，容易被黑客攻击，导致资金丢失。

由于区块链生态系统繁多，这些不同的链上环境能够相互操作和通信至关重要。不同区块链之间，交换数据和资产的基础设施关键部分就是跨链互操作性协议。

跨链互操作性使开发人员能够构建一个统一的跨链应用程序，即同个dApp可以部署在多个不同区块链上，而不必在不同的链上部署多个独立的版本，释放更高的资本效率和更好的流动性条件。

什么是LayerZero

LayerZero是一种全链互操作性协议，用于区块链之间的轻量级信息传递，提供安全可靠、去信任化的信息传递。

它只专注于链与链之间的信息传递，能够向支持的任何链上的任何智能合约发送消息，也就是负责区块链之间的智能合约通信，不负责资产的跨链，资产跨链由LayerZero Labs开发的Stargate完成。

LayerZero的技术特点

LayerZero 最突出的特点是其超轻量级的节点，利用超轻节点技术，通过中继者和预言机在不同链的端点之间传输消息，在保证安全性的前提下降低费用。

超轻节点

首先，区块链网络中的每一个节点，其实就是存储数据的每一台电脑或者服务器终端，轻节点只是节点的一种运作模式。

和全节点不同的是，轻节点只存储区块链数据的一小部分，如区块头和其他一些信息，不存储区块内的具体交易信息。

超轻节点与轻节点相比，它们的验证方式相同，但因区块链写入成本很高，持续的传输区块头很昂贵，因此超轻节点不会保留所有区块头，而是通过预言机按需流式传输这些区块头，从而更高效的同步链外实体以达到所需状态，改变了原来的连续流式传输方式。

这样做的好处便是，不依赖轻节点从头开始的区块头数据流，但缺点就是缺乏历史顺序数据流，那一旦预言机和中继者同时作恶即可通过验证，那么就会导致恶意的信息被执行。

所以，LayerZero在极大程度的验证成本降低和一定程度的安全性损失之间做出了取舍，而这种取舍是否值得，可能就要看其基于自身场景如何权衡。

核心组件

在LayerZero官方白皮书中可以看到，承担两条链之间信息传递的核心组件分别为端点（Endpoint）、预言机（Oracle）和中继器（Relayer）。

端点是和用户或者应用直接交互的设施，负责处理消息传输、验证和接收，他们的目的是在用户使用协议发送消息时保证有效传递。在LayerZero协议中，每个链都需要部署端点，这些端点也可以被其它同链的App调用，负责发送信息给外链。

预言机是第三方服务，提供一种独立于其他LayerZero的机制组件，能从一个链中读取一个块头和将其发送到另一个链上，这样能在目标链上验证源链上交易的有效性。LayerZero目前采用Chainlink充当其预言机。

中继器是一种链下服务，在功能上类似于预言机，但它不是获取区块头，而是获取指定交易的证明。

为了确保有效地传递，唯一的要求是对于使用LayerZero协议发送的任何给定消息，预言机和中继器必须相互独立。

任何主体都可以承担预言机和中继器的角色，LayerZero甚至可以实现自己的中继服务。

在LayerZero中一个重要的信任假设就是 — — 预言机和中继者彼此之间独立运行。预言机提交的区块头将与中继器提交的交易证明进行交叉验证，二者不形成任何共识，只传输消息。

简单来说，预言机作为 LayerZero 跨链中的公证人角色，让目标链知道验证的结果如何，而中继器就负责提供验证交易所需的证明过程以及跨链信息的具体内容。

为了确保信息的有效传递，一旦中继器或是预言机之间的信息传递出现任何争议，那么智能合约将会暂停且不会将信息提交给目标链。

LayerZero核心组件

如果从A链跨一笔交易到B链，那么整体流程大概如下：

这笔交易会从用户启动应用程序开始，然后通过预言机和中继器在 LayerZero 端点的协助下，将这笔交易分解成多个部分（证明和区块头）。

一旦预言机和中继器在目标链上发送各自的信息（签署交易上链），并且 LayerZero Endpoint（合约）验证了信息的正确性，消息就会被转化并在目标链上执行。

LayerZero的优势

安全性

作为底层协议，LayerZero 的安全性是独立于外部协议的，从而确保了整个协议共识的稳定性。

另外，得益于独特的预言机和中继器设计，二者相互独立，只有都被认为是真实的情况下才会完成交易，保障了信息传输的安全性。

扩展性

LayerZero作为一个通用的消息传递层，这意味着可以将任何合约从A链转移到B链实现与一层网络的跨链互操作。

通过创新的端点设计，LayerZero可以很轻松的进行扩展以支持任何链，为区块链生态系统带来了更广泛的应用场景。

高效率

首先，LayerZero的超轻节点技术可以实现更高的传输效率，并在保证安全的前提下降低了验证成本；

其次，LayerZero的中继器或预言机都没有形成任何共识，只简单传输消息，所有的验证都在自己的目标链上完成，所以速度和吞吐量的限制完全取决于两个交易链的属性。

优于现有IBC传输层

IBC传输层负责管理轻客户端对数据的存储和验证(ICS-2, ICS-23)、执行连接交握(ICS-3)、建立信息通道(ICS-4)。

尽管它是完全的轻客户端，但需要明确的链上全头同步，才能实现交握。所有信息都由专属ICS-18的中继器传输。但是，运行一个完整的轻客户端的成本高昂，限制了它的应用。

LayerZero从预言机按需传输区块头，减轻了链上全头同步的压力。LayerZero提交的区块头与中继器提交的交易证明进行交叉验证，并且，LayerZero合约把不同链上的交易证明抽象为库。

比如说，以太坊和Tendermint就使用了不同的序列格式（分别是RLP和go-wire）、签名模式（secp256ka和ed25519）以及数据结构（Patricia Trie和IAVL+ trees）。

在分解预言机和中继器的责任时，LayerZero利用了已有预言机，如Chainlink和Band的安全特性，通过开放的中继器系统添加了安全层。

如果预言机与中继器发生串通，系统就会停止，因为按照统计，在区块头未知的情况下，能够验证的交易证明不可能被发送，反之亦然。

IBC传输层另一个缺陷是其仅允许具有确定性最终性的区块链直接通信。IBC更高抽象层的安全性以及对应用程序的保护都取决于最终性。

为了让IBC与工作证明系统（该系统只有概率最终性）一起工作，就需要一个能施加最终性阈值的适配器区域（比如在sifchain中配置“peg zone”）辅助。

LayerZero能解决这个问题，它与确定性交易和概率性交易都可以无缝对接。在处理具概率最终性的交易时，由预言机确定所需的最终性阈值。

这使LayerZero能与具不同网络拓扑结构和共识算法的多种账本一起工作。

LayerZero的用例

相较于其他跨链桥，LayerZero的特色就是可以实现不同链上原生资产的直接交易。现有的跨链都需要某个中间介质来完成，而LayerZero能够实现有效的跨链直接通讯，不需要中间币和中间链。

跨链去中心化交易

LayerZero相当于跨链去中心化交易所（DEX），专门交易本地资产。现有的DEX主要用于发行打包代币或运行中介侧链，与此相反，使用LayerZero的DEX允许用户把本地资产存入一个流动性池，并从另外的池子中提取。

LayerZero的信息传输基元功能强大，能实现直接桥接（定价1:1）、自动做市（定价ab = k）及其他类型（比如Curve DAO定价）。

LayerZero能保证传输的有效性，促进了去中心化交易应用的推广。

多链收益聚合器

当前收益聚合器的运作范围仅限于单链生态系统，例如利用单链策略实现收益聚合的Yearn Finance项目。单链收益聚合系统的缺陷之一，是无法利用超出其生态外的收益机会，从而错失潜在收益。

LayerZero的多链收益聚合器能抓住所有生态系统的良机，增加获得高收益的概率，使用户从市场低效率中获利。

多链效率聚合器显然优于单链聚合器，如果最坏的情况发生了，随时可以退回到单链，只要情况乐观，多链聚合器就能提供成倍选择。

多链借贷

目前，用户没有机会利用其不持有资产的链。如果一个全部资产在以太坊上的用户想从Polygon上获利，他只有两个选择：

1. 将全部资产转移到Polygon，并将其转换为所需货币。
2. 在以太坊借出资产，借入想要的资产，将其桥接到Polygon。

LayerZero的借贷协议允许用户持有在以太坊的资产，将其借出，并在Polygon直接用MATIC借贷。这就免去了桥接费和交换费等中间成本。

统一流动性桥

流动性桥为了吸引流动性供应商（LP）彼此竞争，分割了桥与桥、配对池与配对池之间的流动性。

目前，LP必须选择连接到单链上的单一流动性池，无法为资产提供多少流动性。LayerZero能够在所有链上提供统一的流动性，保护了源链的最终性。

也就是说，用户把资产从A链转移到B链时，其在B链的资产是有保证的，LP能够从所有进入B链的交易中收到费用，不受源链限制。

兑换（Swaps）

LayerZero使自动做市商能够被打包，从而执行资产的跨链兑换，无需修改代码。用户可以在源链的单次交易中将ETH换为SOL。

开发者可以使用LayerZero构建复杂的跨链应用，不必牺牲无需信任性，也不用引入复杂的中介链或智能合约。

下图展示了LayerZero建立交易所的功能，最左侧是中心化交易所，用户把代币存入中心化信托机构，机构在链外跟踪存款，当用户需要时，机构在其他链上授予代币。使用中心化信托机构违背了区块链的初衷。

LayerZero建立交易所图示

因此，分布式交易所应运而生。

中间部分展示了去中心化交易所的工作机制。DEX使用由智能合约管理的共识协议，来促进B链上的自动铸币，DEX摆脱了对中心化的、需信托的链外媒介的依赖。

但DEX存在不足，它牵扯到一个中间代币和一条中间链，只能在B链上铸造一个中间代币或打包代币，而非用户实际想要的代币。

用户必须在另外的交易中把中间代币（如RUNE）或包装代币（ANY）换成想要的代币。

中间代币、打包代币、二次交易和中间链都是非必要开销，理想情况下，都应被单一的无缝交易代替。

最右侧是建立在LayerZero上的交易所，A链发起单一跨链交易，实现A链资本的本地交易，并通知B链的应用程序授予用户代币。

在此过程中，LayerZero完成了一次最小单次兑换，不依赖中间代币。实际的交换协议是由跨链交易中任一链的智能合约处理，LayerZero负责在两链之间传输信息。

这种方式创造了很大的灵活性，并符合端到端原则。

LayerZero生态

目前LayerZero已经支持以太坊、BNB Chain、Aavalanche、Polygon等在内的共计20多条链。

LayerZero的极简架构赋予了该协议无限的可能性，其较低的开发者接入复杂度使得LayerZero目前集成或正在使用其技术的dApp超过50+。

LayerZero生态

Bridge

Stargate Finance

由LayerZero Labs开发的首个基于LayerZero协议的dApp，其构建了第一个完全可组合性的原生资产桥，愿景是让跨链流动性转移成为一个无缝的、单一的过程。

产品亮点为采用独特的“Delta算法”解决跨链桥存在的“不可能三角”问题，而不必在其中做出取舍。

Stargate团队认为跨链资产桥存在“不可能三角”：

1. 即时验证确认：资产在交易确认时就可成功跨到目标链，时效性能够得到保证；
2. 统一流动性：单个流动性池在多条链之间共享；
3. 资产原生性：用户通过跨链桥直接获得原生资产，而非合成、封装资产。

当然，在保证即时验证确认和资产原生性的时候，如果不涉及更复杂的流动性动态分配算法，就只能在每两条链之间搭建一个流动性池，这样会使得资本效率降低。

Aptos Bridge

Aptos Bridge支持ETH、USDC、USDT、WETH、USDD、CAKE、BTC.b等多种资产，以及以太坊、BNBChain、Polygon、Arbitrum、Optimism、Avalanche共6个EVM兼容链桥接至Aptos网络。

需要注意的是，用户将资产从Aptos转出则需要2到3天的等待期。

Testnet Bridge

Testnet Bridge是LayerZero推出的为开发人员使用的公共产品。开发者可以通过以太坊 Goerli测试网的GETH桥接兑换成以太坊上的ETH，也可以通过以太坊、Arbitrum、Optimism桥接兑换成Goerli测试网的GETH。

通过Testnet Bridge的兑换，解决开发人员GETH不足而无法展开项目测试的问题。

DEX

Hashflow

跨链Hashflow是一个旨在实现互操作性、零滑点和MEV保护的去中心化交易所。

用户可以使用Hashflow体验跨链交易功能，在以太坊、BNBChain、Polygon等6条公链上兑换ETH、MATIC、USDT等多种资产。

Sushiswap

Sushiswap是老牌DeFi项目之一，但也是LayerZero资产跨链协议新星。

用户可以使用该平台进行以太坊、BNBChain、Polygon、Arbitrum等跨链资产交易，支持的跨链交易资产包括ARB、ETH、USDT、DAI等。

借贷

Radiant Capital

Radiant是跨链DeFi借贷协议，通过使用LayerZero作为跨链基础设施，来实施全链杠杆借贷和可组合性，使用户可以在其支持的DeFi协议中获得杠杆，简化用户在不同链间的资产跨链借贷操作。

Radiant本质上与当前的Aave、Compound等借贷协议运作机制相似，不同之处就在于其要做全链借贷协议，即用户可以在A链上存入抵押品，然后在B链上进行借贷。

不过，当用户需要使用跨链借贷服务时，需要先在支持的链上存入一定的资产，成为动态流动性提供者（dLP），然后才能贷出目标链所需资产。

永续合约

Rage Trade

跨链Rage Trade是建立在LayerZero之上的衍生品交易所，用户可以在该平台上进行期货或期权的交易。

Rage Trade通过桥接GMX、Sushiswap等协议的ETH/USD池生成收益，并提供循环的流动性。Rage Trade能够利用来自Polygon、Avalanche、Solana等其他区块链的LP代币作为协议在Arbitrum链上的流动性。

以3CRV Vault为例，当3CRV LP代币在A链上被用作抵押品时，也能在B链上为Rage Trade提供虚拟流动性。

NFT

OmniX

OmniX是一个建立在LayerZero上的全链NFT平台，支持以太坊、Arbitrum、Optimism、BNBChain、Avalanche等8个公链的NFT交易，未来还会拓展至Solana以及其他非EVM链的集成。

Gh0stlyGh0sts

跨链Gh0stlyGh0sts是LayerZero上第一个全链NFT，总量7710个，被社区誉为最有可能获得LayerZero未来潜在空投权重。

域名

LayerZero Name Service

LayerZeroNameService是专为多链打造的域名服务，用户在完成LayerZero Name Service注册后，便可以在以太坊、BNB Chain、Polygon、Arbitrum等8公条链展示自己的链上域名身份。

当前LayerZero Name Service五位数及以上域注册费用为5美元一年，四位数域名注册费用为30美元一年，三位数域名注册费用为100美元一年，用户可以选择1年、2年、5年和10年的时长注册。

目前用户注册仅能在以太坊上进行。