「条条大路通罗马」：构建无需信任的流量网络

撰文: kokii.eth, Alven Lin

 

想象生活在这样一个互联网时代：新加坡与美国朋友社交通讯需要处理不同网络协议才能交换消息；韩国与英国的玩家在网游战队竞技时遇到严重延迟；从巴西转账到香港需要多次兑换货币才能完成结算到账 — — 这是噩梦般的体验。幸运的是，当下的我们并不需要克服这些困难：因为 TCP/IP 等通讯协议，Facebook 上用户可以随时分享和与网友互动，产生每天数十亿次的点赞；因为 UDP 数据交互低延迟协议，《英雄联盟》可以每天处理数十亿次指令和状态同步请求；因为 SWIFT 等银行间协议，万事达和支付宝等支付机构的日交易笔数可以超过 10 亿次，用户只需通过简单的手机应用就能一键完成；因为云服务协议，ChatGPT 得以每天处理超过 1 千万次任务。

 

应用场景是互联网发展的驱动力，因为有需求和痛点，才需要建立更简单易用的界面和功能，隐藏背后复杂的技术和整合不同协议。用户在进行高频场景诸如社交、支付、游戏甚至其他金融场景等应用时，不会也无需考虑底层基础设施。这就是 「协议抽象」，其本质是实现不同地区、生态、和基建之间的用户端互联互通，构建了高效的流量网络。

 

Web3 现在仍处于没有统一网络协议，或者说没有互通流量网络的蛮荒时代。生态在推动大规模应用的进程中，必需实现 「协议抽象」，为用户带来丝滑的体验，为应用提供高效的流动性。如果说互联网的流量池来自于用户，则 Web3 的流量网络更基于资产、数据和协议。

 

Web3 现状：「割裂」 的网络

 

与互联网相比，Web3 的技术堆栈正不可避免地走向分散和复杂：一层网络、Rollup、侧链、应用链等在经历了起初 「百家争鸣」 的光辉后，正面临 「此消彼长」 的情形。根本原因是区块链技术仍处于相对初级阶段，缺乏统一的技术标准和流量基础设施。新的区块链项目不断涌现，以探索新的应用场景和技术可能性，但每个应用都有自己的设计理念和商业考量，渐渐演变为头部项目倾向依靠流量，自我搭建基础设施的局面。

 

这种分散化和多元化带来了复杂性繁荣，体现了区块链去中心化的本质，但也使用户、开发者和流动性越来越割裂 。

 

用户交易需要在不同链和中间件交互，使用门槛高的同时也面临资产安全的风险：

 

• 入门门槛：做一笔简单的交互，却需要选择公链协议和相应钱包，资产跨链的同时还需要先获得目标链的交易手续费 (Gas Fee)；
• 交易摩擦：需要手动管理多钱包、多地址、多链的私钥和资产；
• 安全隐患：每一笔交易都需要多次签名授权，时刻面临钓鱼攻击和 / 或协议故障等风险，而资产本身无法得到传统银行网络那样的保障。

 

对开发者而言，则需要优先考虑生态站队，无法专注于产品设计和用户体验：

 

• 生态选择：在协议代码、开发者工具、社区活跃度等多个方向权限取舍；
• 流动性选择：用户和流动性分散在不同的生态，但部署在不同生态上会分散团队的专注度，造成流动性割裂和资金利用率低等问题；
  产品孤立：产品无法与其他产品进行有机组合和丝滑切换。

 

当下的 Web3 世界对于用户进入就像一个漏斗，在每个环节的障碍处都会产生流失。无论是多余的操作步骤，还是预备知识的要求，都在不断筛掉潜在的用户和开发者。尽管基础设施建设突飞猛进，但用户体验和应用层面的进展却步履维艰。最终，只有少数应用能够承受如此之高的交互和开发门槛，绝大部分活跃应用集中在头部去中心化金融场景。

 

应用驱动的基础设施升级：技术抽象

 

Web2 早期用户也不得不面对复杂的底层技术，但随着技术进步，抽象 (Abstraction) 使用户只需要关注前端界面和交互。抽象将模块封装起来，让用户和开发者不必直面散乱无章的模块而陷入混乱。

 

 

这种抽象化使应用获得了爆发式增长的条件 — — 开发者可以专注于产品设计和用户体验，而用户可以无障碍地使用应用；最关键的是，任何应用和用户都可以同时享有全网的生态交互和流量网络。用户可快速实现网络连接，通过图形界面完成任务，只需在地址栏输入网址即可浏览网页，通过统一的身份验证即可登录任何应用；应用开发者可以专注于业务逻辑而不必关心底层的浏览器兼容性和 DOM 操作，而云虚拟服务器彻底打通了所有应用的底层基础设施（包括存储、计算等）。专注于区块链基础设施和应用体验层面的抽象工作才刚刚起步，但 Web3 可复用部分 Web2 成熟抽象框架，其发展速度或将超越 Web2 时代。

 

我们认为，要实现 Web3 真正的大规模应用，需要像互联网一样为超级应用和多元的用户场景构建基础设施和创新技术。我们已经观察到，很多公链基础设施的兴起和蓬勃发展，离不开一些 「超级应用」 在用户端的推动，例如 Binance / Trust Wallet — BSC, Coinbase — Base, OKX / OK Wallet — X Layer, Telegram — TON, Metamask — Linea, Tether — Tron, Axie Infinity — Ronin 等。

 

链抽象：隐藏区块链复杂性

 

链抽象旨在屏蔽区块链技术的复杂性，只向用户呈现简单友好的前端界面。其最终目标是以可组合的方式将各模块融合，打造无缝的开发者和用户体验。它将使终端用户能够无障碍地浏览和使用 Web3 应用，无需关注所用链、跨链操作、Gas 支付等繁琐细节。

 

链抽象并非特定技术，而是一种设计理念，需要组合各种解决方案，覆盖用户与区块链交互的不同层面。访问层 (Access Layer) 是用户与区块链交互的前端界面，负责提供直观、易用的用户界面 (UI) 和用户体验 (UX)，供用户用以与多个链进行互动。接口层 (Interface Layer) 是用户真正与构建在链上的应用进行连接的层面，提供安全可靠的访问通道。功能层 (Functional Layer) 负责连接去中心应用 (Dapp) 和区块链，也是实现 Web3 在协议、用户、资产、流动性的互操作性 (Interoperability) 的关键。

 

 

似乎多链发展已不可避免，多链通信是功能层链抽象的关键。早期跨链桥能够实现跨链代币转移，但用户使用繁琐，且只能满足资产转移需求。在链之间传递消息的能力对于构建跨链 Dapp 至关重要，以实现更复杂的用例，促进跨链治理、代币资产交互、合约调用、以及用户体验。现在有超过 100 个桥连接各种同构或异构链，根源在于互操作性三难困境：

 

• 无需信任：等同于底层区块链的安全性；
• 可扩展性：支持任意种类资产以及任何区块链的能力；
• 通用性：能够传输任意跨链数据。

 

 

基于对速度、成本、安全性的权衡，存在许多具有不同架构、特性和验证方法的跨链通信协议设计。多链通信的核心是基于何种信任假设，目标链如何验证原链信息（例如已完成所需交易），验证机制可以归结为 「谁」 来确认交易：

 

1.中心化模式 (Centralization)：依赖中心化外部验证者验证，通常使用多重签名实现。

 

• 信任假设：实体关心其声誉，因此不会不诚实；
• 例子：中心化交易所，跨链桥（例如 Wormhole 仅 19 个验证者) 等。

 

2. 通过质押证明构建的经济模式 (Proof of Stake Economics)：同样多重签名实现，但添加了质押物保障措施。

 

• 信任假设：除了信任实体关心声誉，还依靠削减 / 罚没质押者抵押品来提高作恶成本；
• 例子：PoS 有多种设计方案，例如基于 Cosmos 构建 L1 实现智能合约功能 (Axelar, Zetachain)，由再质押的 ETH 提供保障 (Omni Network) 等。

 

3. 多方参与的博弈论模式 (Multiparites under Game Theory)：除了同样添加 PoS 保障措施，还将验证过程分解为由两个（或更多）独立实体完成的两个（或更多）独立工作，从而通过抑制实体之间的协调来确保安全。

 

• 信任假设：除了信任外部实体关心其声誉和经济动机外，还依靠不同实体独立运作，互不串通；
• 例子：将跨链消息传递和验证交由不同角色，例如 OP-Rollup 桥，Connext (乐观验证，引入 Watchers 检举机制)；Layerzero (Oracle + Relayer) 两方验证，Chainlink CCIP (Risk Management + Committing DON + Execution DON) 扩展到三方。

 

4. 数学证明模式 (Math Proof)：利用简洁的数学证明在目标链上进行验证。

 

• 信任假设：密码学证明，依赖目标链和源链自身安全性；
• 例子：哈希时间锁 (BTC 闪电网络)，轻节点验证 (Cosmos IBC)，ZK-Rollup 桥等。

 

 

安全性是用户体验的根基，但通常为了可扩展性和通用性而牺牲。理论上我们希望仅依赖数学验证来实现高度安全性，但这类跨链通讯协议难以大规模扩展部署。然而，频发的黑客事件再次印证了安全的重要性。开发者应在底层架构上提供安全保障，并设法解决速度、成本、生态割裂的等问题，而不是简单将风险转嫁给用户。

 

基础层 （Fundamental Layer）在最底层提供区块链技术，主要涉及如何设计区块链架构以优化稳定性、安全性、成本和速度。经过工程师的不懈努力，我们认为当前单体链的性能已经达到相当可用的程度，于是有些解决方案尝试在从区块构建层面链接多链。这一层抽象的核心是可扩展性，在这个层面上构建的方向包括：

 

• 共享排序器（shared sequencer）：每个 L1/Rollup 都需要维护自己的 Sequencer，负责收集交易、打包交易并达成共识 / 将其提交到主链。在 Shared Sequencer 架构中，多个链共享一组 Sequencer，支持互操作性。由于异构链的共识机制，区块结构差异较大，当前 Shared Sequencer 集中在服务以太坊 Rollup (Espresso)；Rome 利用 Solana 作为 Shared Sequencer 的执行层来实现 Solana 和 以太坊 Rollup 的跨链流动性。

 

• 聚合证明：在 L1 上统一 Rollup 跨链桥合约，在聚合层为不同 Rollup 的区块构建依赖关系图，通过一个零知识证明聚合所有链的跨链信息，实现原子互操作性。Polygon AggLayer 是为使用 Polygon CDK 构建的 L2 提供的跨链基础设施，聚合来自所有连接 Rollup 的 ZK 证明，上传至以太坊主网。

 

尽管不同项目团队的目标一致，即为用户提供简洁直观的方式来管理多链应用，但它们在侧重点和实现路径上存在显著差异。这源于各自独特的技术挑战、功能需求、成本收益权衡以及市场考量。

 

用户往往会直白地表达他们的需求，比如要求」 更快的马」，但他们真正的需求是」 更快到达目的地」。汽车的出现正是解决了这一需求，但它的成功离不开工业革命、基础设施建设和法律环境的共同推动。因此，真正解决问题的方案需要从第一性原理出发，侧重最底层优化，并综合多方面的支持和努力向上堆栈，方能真正落地并获得成功。

 

因此我们认为，链抽象的堆栈设计需要遵循如下要点：

 

1.将安全性置于首位：所有牺牲安全性而设计的解决方案都只是权宜之计，无法迈向终点，即实现大规模和大体量链上应用，而去中心化是区块链协议安全的最重要考量；

 

2.堆栈应自下而上从基础层出发：上层的堆栈依赖下层堆栈的设计，过渡解决方案会随着基础设施的迭代被取代；

 

3.同一层级的技术栈聚合：由于基础设施持续迭代，不同层级例如钱包、流动性、跨链通讯协议均需进一步聚合，提供简洁的解决方案。

 

基于链抽象的流动性网络：Cycle Network

 

基于上述要点，Cycle Network 使用 ZK-Rollup 技术构建了安全的底层通信基础，实现了全链账本的无缝集成体验，在不牺牲安全的前提下极大程度保证了通用性和可拓展性。Cycle 这个名字寓意基础设施发展的周期性过程，最终将走向抽象与整合，应用开发将重新成为核心。Cycle 正加速推进这一进程，为开发者和用户定义全新的全链账本范式，解救他们目前被多链割裂的困境。

 

想象一下，未来用户可以在一个账户内（或更具体的说，在某一条链上的一个钱包地址）管理全部的资产，并且可以用任意多种主流资产支付底层的链路的 gas fee 而没有感知，可以和不同链路的应用进行交互， 享受和 Web2 一样的丝滑体验。

 

而开发者可以基于 Cycle 提供的 SDK 向上层扩展抽象，开发基于全链的各种应用。无需分别在多条链上部署合约，就能够轻松地实现其应用内的资产在多链流通，并服务不同链路的用户。

 

技术架构

 

为追求极致的安全性和无需信任性，Cycle 的跨链通信本质是将自己部署为所有连接链的 ZK-Rollup。ZK-Rollup 桥是无信任的双向验证的，Cycle 将这一特性从以太坊扩展到所有外部网络，通过聚合 Sequencer 将多链状态与 Cycle 状态锚定，简化了分布式系统中的状态同步问题，为所有区块链建去中心化的超级账本和流动性中心。

 

Cycle Network 的整体架构主要由三个组件组成：

 

1.Cycle Layer 是 Cycle 的核心层，作为 Security Layer 和 Extend Layer 的 ZK-Rollup 提供统一的多链状态管理。核心模块包括：

 

• Verifiable Aggregate Sequencer 是 Cycle 交易打包的核心模块，依靠部署在以太坊上的 Omni State Channel Indexer (OSCI) 来打包所有交易；
• Omni-Ledger 是 Cycle 上的全局账本，存储 Cycle Network 上的所有交易状态，包括跨链交易和 Cycle Layer 的内部交易；

 

2. Extend Layer 连接除以太坊之外的其他区块链，包括所有 L2 以及其他异构 L1 (Solana, TON 以及 Bitcoin 等) 。核心模块包括：

 

• 桥接合约用于锁定 Rollup 合约中的原始链资产；
• ZK Verifier 验证 Cycle 生成的 ZK 证明，证明 Rollup 状态的合法性；
• Extend DA 提供数据可用性，确保数据的不变性和安全性。

 

3. Security Layer 确保交易状态的安全性的区块链层，选择可编程网络中安全性最高的以太坊。核心模块包括：

 

• Omni State Channel Indexer (OSCI) 是去中心化的多链索引器，记录 Sequencer 打包多链 Rollin 和 Rollout 事务的规则；
• Security Layer 作为特殊的 Extend Layer，也具有桥接合约、ZK Verifier 和 DA 模块。

 

跨链通信

Rollin 的本质是 Cycle 通过桥接合约读取并固定所连接链的状态更新:

 

• 用户在 L1/LE 发起 Rollin 交易，部署在 L1/LE 上的桥接合约执行事务，更新记录源链和 Cycle 之间的所有跨链事务的 Merkle 树根，并发出相关事件；
• Cycle 接收并记录发出的事件，当下一个 Batch 产生时更新桥接合约中的 Merkle 树，Rollin 交易在 Cycle 上被确认。
  
  

Rollout 的本质是所连接链通过验证 Cycle 提交的 ZK Proof 读取 Cycle 的状态更新:

 

• 用户在 Cycle 发起 Rollout 交易，Cycle 将交易打包并提交到 L1/LE 上提供数据可用性 （DA），执行交易并生成 ZK Proof，提交给 L1/LE 的桥接合约验证；
• 用户在 L1/LE 上向桥接合约发送确认交易验证证明，其中包括 Rollout 元数据和 Merkel 证明。

 

以下案例说明了如何使用 Rollin 和 Rollout 接口。来自 Arbitrum 的 Alice 通过 Cycle 转账 2U 给来自 Optimism 的 Bob，他们的全链账户状态变化如右上角所示：

 

• 初始时 Alice 将在 Arbitrum 持有的 5U，Bob 将在 Optimism 持有的 4U，分别都 Rollin 进 Cycle；
• 在 Cycle 确认桥接合约状态更新后，Alice 和 Bob 可以在多链间自由转移和管理资产，Alice 将 2U 转移给 Bob；
• Bob 将 Cycle 上的 3U Rollout 回 Optimism，这笔交易被验证后可以在 Optimism 上提取资产。

 

 

性能优势

通过实现安全的全链状态同步。基于 Cycle Network 提供的 SDK 和 API，开发人员能够轻松地将其应用与跨链功能集成在一起，在多链、多应用链的趋势下的，保留应用设计最大的灵活性，同时整合多链流动性和应用交互性。

 

• 安全性：Cycle 从最基层的区块构建切入，使用数学证明在目标链上验证跨链通信，并最终在以太坊上验证，不依赖任何可信第三方；
• 拓展性：Cycle 可以成为任何 Layer1 区块链的 Rollup；
• 可编程性：Cycle 本身是图灵完备的 Rollup，开发者可以直接部署全链 Dapp；
• 低延迟：基于 ZK-Rollup 构建，保证即时最终性，提高跨链通信速度和用户体验；
• 高资本效率：不需要包装、预备流动性池，实时销毁实时铸造，提高资本效率。

 

最终目标

Cycle 给应用开发者提供包含 Rollin 和 Rollout 接口的 Core SDK。基于 Core SDK，Cycle 还开发了 Liquid Faucet 等应用专用 SDK。Dapp 通过集成这些 SDK 能够访问连接到 Cycle 的所有链中的流动性和用户。

 

基于 Cycle Network 作为基础层，可往上叠加实现链抽象的组件：

 

• 全链账户：Cycle 已经成功部署全链收益协议 Piggy Bank，用户可以在任何网络上创建全链资产（例如 PiggyBox）并交互，实现多链资产聚合、生成、购买和支付 Gas 手续费等操作；
• 流动性聚合：Cycle 可以在任何目标链上进行原生代币发行。 Dapp 可以在 Cycle 上快速部署，触达全链的流动性，提高市场深度，增加交易机会，同时降低交易成本。流动性提供商将其流动性整合到 Cycle 的统一流动性池中，并将其流动性无缝分配到所有链上。
• 多链游戏 / 投资交易：TapUP 是基于 Cycle 开发的 Telegram 上的 GameFi，以游戏化的方式建立一个全链的 DeFi bot，用户可以在游戏中交易来自不同链的资产，未来亦可在不同原链上参与到 TON 和其他生态的游戏资产交易；
• 其他应用：对于需要全链数据的场景 Cycle 都可以支持，例如 AI、DePIN、支付等。

 

 

Cycle Network 的最终目标是希望在确保资产安全、协议安全和治理安全的情况下，成为所有公链基础设施和应用的无需信任流动性基础设施，助力实现超过 10 亿用户在 Web3 生态的 Mass Adoption。

 

Reference
https://www.cyclenetwork.io/whitepaper.pdf

https://medium.com/@l1g3nd/abstraction-the-key-to-efficient-programming-4d98a0499f45

https://web.cs.ucla.edu/classes/winter12/cs111/scribe/3a/

https://web3ux.design/the-levels-of-web3-user-experience

https://li.fi/knowledge-hub/trust-is-a-spectrum/

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https://docs.connext.network/concepts/background/verification-mechanisms

https://mirror.xyz/0xfa892B19c72c2D2C6B10dFce8Ff8E7a955b58A61/TXMyZhhRFa-bjr7YHwmJpKBwt2-_ysirbh_VpNy3qZY

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