全鏈 Layer0 才是未來？解讀“Web3 新聖盃”zkOmnichain

撰文：康水躍，Fox Tech與Way Network創始人，丹陽投資董事長

前言

zkRollup 屬於 Layer2 賽道，旨在解決以太坊擁堵問題；zkOmnichain 則屬於Layer0賽道，旨在建造整個 Web3 網絡。

但由於 Ethereum 體系的聲量巨大，大家的注意力都集中在 zkRollup 上，而忽視了 zkOmnichain。基於零知識證明的全鏈互操作性協議 zkOmnichain 是區塊鏈與 Web3 的聖盃，其重要性非同一般。

如果以太坊本身的市場佔有率能長年維持在 70% 以上，那麼 Omnichain 本身就是一個偽概念。然而，以太坊不可能永遠維持在 70% 的市佔率。下圖是 2020 年 8 月到 2023 年 2 月份以太坊TVL佔比走勢。以太坊最新的市場佔有率是 59.24%。雖然 Web3 的鏈層基礎設施會長時間保持“一超多強”的格局，且以太坊本身技術升級不斷，但是隨著 zkRollup、opRollup 這類以太坊 Layer2 對 Layer1 的流量吸收，隨著 BNB Chain、Polygon 等挑戰者的強勢增長，隨著 Atpos、Sui等新公鏈的迅速崛起，隨著 Cosmos 體系的星火燎原，我們將會在 2025 年之後看到以太坊本身的市場份額長時間低於 50%。

圖1: 2020年8月到2023年2月份以太坊TVL佔比，數據來源：https://defillama.com

Application 實現全鏈覆蓋的路徑

2020 年 DeFi 夏天之後的幾乎所有應用都是通過最原始的各鏈逐一單獨部署實現多鏈狀態。這種簡單粗暴的方式不僅給開發者在部署與運營上帶來不小的麻煩，而且還會造成流動性在各條鏈上嚴重割裂、相同 Token 的鏈間價格差異巨大兩大問題。

Application 實現全鏈覆蓋的路徑除了上述原始方式之外，有以下三條主要路徑：

• 第一條路徑也是第一代跨鏈產品的常見路徑，即 Application 經由一條居間共識協議與起始鏈、目標鏈進行互操作，Appplication 通常不部署在這條居間鏈上，典型的代表是自成體系的 Cosmos、Polkadot，以及 Multichain、Celer、Wormhole、Thorchain、Axelar；

• 第二條路徑是通過Optimistic 機制來完成與其餘各鏈的互操作。這類路徑細分下來的典型代表，有采用 Optimistic Verification& Fraud Proofs 的Synapse、Nomad、Hyperlane，以及採用 Optimistic Oracle & None Proofs的LayerZero、Across；

• 第三條路徑是，Application 通過基於零知識證明的全鏈互操作協議 zkOmnichain 與其餘各鏈進行互操作，典型的代表是從 Cosmos 體系走出來的Electron、Polymer、Succinct，專注於 NFT 跨鏈的 Overearlity，以及致力於提供通用解決方案的 Way Network。

圖2: 歷代跨鏈協議的比較

• 最後還有一條路徑是，Application 部署到一條全新的智能合約公鏈之後，通過這條鏈與其餘各條鏈進行互操作，典型代表是 ZetaChain 和 Map Protocol。這是一條開發與運營都很重的路徑。首先要解決與第一代產品一樣會面臨的 EVM 公鏈跨異構鏈時的賬本對齊難題，其次因為與現有智能合約公鏈功能重疊，所以必然需要與它們直接競爭搶奪 Application 資源。但不管是走哪條路徑，都在做同樣一件事，即將單鏈應用轉化為全鏈應用。

第一代中間鏈（共識協議）模式，驗證節點多了則慢，少了則不安全，且節點運營特別重，難以成為擔當 Web3 Network Fabric 大任。這樣一來，我們就只能將注意力放在非中間鏈（共識協議）模式，重點考察第二代產品模式 opOmnichain 與第三代產品模式 zkOmnichain。

圖3: OP與ZK全鏈互操作性協議的比較

全鏈互操作性協議 Layer0 賽道像以太坊擴容方案 Layer2 賽道一樣，形成了 OP 和 ZK 兩大類解決方案。

我們首先來看 OP 方案裡頭的 Optimistic Oracle 子模式：

• 該模式下的 LayerZero 使用 Chainlink 預言機，而 Chainlink 項目方也有自己的跨鏈互操作性協議 (Cross-Chain Interoperability Protocol, CCIP)，兩個項目方既合作又競爭。Across 則使用 UMA 作為預言機，而 UMA 與 Across 是屬於同一個團隊的兩個項目。

這類方案無法實現真正意義上的去中心化，且不具備共享安全性 Shared Security。Shared Securit 是指在給定基礎設施上運行的特定 Token 或 Application 不能自由選擇其安全模型，而必須遵守基礎設施提供的任何安全需求。所有的 Layer1、Layer2 都具備 Shared Security，Layer0 也應當具備 Shared Security，而不能是Isolated Security，因為只有這樣，才能為終端用戶提供統一的底層安全保障，而無論他們使用的是哪個應用程序，無論應用程序的內部安全策略是什麼。基礎設施裡“基礎”二字即是這個意思。

此外，上述 Optimistic Oracle 有著嚴格的信任假設，終端用戶必須相信 Oracle 不會胡亂驗證。此時，Oracle 即是該模式下的 A Third Trusted Party。用戶必須相信 Oracle 與 Relayer 不會合謀做惡盜取用戶資產。而且，這類方案並不會產生任何欺詐證明 Fraud Proofs 或者有效性證明 Validity Proofs 也沒有鏈上驗證 Proofs之說。種種弊端與問題，L2BEAT、Nomad、Way Network 等團隊均曾撰文指出，這裡不再討論。

我們接下來看 OP 方案裡頭的 Optimistic Verification 子模式：

這種模式比上述Optimistic Oracle更加嚴謹審慎，會產生Fraud Proofs。消息在源鏈上樂觀地簽名，由鏈下Validator組成的網絡負責在強制執的樂觀窗口期Optimistic Window (Timeout Period)內向目標鏈提交欺詐證明。在這個窗口期內，欺詐消息可能會受到挑戰。如果注意到任何錯誤，Validator可以檢查和否決消息並禁止任何欺詐交易。相比於第一代產品的外部驗證網絡依賴於誠實多數假設而言，Optimistic Verification依賴於單一誠實驗證者假設。樂觀驗證只需要有一個發起Change的誠實Validator就能守衛系統的安全。但Tradeoff正是這個窗口期帶來的延遲。好在這個Latency不像opRollup那麼長，不用等7天，而是等幾十分鐘，比如Nomad就設置了30分鐘的Timeout Period。

我們最後再來看最重要的 zkOmnichain：

該模式屬於 Zero-Knowledge Verification，具備更好的魯棒性 Robustness。

zkOmnichain 就像 zkRollup一樣，也會產生有效性證明 Validity Proofs。其中很重要的環節是調用 Sum-Check Protocol 模塊，在鏈下做證明(Sum)，在鏈上做驗證(Check)。經過這種非常嚴謹的數學與密碼學驗證，來實現完備性 Completeness 與公正性 Soundness。

至於簡潔性 Succinctness，則可以採用 Groth16 來進一步壓縮 Proof Size。例如，Way Network 的 zkSpark 所產生的原始 Proof Size 大約是 100KB，但經過 Groth16 壓縮之後可以降至 130B。

圖4 : Way Network zkPark Sum-Check Protocol

正是有了 zkOmnichain 這種“強密碼學”的全鏈互操作性協議，我們終於能夠實現基礎設施產品的最高標準，即去掉任何第三方受信主體的去信任化 Trustless，去掉任何中心特權主體的去中心化 Decentralized。

隨著 zkOmnichain 的出現，我們終於看到了從“鏈”變為“網”的可能性，看到了建造一個能支持大規模全鏈應用部署到各條智能合約公鏈的基礎設施Layer0的可行性。

基於 zkOmnichain 的全鏈應用會帶來哪些變化？

• 首先是去掉了第一代跨鏈產品裡頭的居間鏈 Intermediate Chain，消減了昂貴驗證節點運營成本；

• 其次是去掉了 Intermediate Token 居間代幣以及 Wrapped/Pegged Token 衍生代幣，用戶無需信這些代幣就可以完成 Native Token 跨鏈交易。

• 最後是去掉了第三方受信主體 Oracle 預言機，這一舉措的意義有助於提高全鏈網絡的韌性。

基於 zkOmnichain 的全鏈應用，既不依賴於居間鏈，又不依賴於預言機，同時也沒有居間代幣與衍生代幣。它以嚴密的數學、密碼學進行有效性證明，並在鏈上做驗證的方式來實現去中心化 Decentralized 和去信任化 Trustless 的目標，實現像比特幣網絡一樣的 peer-to-peer 全鏈通訊。

從 Singlechain 到 Multichain 再到 Omnichain，這是 Web3 大浪潮的基本走向，屆時全鏈應用將不再像現在一樣稀稀疏疏，而是將普遍存在。基於 zkOmnichain 的應用有著更高的跨鏈安全性，更低的通訊成本，以及更快的通訊速度，因此也就更容易獲得成功。

圖5 : 基於zkOmnichain的全鏈應用

過去一段時間，旨在將各條區塊鏈連接成名副其實的 Web3 的全鏈互操作性協議層出不窮。對照 Web2 的語境， Cosmos 相當於構建了一個 Local Area Network (LAN) ，Way Network 則致力於構建 Wide Area Network (WAN) 乃至 Internet。

判斷該類產品好壞的標準，不在於該協議能接入的鏈的多少或者其他東西，而在於接入方式是否具備中本聰共識，即 Decentralized 和 Trustless，因為這是“1”，其他是“0”，沒有 1，再多的 0 都沒有用。

結語

可以預見，全鏈應用將在未來三年裡逐步取代單鏈/多鏈應用成為Web3應用的主流部署模式，而 zkOmnichain Interoperability Protocol 是實現這一進程的關鍵技術手段和基礎設施。

很快，我們將看到基於 zkOmnichain 的全鏈 AMM 應用、全鏈 Lending 應用、全鏈 SocialFi，全鏈 NFT 等等如雨後春筍不斷冒出。