O estado atual da interoperabilidade e ponte de blockchain

Autor: Jacob Ko; Compilador: Huohuo/Blockchain Vernacular

Com o número crescente de cadeias de Camada 1, Camada 2 e Lisk, é mais importante do que nunca que os blockchains tenham maneiras seguras, de baixo custo e eficientes de se comunicar entre si.

Neste artigo, descrevemos por que a interoperabilidade é importante, seus desafios e quais são as abordagens atuais.

1. Proliferação de Blockchain

A primeira blockchain pública, Bitcoin, foi lançada em 2009. Nos 14 anos desde então, houve uma explosão cambriana de blockchains públicos, agora com 201, de acordo com DeFiLlama. Embora o Ethereum domine a atividade on-chain, respondendo por cerca de 96% do valor total bloqueado (TVL) em 2021; com o surgimento de blockchains alternativos da camada 1, como BN Smart Chain (BSC) e Solana nos últimos 2 anos, e o surgimento de blockchains da camada 2, como Optimism, Arbitrum, zkSync Era, Starknet e Polygon zkEVM, esse número cai para 59%.

De acordo com DeFiLlama, no momento em que este artigo foi escrito, havia mais de 115 cadeias baseadas em EVM e 12 rollups Ethereum/L2, e a tendência de atividade em múltiplas cadeias continuará por vários motivos:

1. Os principais L2s como Polygon, Optimism e Arbitrum se posicionaram desde o início como soluções de escala para Ethereum, levantaram muito dinheiro e se estabeleceram como lugares fáceis para implantar aplicativos de forma barata (no ano passado, vimos um crescimento de 2.779% no desenvolvimento de aplicativos criados por equipes) +1.499% em Arbitrum, +1.499% em Otimismo, +116% em Polígono — embora a partir de uma pequena base de cerca de 200–400 desenvolvedores)

2. L1s alternativas são constantemente introduzidas para otimizar necessidades específicas. Algumas cadeias são otimizadas para maior rendimento, velocidade e tempos de liquidação (por exemplo, Solana, BSC), enquanto outras são direcionadas a jogos (ImmutableX), DeFi (Sei) e finanças tradicionais (por exemplo, sub-rede fechada do Avalanche), etc.

3. Aplicativos com escala suficiente e usuários lançando seus próprios rollups ou cadeias de aplicativos para capturar mais valor e gerenciar taxas de rede (dydx); e

4. Vários frameworks, SDKs, kits de ferramentas e fornecedores de "Rollup-as-a-Service" entraram no mercado, tornando mais fácil para qualquer projeto iniciar seu próprio Rollup com o mínimo de aprimoramento técnico (por exemplo, Caldera, Eclipse, Dymension, Sovereign, Stackr), AltLayer, Rollkit)

Vivemos em um mundo com várias cadeias e várias camadas.

2. A crescente importância da interoperabilidade

A proliferação das cadeias L1, L2 e Lisk destacou a importância da interoperabilidade, a capacidade e a maneira como as blockchains se comunicam entre si; transferindo ativos, liquidez, mensagens e dados entre elas.

Como sugere o Connext, a interoperabilidade do blockchain pode ser dividida em três partes:

**1) Transmissão: **O local onde os dados da mensagem são passados de uma cadeia para outra

**2) Verificação: **comprovar a exatidão dos dados (geralmente envolve provar o consenso/estado da cadeia de origem); e

**3) Execução: **A cadeia de destino realiza algumas operações nos dados

Fonte: Message Bridging Stack adaptado do Connext

O benefício de poder transferir ativos e liquidez entre cadeias é simples - permite que os usuários explorem e transacionem em novos blockchains e ecossistemas. Eles poderão tirar proveito de novos blockchains (por exemplo, transações ou transações na camada 2 com taxas mais baixas) e descobrir novas oportunidades lucrativas (por exemplo, acessar outros protocolos DeFi na cadeia com rendimentos mais altos).

**O benefício da transferência de mensagens é que ela desbloqueia uma série de casos de uso entre cadeias sem mover seus ativos originais. ** Uma mensagem enviada da cadeia A (fonte) aciona a execução do código na cadeia B (destino). Por exemplo, um dapp na cadeia A pode passar uma mensagem sobre os ativos de um usuário ou histórico de transações para a cadeia B, que permite que eles participem de atividades na cadeia B sem mover nenhum ativo, por exemplo,

1. Pegar emprestado na cadeia B e usar ativos da cadeia A como garantia

2. Participar de benefícios da comunidade (como cunhar novas séries de NFT, reivindicar ingressos e mercadorias para eventos) de maneira agregada de baixo custo, sem transferir seus NFTs para a Cadeia A

3. Aproveite seu ID descentralizado e histórico na rede estabelecido em uma rede para participar do DeFi e obter melhores taxas em outra rede

3. Desafios da interoperabilidade

Embora a interoperabilidade traga muitos benefícios, ela enfrenta uma série de desafios técnicos:

**1) Primeiro, os blockchains geralmente não se comunicam bem entre si: **Eles usam diferentes mecanismos de consenso, esquemas de criptografia e arquiteturas. Se seus tokens estiverem na cadeia A, não é um processo simples usá-los para comprar tokens na cadeia B.

**2) Em segundo lugar, na camada de autenticação, um protocolo de interoperabilidade é tão bom quanto o mecanismo de autenticação escolhido para verificar se as mensagens entregues são de fato legítimas e válidas. **

3) Em terceiro lugar, fornecer aos desenvolvedores vários locais de compilação faz com que os aplicativos percam a capacidade de composição, que é um bloco de construção fundamental na web3. Isso significa que os desenvolvedores não podem combinar facilmente componentes de outra cadeia para projetar novos aplicativos e liberar maiores possibilidades para os usuários.

**4) Por fim, um grande número de cadeias significa que a liquidez se torna fragmentada, reduzindo a eficiência de capital dos participantes. Por exemplo, se você fornecer liquidez a um pool na Cadeia A para obter rendimento, será difícil obter o Token LP dessa transação e usá-lo como garantia em outro protocolo para gerar mais rendimento. A liquidez é a força vital do DeFi e da atividade de protocolo – quanto mais cadeias houver, mais difícil será para elas prosperarem.

Existem algumas soluções de interoperabilidade para resolver alguns desses problemas. Qual é a situação atual?

4. Situação atual da interoperabilidade

Hoje, as pontes entre cadeias são os principais facilitadores das transações entre cadeias. Atualmente, existem mais de 110 pontes com níveis variados de funcionalidade e compensações em termos de segurança, velocidade e número de blockchains que podem suportar.

Como o LI.FI afirma em seu abrangente artigo Bridging 101, existem vários tipos diferentes de ponte:

1) Ponte de embrulho e fundição**-** Proteja o Token na cadeia A em assinatura múltipla e cunhe o Token correspondente na cadeia B. Em teoria, os tokens agrupados devem ter o mesmo valor que os tokens originais, mas seu valor só é válido se a ponte for segura - ou seja, se a ponte for hackeada, quando um usuário tentar fazer a ponte da cadeia B para a cadeia A, É impossível trocar o Token embalado de volta para ele (portal, multi-chain)

2) Rede de Liquidez - as partes fornecem liquidez de Token em ambos os lados da cadeia para facilitar a troca entre cadeias (como Hop, Connext Amarok, Across)

3) Ponte de passagem de mensagem arbitrária - pode transmitir qualquer dado (Token, chamada de contrato, estado da cadeia), como LayerZero, Axelar, Wormhole

4) Pontes de casos de uso específicos (por exemplo, stablecoin e ponte NFT) queimam na cadeia A antes de liberar stablecoin/NFT para a cadeia B

Estas pontes são protegidas através de diferentes mecanismos de confiança sustentados por diferentes partes e incentivos de confiança:

1. A Team Human conta com um conjunto de entidades para comprovar a validade das transações;

2. A Team Economics depende de um conjunto de validadores com garantia apostada para conter o mau comportamento, e esses validadores correm o risco de sofrer penalidades substanciais. Isso só funciona se o benefício financeiro da má conduta for menor do que a penalidade por cortar

3. A teoria dos jogos em equipe atribui várias tarefas no processo de cadeia cruzada (como verificar a validade da transação; retransmitir) para diferentes partes

4. O Team Math realiza verificação leve do cliente na cadeia, usando tecnologia de conhecimento zero e provas concisas para verificar o estado em uma cadeia e, em seguida, liberar ativos em outra cadeia. Isso minimiza a interação humana e é tecnicamente complexo de configurar

Em última análise, os mecanismos de confiança variam de humanos com incentivos econômicos a verificações baseadas em matemática. **Essas abordagens não são mutuamente exclusivas - em alguns casos vimos abordagens combinadas para aumentar a segurança - por exemplo, a ponte baseada na teoria dos jogos da LayerZero usa Poliedros (baseando-se em provas zk para verificação) como o oráculo de sua rede. **

Como a ponte se comportou até agora?

Até agora, as pontes facilitaram a transferência de quantidades significativas de capital – o TVL da ponte atingiu um pico de 60 mil milhões de dólares em Janeiro de 2022. Com tanto capital em jogo, as pontes tornaram-se alvos principais de explorações e hacks. Somente em 2022, chaves de assinaturas múltiplas comprometidas e vulnerabilidades de contratos inteligentes custaram US$ 2,5 bilhões. Uma taxa de perda de capital de 4% ao ano é insustentável para que o sistema financeiro prospere e atraia mais utilizadores.

O ataque continua em 2023 com US$ 126 milhões roubados de endereços de múltiplas cadeias (representando 50% da Fantom Bridge e 80% dos ativos da Moonriver Bridge), enquanto seu CEO controlava todas as chaves de sua chave de "assinatura múltipla". '. Nas semanas seguintes ao hack, o TVL no Fantom (que liga um grande número de ativos em várias cadeias) caiu 67%.

No final do dia, algumas das maiores vulnerabilidades de ponte e consequências subsequentes foram atribuídas a vulnerabilidades multisig (US$ 624 milhões para Ronin, US$ 126,3 milhões para Multichain, US$ 100 milhões para Harmony), ressaltando a importância dos mecanismos de confiança de ponte empregados.

Ter um conjunto pequeno (como Harmony), grupo (como Ronin) ou único (como Multichain) de validadores é um dos principais motivos para algumas dessas vulnerabilidades - mas os ataques podem vir de vários caminhos. Em abril de 2022, o FBI, a Agência de Segurança Cibernética e de Infraestrutura (CISA) e o Departamento do Tesouro dos EUA emitiram conjuntamente um comunicado de segurança cibernética destacando algumas das táticas usadas pelo Grupo Lazarus, patrocinado pelo Estado norte-coreano.

5. Para onde devemos ir?

Claramente, os mecanismos de verificação que, em última análise, dependem de seres humanos são alvos fáceis, mas ainda são necessários para uma interoperabilidade segura e eficiente. Então, para onde vamos a seguir?

Agora estamos vendo o surgimento de métodos de verificação minimizados pela confiança - é aqui que ficamos entusiasmados.