撰文：planD（推特：@crosschaindude）
作为上线仅两周左右的跨链桥，Stargate 在截止本文撰稿时已经达到了 40 亿美元左右的 TVL（Total Value Locked, 总锁仓量)，成为了近期市场中引人注目的明星项目。在本文中，我们将首先回顾 Stargate 的底层协议与其核心算法，然后结合 Stargate 的链上数据以及最近的市场动向，给出我们对于 Stargate 未来趋势的一些观点与判断。
注：本文不包含任何投资建议。
Stargate 的底层协议：LayerZero
目前，市场上存在的资产跨链方案可以分为三种：见证人、中继和哈希时间锁：
「见证人」机制或称「第三方验证」，即通过第三方来验证资产的转移，验证者的角色由一些声誉较好的机构担任，并通过多方签名等技术来排除过度中心化导致的安全隐患。目前市场上使用见证人机制的跨链桥包括 Multichain, Synapse, AllBridge 等。
「中继」机制或称「 原生验证」，即由中继者监控源链上的信息，并将包含加密证明的记录和源链的区块一并打包发送给目标链。目前市场上的公链官方跨链桥最倾向于使用原生验证的方式，包括 Near 的 Rainbow Bridge，Avalanche 的 Avalanche Bridge，Terra 的 Terra Bridge 等。
「哈希时间锁」(Hashed Time Lock Contract, HTLC) 机制，将资产跨链的需求者进行配对，并通过哈希时间锁算法来保证资产释放的同时性和一致性，无需对第三方见证者的信任成本。目前市场上使用哈希时间锁机制的跨链桥包括 cBridge, Hop finance, Meson 等。
Stargate 属于其中的「中继」机制——更准确地说，是其底层依靠的协议 LayerZero 属于「中继」机制。在介绍 Stargate 之前，我们可以先来看看 LayerZero：作为一个区块链之间的信息传递协议，LayerZero 的定位类似于互联网中传输层的 TCP 协议，该协议之上可以构建不同的 DApp。其原理大致可以被概括为：A 链的客户端将信息打包给 LayerZero 的终端后，由互相独立的中继者 (Relayer) 和预言机 (Oracle) 分别提供信息本身的证明以及区块更新的证明。具体步骤如下图：
LayerZero 协议原理图。图源: LayerZero 白皮书
(图中第 1~3 步) UA (User Application, 可以理解为某使用 LayerZero 协议的 DApp 的合约）在 A 链上将需要传递的信息以及目标链 id 等打包发送给 LayerZero 在 A 链上的终端；
(图中第 4~5 步) A 链上的终端将信息发送给指定的中继者 (Relayer)，并将当前的区块 id 发送给预言机 (Oracle)；
(图中第 6~7 步) 中继者接受来自 A 链上关于该交易的证明 (这里的“交易”指区块链中广义的 transaction)，而预言机获取 A 链中该区块的区块头；
(图中第 8 步) 预言机在认定该区块经过了 A 链上的几次确认之后，将区块头发送给 B 链上的终端；
(图中第 9~13 步) B 链上的终端用区块头向中继者询问，并得到 A 链上的 UA 发起的、并带有交易证明的信息。
在这个过程中，LayerZero 的预言机使用的是第三方服务 Chainlink，而中继者是可以由任何人运行的链下服务。可以看到，中继者是负责传递信息的“使者”，而预言机则是中继者传输消息的“监工”——只要保证这两个角色的独立性，LayerZero 的安全性便可以得到保证；而 LayerZero 选择使用的预言机服务 Chainlink 已经是市场中最成熟的预言机，与中继者勾结的概率较小。
LayerZero 协议允许智能合约在公链之间进行通信，其能做到的远不止于资产转移的“跨链桥”——在今后，我们也许能够看到跨链借贷、多链收益聚合器、状态共用等极大提高资本效率的DApp，任何公链上的用户都将享受到所有公链的生态，而开发者也不必费尽心思将项目依次部署到每个链上。
不过，在这一切到来之前，让我们将目光放到眼前，来仔细看看基于 LayerZero 协议的第一个 DApp——Stargate。
Stargate 的流动性武器：Delta Bridge
Stargate 最出色的点，是其利用 LayerZero 能够传递信息的特性，将各个公链的资金流动性孤岛连结了起来，从而提高了系统的资本效率。具体而言，Stargate 的用户可以仅在某个公链上提供资金流动性，而 Stargate 的 Delta Bridge 算法则可以将这些流动性动态分配给其他各个公链，并同时保证资产的「即时一致性」和「资产原生性」。这三个性质被 Stargate 在白皮书中描述为“Trillema“，即三重困境，它们的含义如下：
「即时一致性」(Instant guaranteed finalty)：即当交易在源链上成功提交后，在目标链上也必须保证到账。在以往的跨链桥中，有可能出现以下情况：A 链和 B 链的两个用户同时向 C 链转账，但 C 链已有的流动性只足够提供一次转账；但是 A 链和 B 链并不知道对方转账需求的存在，都以为 C 链的流动性可以分给自己链的用户；于是，当 B 链的请求发送给 C 链时才会发现流动性已经被 A 链的需求耗尽，从而请求被驳回——而这仅仅是因为 B 链的区块确认速度比 A 链更慢。
「资产原生性」(native asset transaction)：即到账的资产是否为原生资产。为了保证即时一致性，部分跨链桥会在流动性不足的时候发放“债券”，比如 Multichain 的解决方案：如果用户转账 USDC 时目标链的流动性不够，则先给用户 1:1 发放 anyUSDC，等到 USDC 的流动性充足时再用 anyUSDC 1:1 换回 USDC。这是一个为了「即使一致性」而牺牲「资产原生性」的典型，因为用户拿到 anyUSDC 的时候需要额外一层对 Multichain 的信任成本、以及舍弃使用 USDC 参加 DeFi 的机会成本；
「统一流动性」(unified liquidity)：即各个链上的流动性是否能够被统一利用。在保证「即使一致性」和「资产原生性」的时候，如果不涉及更复杂的流动性动态分配算法，就只能在每两个公链之间搭建一个流动性池，于是需要搭建的池子数量和公链数量的平方成正比——这样无疑降低了资本效率。
Stargate 声称，其算法 Delta Bridge 可以同时满足以上三条性质，而不必在其中做出 trade-off。Stargate 仅为每条链提供一个流动性池，然后根据事先分配好的权重将池中的流动性虚拟地分配给其他各个链，分配方式遵循以下原则：
如果 A 链上的任何 channel 有流动性缺口，则新到来的流动性将会优先来补足这个缺口（这里“channel”指 A 链给某个其他链划分的“虚拟流动池”）；
在补足流动性缺口后如果有任何结余，则将其按设定好的权重分配给各个 channel。
但注意第 2 条在实现上并不容易——因为如果用户需要将一笔 A 链的资产转移到 B 链，那么这次请求仅仅涉及 A 链和 B 链的沟通，其他的所有链并不会同时知道 “A 链此刻有流动性结余“；如果直接将 A 链有流动性结余的信息广播给所有链，又会导致极大的链上资源浪费。因此，Delta Bridge 设计了一种“缓存”机制，将 A 链需要分配给各个链的结余流动性暂时记录在 A 链上；等到 A 链与某个链有来自用户的转账请求时，才将这个“缓存”清空。
Delta Bridge 状态更新示意图。图源：Delta Bridge 白皮书
如上图是一笔从 X 链到 Y 链的用户转账发生时，各个链上参数的状态。其中每个链上都存储了如下这些参数：
$lp_x$ (liquidity provided)，用户在 X 链质押的资产数量；
$a_x$ (asset)，X 链的流动池此刻实际拥有的资产数量；
$b_{x,y}$ (balance)，X 链分配给 Y 链使用的流动性；
$lkb_{y,x}$ (last known balance)，目前已知的 Y 链分配给 X 链使用的流动性，注意这个信息需要 Y 链传递给 X 链，并存储于 X 链上；
$c_{x,y}$ (credit)，下一次从 X 链到 Y 链的转账发生时，X 链告知 Y 链的可以分配的流动性数量——即上文提到的“缓存”。
而 Delta Bridge 算法本身，便是为了满足前文所述的「两条原则」而设计的「各个参数的更新机制」。对于一笔从 X 链到 Y 链的转账，Delta Bridge 借助 LayerZero 协议仅传输两个数值信息：「转账量」和「缓存」，而其它所有参数则通过 Delta Bridge 算法自动更新。算法的详细步骤较为繁琐，感兴趣的读者可以阅读 Stargate 的白皮书进行更深一步的探索。
那么，精巧的算法与机制能够使得 Stargate 引领跨链桥的新方向吗？让我们一览链上数据，看看 DeFi 用户们的选择。
链上数据：Stargate 能够撑起 20% APY 吗？
Delta Bridge 的机制使得用户可以仅在某个链上质押某种稳定币，而早期的额外 $STG (Stargate 的 token) 补贴又使得单种稳定币的质押年华收益率一度达到 20%——高便捷性和高收益率吸引了无数 DeFi 用户的目光，也使得 Stargate 的总 TVL 冲上了 35 亿美元。截至本文撰稿时，Stargate 各个农场的 APY 仍在 15%～18% 左右，如图：
Stargate 的 Farming 收益
以 Ethereum 上的 USDC 为例，其流动性为 $602 Million USD，而其 APY 为 14.48%，我们可以计算出该流动池每天分配的奖励数额为：
另一方面，我们希望统计 Stargate 每日的交易量与交易额，从而估算跨链桥每天的收益。虽然 Stargate 并没有自己的交易浏览器，但其在官方文档中给出了各个链上的 Router 地址，我们可以统计区块链上与其交互的 transactions，从而统计交易量与交易额。
我们借助 Dune Analytic 中的数据库检索功能来做到这一点。不过，由于各个区块链的数据库并不是共用的，且 Dune 也并不包含所有区块链的数据库，我们决定仅使用 Ethereum 上的数据进行统计。Stargate 每天从 Ethereum 上转出的跨链金额与笔数如下，其代码在 Dune Analytic 上开源：
Stargate 的 Daily Transaction Volume
我们可以从交易笔数中看到，Stargate 的每日交易量并不大——在 Ethereum 上每日转出笔数仅维持在平均 100 笔左右；即使将这个量放在 Stargate 支持的所有 7 条链上，每日 700 笔左右的交易量也远小于市场上其他的跨链桥——Multichain 每日约 12000 笔，而 cBridge 每日约 2400 笔。我们还进一步发现，Stargate 的合约中调用 “Swap” 方法的用户数量远小于调用 “Add Liquidity” 方法的用户，这意味着更多的用户只是抢占头矿的 Defi 矿工，而不是跨链转账的需求者。
这些迹象表明，真正使用 Stargate 作为跨链方案的用户并不多——Delta Bridge 的新技术也并不是 Stargate 高 TVL 的支撑因素。
另一方面，Stargate 在其官网中给出了实时的 Gas Estimator，如下图：
Stargate 的转账 gas 预估
不同时间下 Gas Estimator 得到的手续费估值差距较大，其中 Ethereum 向其他链转账的 Gas 在 20USD～100USD 之间波动。我们以每次 Ethereum 转出跨链交易赚取 50USD 作为手续费为标准，而根据柱状图表得到的每日转账笔数约为 100，那么 Stargate 跨链桥在 Ethereum 上每天得到的跨链手续费盈利为：
这相比于 Stargate 在 Ethereum 上每天发出的挖矿奖励是微乎其微的。事实上，手续费盈利和每日挖矿奖励的比值为：
也就是说，有 98% 的挖矿奖励是由 Stargate 的补贴得到的。
我们有理由怀疑，15% 以上的高 APR 是无法持续的；而如果在高额补贴结束前，Stargate 还无法积累足够的用户并将日交易笔数维持在至少几千的数量级，那么用户可能没有长期选择 Stargate 的理由。
中继机制背后的安全隐忧
Stargate 除了面临高收益率不可持续性可能导致的用户流失，还面临来自更加底层的风险——即中继机制背后的安全隐忧。2022年3月28日，LayerZero 团队更新了跨链使用的验证合约，而经过代码的对比，Cobo 安全团队发现这次更新是对之前重大安全漏洞的修复——爆出漏洞的代码是 LayerZero 协议中最核心的 MPT 交易验证部分的代码，是整个 LayerZero 及上层协议正常运作的基石。Cobo 安全团队称，虽然 LayerZero 已经修复了目前的漏洞，但不排除其他漏洞存在的可能性。截至 3月28日，Stargate 作为第一个使用 LayerZero 协议的“上层建筑”，其数量巨大的流动性池资金如果被黑客转移，后果不堪设想。
而在区块链世界另一端的 Axie Infinity 侧链 Ronin，便没有这么幸运了——2022年3月29日，Ronin 跨链桥遭到黑客攻击，累计损失 6.2 亿美元。Ronin 链目前由 9 个验证节点组成，为了识别存款事件或取款事件，需要九个验证者签名中的五个；而攻击者设法控制了四个 Ronin 验证器和一个由 Axie DAO 运行的第三方验证器。
我们可以看到，LayerZero 协议代表的「中继」机制中，中继者的存在便会带来可能的安全漏洞；而Ronin 代表的「见证人」机制中，安全漏洞的存在便更为广泛——Multichain, O3 Swap, Wormhole 最近两年频繁出现的黑客事件也印证了这一点。与此同时，如 cBridge, Hop finance, Meson 这类「哈希时间锁」机制的跨链桥，却鲜有安全问题出现——其根本原因是用户并不需要付出对第三方的信任成本，不论第三方是大户、开发者、机构还是交易所。我们希望在区块链的世界中，看到更多像「哈希时间锁」一样从根源处解决信任问题的想法。
在多公链竞争日益激烈的时代，跨链桥已成为必不可少的基础设施。我们希望看到跨链桥之间保持良性的竞争，将用户资产的安全性放在第一位，而不仅仅是追求一时的市场热点——无数以往的项目已经向我们证明了，在 “code is law” 作为图腾的区块链世界中，那些最符合去中心化精神的项目才能够长久地活跃下去。
参考资料：
[1] Dune Analytics 上统计 Stargate DTV 的代码
[2] LayerZero 和 Delta Bridge 白皮书
[3] cBridge 和 Multichain 的链上数据
[4] Stargate 的 Farming 和 Gas Estimator
另：由于撰文时间和发布时间有一定间隔，文中部分截图数据仅代表当时的数据。
