深入分析Chainlink跨链互操作性协议CCIP

我们生活在一个多链世界中；从L2到应用链再到非EVM生态系统，很明显，并不存在一种适用于所有用例的公链。然而，由于各种生态系统在代码库、框架和设计选择方面的多样性，实现互操作性一直是一个极难解决的问题。在没有统一的互操作性协议的情况下，许多区块链和应用程序需要构建内部跨链交互的实现，这些实现昂贵、容易出错，而且高度不可扩展。

Chainlink的跨链互操作性协议（Cross-Chain Interoperability Protocol，CCIP）是解决这一互操作性问题的一次大胆尝试，该协议于2023年7月在EthCC上宣布主网上线。通过利用其作为市场领先的Web3服务平台在区块链生态系统中的独特地位，Chainlink试图构建多元化生态系统之间互操作的“行业标准”协议。在本文中，我们将探讨CCIP的概念设计、架构，包括新颖的风险管理网络，以及这一开创性新想法所解锁的用例。

从历史上看，大多数跨链交互都是通过区块链桥进行的，这些桥传统上是中心化且不可扩展的，引入了交易对手风险，导致了一些按交易量来计算的最大加密货币黑客攻击。从高层次来看，CCIP试图通过利用Chainlink的去中心化式预言机网络（DONs），该网络已经因价格信息流和其他链下数据而获得了行业认可和采用，来解决这个“中心化桥问题”。

CCIP主要支持三个主要功能：

1、在不同区块链上的智能合约之间进行任意消息传递——例如，在Polygon上触发“购买NFT”功能将在以太坊主网上铸造NFT。

2、代币转移，例如将Avalanche上的一个智能合约中的ERC-20代币转移到Arbitrum上的用户钱包。

3、可编程代币转移，它是上述两者的混合体——你正在跨链发送字节数据参数（例如，交易价格）和代币。

通过跨链转移代币和任意字节数据，CCIP试图解决的主要问题之一是不同链和生态系统之间流动性的破碎化。对于诸如Uniswap之类的DApp来说，这尤为重要，Uniswap部署在10多个链上。目前，即使所有链都支持EVM，并且可以在多个链上部署相同的智能合约，几乎不需要进行太多更改，但跨链框架的低效率会在不同链上创建“流动性孤岛”。例如，Uniswap上的较少见的代币交易对可能只在以太坊主网上具有足够的流动性，如果有人试图在几乎没有流动性的Arbitrum Uniswap上交易这些交易对，他们将被迫先迁移到以太坊主网并支付更高的交易费用。

因此，CCIP可能会引领一代新的跨链DApp，这些DApp可以利用某些网络（例如以太坊主网）的流动性优势以及像Arbitrum这样的扩展解决方案的吞吐量优势。这不仅提高了这些DeFi平台的资本效率，而且更重要的是，对于开发人员和用户来说，提供了更便宜、更简便、更顺畅的体验，允许他们将跨链交互的复杂性抽象化。

组件和架构

概览

尽管CCIP在概念上可能听起来相对简单，但设计和保证系统安全性却并非简单，因为它需要广泛的链上和链下验证机制。将CCIP的整体架构想象成国际机场枢纽是一个简单的方式，你在这里可以搭乘“连接航班”前往目的地。在本节中，我们将使用这个类比来介绍Chainlink CCIP安全架构的三个最重要部分：Committing DON（出发厅）、Risk Management Network（机场安全和空中交通管制）和Executing DON（航班和抵达海关）。

Committing DON

网络的第一部分是Committing DON。这个DON持续监视源链上的“on-ramp”合约（包含交易信息）中的输入数据，就像一个出发厅为不同目的地的出站航班提供服务一样。对于每一次“出站航班”，Committing DON需要确保原始源链（例如以太坊主网）上的交易已经达成最终状态，然后才将这些交易一起打包准备发送到目标区块链。这个DON基本上签署了捆绑(bundle)的Merkle根哈希，然后将这些数据写入“Commit Store”合约，或者写入目标区块链（例如Arbitrum）上的“check-in过程”。

Executing DON

Executing DON是一个单独的分去中心化预言机网络，充当“航班和到达海关”。一旦Committing DON将捆绑交易的承诺存储到目标链上，并且已经被Risk Management Network（见下文）“祝福”，Executing DON将为要在目标区块链上执行的每个交易创建密码证明（Merkle证明）。在执行每个交易之前，“off-ramp”合约将根据“check-in过程”中的“祝福”Merkle根验证此Merkle证明。

Risk Management Network

将“Committing”和“Executing” DONs分开的核心优势在于我们可以在中间引入额外的安全性，即Risk Management Network，如果发现异常情况，它可以在交易中途停止交易。这几乎就像是在办理登机手续后直到出发前，机场的安全团队可以在你登机前拦住你。

Chainlink CCIP的Risk Management Network包括一组独立的节点，这些节点监视Committing DON写入“Commit Store”合约的Merkle根哈希。Risk Management Network甚至由不同的团队和使用不同的编程语言（Rust）开发，并且最大程度地避免了外部依赖关系（例如，不使用基于OCR的P2P网络），以减少Risk Management Network和主要CCIP系统之间共享漏洞的可能性。

对于写入check-in过程的每条记录，Risk Management Network将独立地从“on-ramp”合约中的交易信息中重构Merkle根哈希。如果匹配成功，Risk Management节点将“祝福”已提交的Merkle根哈希。一旦已提交的Merkle根哈希获得来自不同风险管理节点的足够“祝福”，它就准备好供Executing DON使用。相反，如果已提交的Merkle根哈希与Risk Management Network构建的信息之间存在不匹配，则Risk Management节点将不会“祝福”此消息，并且将不会执行。此外，Risk Management节点可以触发警报并“诅咒”交易。如果Risk Management Network的操作节点接收到一定数量的“诅咒”，它将暂停所有CCIP交易，从而实施“安全锁定”，以进行进一步调查。

因此，正是通过这种三层设计，Chainlink CCIP试图保证其跨链交易的安全性，并在不同的预言机组之间去中心化角色和责任。Risk Management Network对CCIP是独一无二的，没有其他跨链解决方案提供相同的去中心化和安全保障，这得益于其新颖的架构。

用例和采用

如前所述，Chainlink作为预言机服务的标杆地位使其处于领导跨链互操作性领域的理想位置。到目前为止，Chainlink CCIP处于“主网早期访问”阶段，最初支持5个生态系统：以太坊、Optimism、Avalanche、Arbitrum和Polygon。在不久的将来，将支持更多的链。

Chainlink CCIP的早期采用者包括领先的DeFi协议Aave和Synthetix。例如，Aave正在使用CCIP实现跨链治理，以便用户可以在其他链上投票，同时使用以太坊作为hub来汇总和管理治理活动。另一方面，Synthetix使用CCIP通过独特的销毁和铸造模型实现sUSD流动性的跨链转移，其中源链销毁sUSD，而目标链铸造相等的sUSD。

尽管Chainlink CCIP的早期用例中有许多是DeFi领域的，例如跨链借贷、降低Gas费（通过在廉价网络上进行交易，而不是以太坊主网上进行交易）以及优化跨链收益，但CCIP的长期愿景远不仅仅局限于普通的DeFi，还包括通过连接银行链价值和公链价值来将传统金融机构和DeFi项目连接起来。例如，金融机构用于指导国际资金转移和金融交易的主要网络Swift，宣布与Chainlink以及十多家金融机构和市场基础设施提供商合作，包括DTCC、Euroclear、BNY Mellon等，以测试企业如何利用其现有的Swift基础设施和CCIP来指导一系列公共和私有区块链网络上的代币化资产转移。

此外，CCIP的潜在用例不仅仅局限于银行。直到现在，尽管许多企业包括沃尔玛，都在使用经许可的企业级链，但由于缺乏可用的桥接技术以及对该行业的普遍怀疑，它们与更广泛的加密货币生态系统之间缺乏整合和互操作性。这可能会催生一个新的企业和机构入驻潮，以利用Web3应用程序和用例。

结论

Chainlink的跨链互操作性协议（CCIP）代表了连接不同区块链和生态系统之间分散的流动性和功能的重大突破。通过利用Chainlink的行业领先去中心化预言机网络进行安全消息传递和代币转移，CCIP为构建新一代跨链DApp提供了坚实的基础。

CCIP的引入巩固了Chainlink作为功能完备的Web3服务平台的地位，为开发人员提供了构建先进智能合约应用程序所需的所有工具，从获取安全访问外部数据（例如，数据流）和执行链下计算（例如，自动化）到现在的安全跨链消息传递和代币转移。将CCIP添加到Chainlink网络中，使其成为开发人员可以获取所有数据、计算和跨链连接/价值转移的唯一平台，这是获胜的开发人员平台的重要特征之一。

目前，主要的DeFi协议如Aave和Synthetix正在使用CCIP来优化流动性并提高用户体验。但CCIP的潜力远不止于DeFi——将企业、金融机构和许可区块链与公链连接起来，Chainlink可以极大地扩展区块链技术的用例和实际应用。