Thanefield 研报:链抽象风潮正盛,技术与生态快速导览

消除现有的用户体验摩擦,简化终端用户和开发者与链上应用程序的交互,将为加密货币带来新的增长浪潮。

作者:Thanefield Research

编译:深潮TechFlow

介绍

在以太坊以 rollup 为中心的路线图背景下,区块链的数量正在爆炸式增长,rollup 和应用链的激增验证了多链的理论。尽管多链扩展有其优势,但也带来了孤岛效应,导致流动性和用户分散在多个环境中。这使得用户和开发者在使用区块链时面临更多困难。

例如,一个典型的用户在三个区块链上操作时会遇到以下挑战。首先,他们需要找到一个安全、经济且快速的桥梁来转移资产。如果桥梁设计不佳,用户可能会支付过高的费用,或者在转移过程中资产被冻结很长时间。

此外,用户还需要足够的本地代币来支付每个区块链上的交易费用。如果用户使用的是非本地资产(如稳定币),这会增加额外的麻烦。他们还需要分别存储和管理每个助记词,这进一步增加了摩擦和安全风险。

同样,开发者在确保链间互操作性、有效管理跨链流动性以及整合各种基础设施层时,面临更高的复杂性,这显著增加了开发时间。

如果没有像链抽象解决方案那样显著改善用户体验,这些复杂性只会随着区块链和 rollup 数量的增加而加剧。

我们相信链抽象是解决这些挑战的关键。通过简化用户和开发者的体验,它可以统一分散的环境,使区块链对全球数十亿人来说更加易用和高效。基于这一理念,本文将探讨抽象领域中的各种项目,这些项目正在帮助实现这一愿景。

链抽象的高级概念

从概念上讲,链抽象旨在简化与链上金融交互的复杂性,将这些复杂性隐藏起来,让终端用户和开发者免于面对这些问题。

从开发者的角度来看,链抽象的目标是让开发者能够快速、安全地构建链无关的应用程序,这些应用程序可以无缝地在所有 rollup 上运行,而无需担心底层的执行复杂性。

从用户的角度来看,链抽象的愿景是让用户能够与去中心化应用程序交互,而不需要理解其背后的加密概念。其目的是消除所有技术复杂性,提供直观的用户体验。

一个常见的类比是我们今天如何与计算机应用程序交互。尽管互联网在日常生活中无处不在,但大多数用户并不了解 HTTP、TCP/IP 等技术细节。同样,在构建 Web 应用程序时,大多数开发者也不需要深入了解通信协议,因为浏览器环境已经抽象了底层的大部分工作。

然而,对于今天的加密用户来说,一条链上的资金在没有明确桥接的情况下是无法访问另一条链上的应用程序的。同样,开发者选择在哪个区块链上部署仍然具有重要意义。

因此,目前的加密状态类似于早期的消费计算。链抽象将是推动其提升到现代互联网无缝用户体验的关键力量。

消除现有的用户体验摩擦,简化终端用户和开发者与链上应用程序的交互,将为加密货币带来新的增长浪潮。这将推动大规模采用,并将用户基础扩展到目前孤立的 web3 原生社区之外,覆盖全球数十亿用户。

这一愿景的早期迹象在 Telegram 中显而易见,Telegram 拥有 9 亿用户,他们可以通过熟悉的界面轻松加入加密货币。类似地,Base 用户可以使用密码键设置智能钱包,避免了安全存储 12 个单词助记词或支付 gas 费的需要,因为他们的交易可以由 Coinbase 赞助。

虽然这两个生态系统仍处于早期阶段,但它们的进展表明,这一愿景比看起来更接近现实,并且完全可以实现。

链抽象的组成部分

要实现这种高级别的抽象,需要在多个基础设施层面取得突破。下面我们将首先分解抽象堆栈的构建模块,然后深入探讨每个类别,并重点介绍其中的重要项目及其设计选择。

账户抽象

账户抽象 (Account Abstraction, AA) 是为了提升区块链用户体验而引入智能合约钱包的概念。它旨在简化用户使用区块链钱包的复杂性,例如不再需要管理公钥/私钥对。AA 的概念早在 2016 年就出现在以太坊社区,因为以太坊核心开发者对现有钱包的局限性感到不满。现在,AA 已经成为以太坊路线图的一部分,最终目标是实现完全原生的 AA。尽管不同区块链上的实现可能有所不同,我们将主要讨论在以太坊和 EVM 环境中的账户抽象。

在大多数 EVM 兼容链上,有两种类型的账户:外部拥有账户 (EOAs) 和智能合约账户。EOAs 是传统的钱包,例如通过 Metamask 访问的钱包。它们由私钥控制,用于签名消息和与区块链交互。EOAs 存在几个限制,这些限制可能显著影响普通用户的 Web3 体验,包括管理私钥、需要用本地代币支付 gas 费以及无法进行原子交易。

智能合约钱包是完全可编程的,通过引入 Web2 设计原则(如社交登录系统和账户恢复)来解决这些用户体验问题。实现智能钱包功能的方法取决于区块链的设计和其上的基础设施。在以太坊和大多数 EVM 链中,网络目前不支持原生账户抽象,这意味着只有 EOAs 可以签名消息。

目前,两种智能钱包标准已经被广泛采用,并已部署了数百万个账户:Safe,这一领域的先驱,以及 ERC-4337,这是一种相对较新的标准,依赖于意图和额外的链下基础设施。即将到来的 Pectra 升级还将包括 EIP-7702,它推进了现有的账户抽象框架,接近最终阶段,届时 EOAs 将能够过渡到智能合约账户。

Safe

作为账户抽象领域的先驱和最常用的智能钱包提供商,Safe(前身为 Gnosis Safe)最初是一款多签钱包。如今,它已发展为一个全面的智能钱包解决方案,成为以太坊和 EVM 基础设施的重要组成部分。Safe 目前已部署了近 1000 万个钱包,并在各种 EVM 链和 rollup 上保护了约 900 亿美元的资产。

Safe 采用模块化架构。核心组件集成在经过实战考验的 Safe{Core} 堆栈中,而 Safe 模块则引入了自定义功能,增强了整体功能性。这种模块化方法类似于 Uniswap v4 中使用的 hooks,Safe 模块确保了核心层的强大安全性,并简化了开发者的定制和集成。开发者可以创建满足特定需求的模块或集成现有模块。例如,用户可以添加或删除便于密码键认证或管理额度的模块。此外,Safe 包含一个 ERC-4337 模块,使其与这一较新的账户抽象标准及其相关基础设施兼容。

ERC-4337

ERC-4337 是当前在以太坊和大多数 EVM 链上使用的标准,于 2023 年 3 月在以太坊主网上实施。它作为账户抽象发展的中间步骤,不需要对共识层协议进行修改即可实现。相反,它利用了一种称为伪交易(用户操作)的概念,这些操作基于意图并结合链上和链下基础设施来促进和执行这些操作。

ERC-4337 对用户体验进行了重大改进:

ERC-4337 交易流程

ERC-4337 引入了一种新的交易流程,而不改变共识层。这种方法集成了一些基础设施组件,使其与传统的 EOA 交易循环不同。主要区别在于交易签名之前的步骤,而之后的过程保持不变。关键元素包括用户操作 (UserOps)、支付主 (paymasters)、替代内存池 (alt mempools)、打包者 (bundlers) 和入口点合约 (EntryPoint contract)。

在 ERC-4337 交易循环中,用户通过 UserOp 表达在链上执行特定操作的意图,而不是直接签署交易。UserOps 在替代内存池 (Alt mempool) 中管理,这个内存池专门处理 UserOps,与公共内存池不同。打包者 (bundlers) 类似于区块构建者,监控替代内存池,根据优先费用选择 UserOps 以包含在其包中。这些包由打包者签名并提交给入口点合约 (EntryPoint contract),这是以太坊上专门用于所有 ERC-4337 操作的全局合约,以供执行。如有必要,支付主 (Paymasters) 可以使用 ERC-20 代币赞助交易或支付燃气费。之后,交易按通常方式进行并在链上执行。

要查看此过程的可视化表示,Blocknative 提供的此图表非常有帮助:

ERC-4337 采用情况

自 2023 年部署以来,ERC-4337 在 Layer 2 解决方案和侧链上得到了广泛采用,特别是在 Base 和 Polygon 上。截至目前,已经建立了超过 550 万个 ERC-4337 钱包,每周成功的用户操作平均约为 80 万。

Coinbase 处于推动智能钱包开发和采用的前沿。6 月 5 日,Coinbase 推出了 Coinbase Smart Wallet,这是一款采用 ERC-4337 标准的新产品。这个智能钱包提供了几个显著的功能,包括密码键认证、为 Base 上选定的 dApp 赞助交易以及多账户所有权功能。随着 Coinbase 战略重点放在将新用户引入 Base 平台,智能钱包很可能很快成为 Base 上的主要钱包类型。 BiconomyPimlicoAlchemy 也在提供 ERC-4337 基础设施的关键组件方面崭露头角,尤其是在打包者和支付主方面。下表显示了在执行和支付的用户操作数量方面的主导地位。

尽管这些数据令人鼓舞,ERC-4337 钱包在以太坊主网上尚未实现广泛采用,每周只有两到三百个活跃钱包。Safe 钱包仍然是以太坊上智能钱包的主要标准。ERC-4337 设计的主要限制之一是它不允许将现有的 EOA 钱包转换为智能钱包。此外,以太坊主网上相对较高的 gas 费使得某些功能(如赞助交易)在经济上不可行。

EIP-7702

继 ERC-4337 之后,EIP-7702 向完全原生账户抽象迈出了重要一步。该提案由 Vitalik Buterin 起草,迅速作为对备受争议的 EIP-3074 的回应而出现,后者在与未来的以太坊账户抽象(AA)路线图中的 EIP 兼容性方面存在问题。与 ERC-4337 在基础设施层面的操作不同,EIP-7702 提出了直接在协议层面进行的更改。该提案预计将在即将到来的 Pectra 升级中包含,时间大约在 2024 年第四季度到 2025 年第一季度之间。

EIP-7702 被认为是以太坊历史上最重要的用户体验改进提案之一。它通过引入关键功能(如交易批处理、gas 赞助和 EOAs 的临时权限)来增强 ERC-4337 框架。具体来说,它引入了一种新型交易类型,允许 EOAs 在交易期间暂时采用智能合约代码,交易完成后恢复到原始状态。该提案确保了与现有 ERC-4337 实现的前向兼容性,并与以太坊 AA 路线图的长期目标保持一致。

案例研究: Worldcoin

Worldcoin 正在开发一种称为“人类身份验证”的协议,旨在使应用程序能够验证用户是真实的人类,而不是 AI 驱动的机器人。这种验证通过 World ID 实现,这是用户使用 Orbs(一种专门设备)扫描虹膜后颁发的数字护照。一旦获得,World ID 就可以作为各种应用程序和服务的通用验证工具。除了身份验证,用户还可以获得每两周一次的 WLD 补助,这些补助是在链上分发的。

Worldcoin 已成功发放了超过 450 万个 World ID,使用户无需任何区块链技术的先验知识即可验证其身份。在注册时,World App 会在后台自动为每个用户在 Optimism 网络上生成一个 Safe 智能钱包。这个过程完全抽象了区块链层,提供了一种类似于 Web2 功能(如面部认证、社交恢复和详细账户管理)的用户体验。

WLD 补助和 World ID 都以自托管的方式存储,确保用户保留对其数字资产的控制权。在 Worldcoin 的案例中,Safe 支持的智能账户使用户能够在享受类似 Web2 的用户体验的同时,获得加密货币提供的自托管和经济激励的好处。结果,Web3 的采用率令人印象深刻,大量首次使用 Web3 的用户加入了 Web3 空间。

互操作性、流动性聚合和意图

随着以太坊的 rollup 中心路线图和应用特定链的普及,不同区块链平台的数量将迅速增加。这种扩展强调了强大跨链通信的必要性。

一些生态系统已经开发了本地互操作性解决方案,提供标准化的安全模型,并在其域内实现一定程度的链抽象。值得注意的例子包括 Polkadot 的共享安全架构和 Cosmos 的 IBC 协议。在 rollup 的背景下,可以通过使用共享排序器来实现同步跨链消息传递和原子跨链交互,该排序器负责处理和排序交易以及管理状态。例如,Optimism 已采用这种方法用于其 Superchain 愿景。

尽管取得了这些进展,但跨链通信,尤其是在这些已建立的生态系统之外的通信,仍然是一个重大挑战,因为缺乏本地互操作性和广泛的标准化。在本节中,我们将探讨互操作性在链抽象方面的各种架构设计。此外,我们还将重点介绍每个垂直领域的领先项目,展示它们如何促进区块链连接的发展。

消息传递系统

区块链互操作性的经典方法是利用通用消息传递系统,通常依赖于一组外部验证者。在这种设计中,用户指定所需的结果,链下实体构建跨多个链的精确执行路径。此路径由一组协调的智能合约和中继器执行。然而,由于每条链不断生成区块并改变其状态,在多个链上实现原子执行本质上是具有挑战性的。即使有一个强大的数据可用性层来维护所有集成链的状态,通过多个链导航路线也存在显著的复杂性。

消息传递系统的设计和架构差异很大。它们可以是模块化或单片的,有权限或无权限的,支持各种链,并基于铸造和销毁机制或流动性池操作。开发人员在创建链抽象堆栈时面临众多权衡选择消息传递系统进行集成,每种系统提供不同级别的安全保证和用户体验。这种设计和功能的多样性可能会阻碍通用标准的采用,导致该领域进一步的碎片化。

目前,跨链聚合器如 Li.Fi 和 Socket 使用了简单的消息传递系统。这些平台与众多桥梁和 DEX 集成,为用户模拟建议的路线。一旦选择了路线,它将按严格的顺序执行。

基于意图的设计

在基于意图的互操作性设计中,用户只需表达期望的结果,而不必像传统区块链交易那样指定具体的执行路径。这些意图会被拍卖给 Solvers(链下实体),这些 Solvers 竞标执行这些意图的权利。意图的具体解决方法并不重要;它们可以部分或完全匹配,或者由 Solvers 自己的库存填充。在这个系统中,用户指定的是结果,由专家竞相提供最佳执行方案。

这种方法的一个关键优势,尤其是在跨链资产转移的背景下,是它直接处理原生代币而非 IOUs,从而提供原生的安全保证并增强整体安全性。目前,基于意图的应用主要存在于桥梁(如 AcrossSynapse)以及去中心化交易所(如 Cow SwapUniswap X1inch Fusion)中。

最近,Across 和 Uniswap 合作提出了跨链意图标准 ERC-7683,这是首次尝试创建基于意图的系统来规范跨链操作的统一框架。其他值得注意的发展包括 Socket 最近发布的新版本,重点是跨链模块化订单流,以及 Everclear(前称 Connext)宣布的基于意图的原语,利用 solver 网络和基于 EigenLayer 的 Optimistic Rollup 来管理各区块链之间的流动性。

然而,实施基于意图的解决方案面临重大挑战。首先,用户需要访问一个跨链账户——一个在后台管理密钥并启用跨链交易的智能账户。此外,标准化也是一个主要障碍;目前,每个基于意图的应用必须独立开发其基础设施,包括意图聚合、匹配和拍卖模型,这种缺乏标准化导致了整个生态系统的碎片化和低效。

链抽象是一个没有技术规范的概念,因此可以从许多不同的角度来实现。在我们看来,一些最有趣的尝试包括 Anoma 的意图中心架构、Polygon 的聚合层和 NEAR 的全栈链抽象解决方案。我们将深入探讨这些尝试。

案例研究:Anoma

Anoma 是一个注重隐私、以意图为核心的协议,旨在实现去中心化的交易对手发现、解决和原子多链结算。这个平台在架构上独具特色:与传统区块链系统要求用户指定执行流程不同,Anoma 只需用户定义他们愿意接受的最终状态,这些状态通过称为意图的编程承诺来表达。Anoma 的独特之处在于,这些意图是可组合的,可以集体解决,无论其来源如何。

Anoma 的交易架构包括以下步骤:

  • 通用意图:Anoma 的架构可以处理任意意图,不局限于特定应用或特殊情况。这种灵活性允许广泛的应用和交互。

  • 交易对手发现:这是一个去中心化的过程,个别意图在网络中传播,使其可供潜在的解决者访问。

  • 解决:在这个阶段,解决者合作组合并计算意图,找到一个有效的解决方案,即可以跨链执行和结算的交易。

  • 结算:解决方案在链上验证并最终确定。Anoma 的意图中心架构支持在其自身的主权 L1 链、其他 L1 链或任何在 L1 上结算的 rollup 上进行结算。

案例研究:Polygon AggLayer

Polygon 的 AggLayer 是一个基于零知识 (ZK) 证明的系统,旨在解决不同 rollups 和 Layer 1 (L1) 之间的互操作性和碎片化问题。通过聚合所有参与链的 ZK 证明,这种方法提供了统一的密码学安全性和原子可组合性。

AggLayer 通过一个统一的桥接合约将连接环境引入以太坊。每个连接的链都维护这个统一桥接根的副本,实现无缝的跨链交易。此外,AggLayer 还设有一个消息协议桥,为每条链建立消息队列,允许它们维护由 ZK 证明保护的本地出站消息队列。这消除了在一个链上锁定代币以与另一个链交互的需要。通过在以太坊上发布跨多个链的事件的 ZK 证明,AggLayer 实现了类似单一生态系统的无缝用户体验。

Polygon CDK 允许项目启动基于 ZK 的互联 L2 或将现有的 L1 连接到 AggLayer,保持流动性、用户和状态。AggLayer 的第一个组件于 2024 年 2 月上线,标志着 Polygon 在创建主权链的聚合网络方面迈出了重要一步。

案例研究:NEAR 链抽象栈

NEAR 正在为其区块链及其周边生态系统开发一个全面的链抽象栈。该栈包括以下组件:

  • 安全聚合栈:这一部分包括 NEAR DA(数据可用性),它收集支持链的状态。此外,它还集成了与 Polygon 合作开发的 zkWASM,并利用 EigenLayer 提供的快速最终性来提高交易处理速度。

  • 账户聚合:基于多方计算 (MPC),这一组件使 NEAR 账户能够通过请求签名验证与外部区块链交互。这些第三方链账户的私钥由 NEAR 网络的验证者管理,作为去中心化签名服务。这种设置有效地将不同网络的账户绑定到一个中心的 NEAR “主账户”,可以安全地管理所有关联账户。

  • 意图层:这一层包含执行复杂跨链意图的中继者,促进更复杂的交易和跨区块链网络的交互。

  • 应用层:这一层将各种 web3 服务整合到一个用户友好的应用中,简化了对去中心化技术的访问和交互。

下面展示了 NEAR 的账户聚合架构的视觉表示:

应用层

从后往前看,应用层是链抽象的最后阶段,在这里基础设施被整合并一致地呈现给开发者和用户。

在理想的状态下,开发者可以轻松构建不依赖特定区块链的协议,而不需要整合各种模块化层,这样可以减少大量的工作量。这意味着开发者不需要考虑区块链的选择、跨链流动性的管理以及数据可用性解决方案的选择。

从用户的角度来看,理想的状态是与区块链应用交互时像使用其他数字服务一样顺畅,不需要考虑与加密相关的麻烦,如 gas 费用和种子短语。这需要简化用户界面、优化入门流程,并消除用户理解底层技术的需求,这些都是目前的主要障碍。消除这些障碍将显著提升用户体验,并促进大规模采用。

在实现这一愿景之前,需要开发工具将不同的基础设施整合到一个统一的接口中。因此,我们认为链抽象对良好的用户体验至关重要。

谁掌握了前端,谁就与用户有最直接的联系,并能够从他们的订单流中获取最大的价值。虽然目前大部分注意力和投资都集中在基础设施上,但我们相信未来的焦点将转向堆栈的更高层。

结论

目前有近 300 条具有显著流动性和链上表现力的链,从 Layer-1 到 Layer-3 解决方案。这个数字在不断增长,没有任何放缓的迹象。

推动这一增长的主要原因之一是应用对可扩展性和主权的需求,这可以通过拥有自己的执行栈和经济体系来实现。例如,最近ENSAavedYdX 启动了他们自己的 rollups。像 OP Stack 这样的开源技术也使得构建、部署和操作 rollups 更加便宜和容易,Rollup-as-a-Service 提供商如ConduitCaldera 进一步减少了操作和技术开销。讽刺的是,今天部署一个 rollup 通常比在 2021 年周期内在以太坊上进行交易更便宜。

对于今天的用户来说,管理加密货币已经常常是令人困惑和繁琐的,涉及到保护种子短语、为简单任务签署多次交易、处理不同链上的资产、桥接这些资产以及在各种 DEX 上找到最佳价格等任务。虽然 rollups 提供了在不牺牲安全性和去中心化的情况下扩展的潜力,但它们的普及从用户和开发者的角度来看增加了复杂性。简单地实施只会使用户体验更糟。

现代链抽象工具解决了这个问题,使加密货币对更广泛的受众变得更简单和可行。由于这些工具与用户的接近度,这一领域的赢家将获得大量的价值。随着链上应用产生越来越多的收入,市场将认识到拥有前端的重要性。

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作者Thanefield Research@ThanefieldRes
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