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Multichain 倒下了,拿什么拯救跨链桥

 1 year ago
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Multichain 倒下了,拿什么拯救跨链桥

 •  2023-09-02
一个成年人的标志就是:不再考验人性

Multichain 出事了,现在事件的进展还扑朔迷离,真相还未完全浮出水面。可以确定的是,为 Multichain 提供流动性的 LP 们、以及持有 Multichain 发行的映射资产 anyToken 的用户,恐怕是要遭殃了。这回受影响的资产数额太大,不知道会不会有人出来兜底。

7月6日,超过 1.26 亿美元的资产从 MPC 托管地址中被人为转出,根据合约审计团队 Beosin 的分析,资金的转出完全是人为操作,与合约漏洞无关,证明 Multichain 的MPC 托管地址私钥已经被外力掌控。

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在 7月 14日 Multichain 发布的官方声明中,明确宣布了 Multichain 创始人 zhaojun 已经在 5 月 21 日被警方带走的消息。然而令人大跌眼镜的是,声明中提到,Multichain 的 24 个 MPC 节点私钥全部由 Zhaojun 掌握,且所有节点服务完全在其个人服务器中运行!

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WTF!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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现在事件的进展还扑朔迷离,真相还未完全浮出水面。可以确定的是,为 Multichain 提供流动性的 LP 们、以及持有 Multichain 发行的映射资产 anyToken 的用户,恐怕是要遭殃了。多签桥的中心化风险,就像一只肥硕的灰犀牛,它就在那里,大家都能看到,但又选择性的忽略。关键这头犀牛还驮着数百亿美金的巨额资产!

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ZK Bridge

由于 ZK 叙事的升温,近期将 ZK 技术用于跨链的探索也倍受关注,已经有不少该方向的项目获得融资。

ZKBridge 是一种将 ZK 技术用于轻客户端扩容的跨链桥方案。我们知道,轻客户端跨链桥有着极高的安全性,其本质是由目标链的共识层直接验证来自源链的消息,不引入任何第三方的信任假设,但轻客户端需要不断维护源链的区块头序列,此间需要对每个新区块头执行验证,这带来两大难点:

巨大的链上开销,可能会使得桥不具备经济可行性

如果要做一个通用桥,每新增支持一条链,都需要至少开发两个新的轻客户端,兼容新链的成本较高,很难做成真正的通用桥。

引入 ZK 技术之后:

可以在链下验证新区块头,并将新区块头及其有效性证明(Zk Proof)一并提交到链上,链上可以直接验证 ZK Proof,即可等效于验证新区块头,但开销可以大幅缩减。更进一步,还可以把用区块头对交易执行 SPV 验证的过程也放到链上。

ZK技术简化了轻客户端的开发,链上轻客户端仅需验证 ZK proof,比验证新区块头的合约逻辑要简单许多

但 ZKbridge 的性能极限依旧弱于多签桥,以 EVM 为例,验证一个 ZK proof 的成本最低也在 500k gas,和多签桥只需验证一个签名的 21k Gas 相比,高了了将近25倍,这最终还是会转化为前端用户高昂的跨链费用。尽管通过批处理,可以让多笔交易分摊一次处理的成本,但这又会带给用户较长的等待时间。

此外,Zkbridge 作为轻客户端桥,需要接入链支持智能合约,BTC 类的非智能合约链是无法接入的。

Optimistic Bridge

Optimistic 桥是对多签桥信任根的改良。Optimistic 桥在多签桥的基础上,引入了挑战窗口期的概念和一个名为“挑战者”的角色。

我们知道,一个消息在多签桥中的传递过程是这样的

① 发起:用户在源链通过与 Source dApp 交互,发起跨链消息传递

② 链下签名:消息被传递给 Bridge Nodes,完成共识签名之后传递到目标链

③ 链上验证签名:目标链验证该消息是否由正确的 Bridge Nodes 的签名

④ 执行:验证后的消息被提交给 Taregt dApp 进行执行

在Optimistic Bridge 中,消息在完成第 ③ 步之后,不会立刻进入第 ④ 步,而是会进入一个计时环节,计时结束后,如果没有挑战者对该消息提出质疑,该消息才会进入执行环节,被 Taregt dApp 执行。

如果挑战者对消息进行质疑,那么该消息将被标记为“不可信”,“不可信”消息将不会进入执行环节,挑战者将会把它提交会源链,由源链的仲裁合约进行仲裁,如果消息在源链真实存在则证明挑战者误报,如果消息在源链并不存在则证明 Bridge Nodes 欺诈,签名了虚假的消息。仲裁结束后,会给诚实的一方奖励,而惩罚不诚实的一方。

通过该机制,Optimistic bridge 将多签桥的信任根从 m-of-n,提升到了 1-of-n,只需要有一个诚实的挑战者,桥就是可靠的。

Optimistic Bridge 的缺点在于增加了用户的等待时间,该时间一般会在 30min 左右,用户必须等待挑战窗口期的结束,才能完成完成跨链操作,这在很多场景下都是行不通的,用户并没有这个耐心。实践中, Optimistic Bridge 往往采用双模型机制,小额转账或是非敏感操作会直接跳过挑战窗口期,只有大额转账或者敏感操作,才会有挑战窗口期,具体阈值可以由应用程序自定义,或是由用户在前端自己选择。

Optmistic Bridge 的机制无疑是对多签桥的巨大改良,既保障了安全,也兼顾了性能。但可惜的是安全和性能并没有真正意义上兼得,只是把安全优先还是性能优先的选择权交给用户,不能算是完美的解决方案。

此外,由于必须通过合约实现链上仲裁,该方案依旧不能支持BTC 类的非智能合约链。

TEE Bridge

TEE Bridge 是指在多签桥的基础上,要求所有节点必须使用 TEE 设备接入网络。TEE 全称为可信执行环境 (Trusted Execute Environment),它是给定设备上运行的与主操作系统隔离的计算环境,就像一块飞地 (Enclave),这种隔离是通过硬件强制实现的。

在 TEE Bridge 中,节点使用 TEE 设备保管私钥碎片,签名程序也完全在 TEE 中运行,外部黑客将很难窃取。与 ZKbridge、Optimistic Bridge 不同的是,TEE Bridge 是通过节点硬件来提升跨链桥的安全性,而非改变链上的验证机制。

TEE Bridge 的优势在于

  • 在提升安全性的同时,完全没有在多签桥的基础上牺牲性能
  • 可以兼容 BTC 类的非智能合约链

但 TEE Bridge 依然存在内部串谋的风险。2/3 多数的节点如果串通,依然可以对桥发起攻击。

ZK-TEE Bridge

接下来,我要介绍一种更加巧妙的的跨链桥范式:ZK-TEE Bridge,它由跨链桥项目 Bool Network 首创。Bool Network 在 TEE Bridge 的基础上,结合 ZK 技术,实现了节点的完全匿名,从而无法串谋,保障了桥的超高安全性。

Bool Network 本身是一个众多 TEE 节点构成的非许可网络,任何主体都可以通过 Bool Network 申请建立一个或多个 DHC(Dynamic Hidden Committee)。如果某个主体需要建立一座支持 10 条链的跨链桥,那就申请 10 个对应的 DHC 就可以了,每个 DHC 都管理着一组 MPC 私钥分片,他们将会负责验证和签名跨链消息。

一个 DHC 一般会包含 10 到 20 个TEE 节点成员,具体由 DHC 的创建者来设置,签名阈值一般是2/3,但 DHC 的创建者也可以设置更高的阈值。

Bool Network 会随机的为所有 DHC 分配成员,并且会定期洗牌,重新分配。借助 ZK 技术,Bool Network 可以实现分配成员的过程是完全随机的,且分配完成之后,每个 TEE 节点都不知道自己被分配到了哪个 DHC,也不知道自己和哪些节点分到了一个 DHC,更不知道别的节点被分配到了哪个 DHC。这种感觉,就像参加假面舞会一样,谁也不知道谁是谁!

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这是通过 Bool Network 的 Ring VRF 算法实现的。具体来说,Ring VRF 在 DHC 分配节点成员的时候,会赋予每个 TEE 节点一个临时身份,该临时身份表现为一个 ZK proof,可以证明某个节点属于当前 DHC,但不暴露节点的具体信息。DHC 成员之间将通过临时身份相互识别,并通过加密通讯完成 MPC 签名的工作。在当前 Epoch 结束之后,Ring VRF 会重新洗牌所有 DHC 的成员,此时所有临时身份都会失效,Ring VRF 将为每个节点分配新的临时身份。

总之,Bool Network 通过 ZK 技术与 TEE 技术的巧妙结合,实现了节点之间的完全匿名,杜绝了串谋的可能,在 TEE Bridge 的基础上进一步提升了安全性。

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小结

ZKbridge、Optimistic Bridge、TEE Bridge 都是很不错的方案,它们都在试图构建更加 Trustless 的跨链桥,消除中心化风险,提高跨链桥的安全性。但 ZKBridge、Optimistic 依旧存在性能上的牺牲和可扩展性上的短板,TEE-Bridge 则存在串谋攻击的可能。

BOOL Network 提出的 ZK TEE-Bridge 则是一个从各方面都无可挑剔的方案,它的优势包括:

  • 不牺牲的性能,跨链消息传递的速度和费用保持和“多签桥”同一水平
  • 支持非智能合约链,且适配新链的工程量较低
  • 杜绝了 TEE 桥中可能存在的串谋风险,实现了不亚于轻客户端桥的超高安全性

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