DeFi之道丨跨链桥cBridge 2.0正式发布，都带来了哪些改进？

　　Celer State Guardian Network (SGN) 一直是 Celer Network 架构的重要组成部分。在 Celer 的Layer2扩展架构中，SGN 是一个专门的权益证明 (PoS) 链，用于监控与 L2 状态相关的 L1 交易，并在需要时忠实地将Layer2信息传递回Layer1。

　　在 Celer 状态通道中，SGN 帮助存储通道状态并在需要时响应 L1 上的恶意结算。在 Celer layer2.finance rollup 链中，SGN 扩展为一个去中心化的区块生产者网络，即使整个 PoS 共识失败，也可以将调用数据和状态根传递回 L1 区块链，并从任何 SGN 节点提交欺诈证明。

　　CELR 持有者可以通过成为验证者或通过委托的方式将其代币质押到 SGN 中，并积极提供上述服务。 SGN 参与者会收到质押奖励和费用，以换取他们提供的服务。

　　在 cBridge 1.0 中，当 cBridge 节点加入网络时，它会向网关服务注册各种信息，例如费用表和流动性状态。该网关将持续监控 cBridge 节点的状态和性能。当发出用户请求时，它被定向到网关。网关根据流动性可用性、历史桥成功率、费用等评估注册节点。然后它会为请求建议最合适的桥节点。在 1.0 中，我们选择使用中心化网关来快速学习各种调度策略的操作经验。

　　基本上，1.0 网关提供给用户的实际上是使用某些 cBridge 节点的“仅供参考”建议。尽管 cBridge 1.0 采用非托管架构构建，用户永远不需要为了他们的资金安全而信任节点，但确实存在与节点可用性相关的用户体验问题。举个例子，如果用户向一个节点发送了条件转账，但在两步HTLC转移完成之前该节点下线，他们将不得不等待条件转账超时，而不会因此而受到任何惩罚或从这个离线 cBridge 节点那里获得任何补偿。

　　我们通过 SGN 在 2.0 中解决了这些限制。

　　在 2.0 中，我们首先通过将其迁移为 SGN 之上的服务来分散所有网关逻辑。 cBridge 节点将根据其费用偏好、流动性可用性等向 SGN 注册，而不是向中心化网关服务注册。

　　当用户发出请求时，这是“乐观”情况下的系统流程：

• 　　用户查询 SGN 的当前状态以获得估计的交易费用和流动性可用性。

• 　　如果估计的结果是可以接受的，用户会发送 HTLC 转账的前半部分，并指定最大费用容忍度。

• 　　SGN 监控并接收交易。它根据节点选择规则为交易分配一个或多个注册的 cBridge 节点。这个交易分配写在 SGN 链上，也标记在用户的 HTLC 转账上。

• 　　被分配的节点接受分配并通过完成其余的有条件转账来响应。

• 　　SGN 继续监控和跟踪交易，一旦交易成功完成，与此交易相关的状态将从 SGN 链中清除。

　　这允许具有基于共识和无偏见的节点选择过程的更具可扩展性的 cBridge 节点载入过程。但我们并没有就此止步。

　　与 1.0 的网关不同，“SGN作为网关”架构监控跨链交易的整个过程。作为去中心化的 PoS 链，SGN 现在可以提供的不仅仅是“友好建议”。它还可以对无法“按照承诺”完成分配给它们的交易的注册 cBridge 节点实施处罚。

　　当 cBridge 节点向 SGN 注册时，它可以在池合约中放置与某些 SLA 承诺（例如可用性、费用水平和流动性储备）相关联的“SLA 债券（bond）”（即一堆具有价值的代币）。如果 SGN 确定该节点违反了 SLA，例如在指定转账中离线，则 SGN 可以削减保证金，作为对用户体验下降和流动性机会成本的补偿。 （记住，用户没有资金损失，这只是“资金被卡住”的成本。）

　　在节点选择期间，SLA 绑定中可用的值是节点在转移分配过程中如何优先的关键因素。诚实可靠的 cBridge 节点被强烈激励投资于合理的 SLA 债券，以增加他们在桥接过程中被选中的机会。另一方面，不太可靠的节点将被赶出系统或仅作为最后的选择被调用。最后，只有当没有待处理的跨链交易时，cBridge 节点才能在 SGN 上注销。

　　通过去中心化的“SGN 网关”支持的 SLA 绑定惩罚功能，解决了节点可用性挑战，更一般地说，解决了 SLA 保证问题。这旨在为希望保持自我托管流动性的流动性提供者提供一个健康、快速增长和去中心化的 cBridge 节点运营商网络。

　　有些人可能会争辩说，由于 PoS 共识失败的可能性，SLA 债券可能会被错误地削减，因此 SLA 债券不是 100% 的自我监管设置。

　　虽然这是真的，但我们想强调的是，SLA 债券只需要占总流动性的很小一部分，就可以高效地确保流畅的用户体验和自我修复的 cBridge 节点运营商生态系统。这是一个非常值得的权衡，最重要的是，整个转移过程保持 100% 非托管。

　　节点挑选规则设计的原则是优化用户体验。 我们构建了一个经验节点质量得分公式，以结合多个因素，例如节点 SLA 中的参数（费用、响应时间）以及历史表现。 （例如成功率、平均响应时间）在为用户请求选择节点时，我们根据这个分数对节点进行优先排序。 我们希望这个公式随着时间的推移通过协议治理的经验操作经验进行迭代和优化。

　　上述改进更多是为能够运行自己的 cBridge 节点的自托管 LP 设计的。但是，我们认识到有大量 LP 和用户希望在不自己运行 cBridge 节点的情况下提供流动性，并且对 SGN 与 CELR质押的 PoS 共识提供的安全级别感到满意。此外，通过共享流动性池模型，可以轻松引导整个网络的流动性，从而更快地促进更好的用户体验。

　　因此，在 cBridge 2.0 中，我们引入了一种全新的操作模式，其中 SGN 管理多条链上的共享流动性池合约。这有效地将 SGN 及其管理的流动性池与所有其他非托管 LP 管理的节点一起视为单个“节点”，并为 LP 提供了一个选项，可以轻松地委托流动性而无需运行节点的麻烦。

　　那么，毫无疑问，该模型提供什么安全级别？

　　在 cBridge 2.0 中，共享流动性池合约通过 SGN 的 PoS 共识进行管理。 转移池合约中的资金需要 CELR 抵押加权多重签名，恶意或故障节点将被罚没其抵押代币。 只有当超过 ⅔ 总质押量的节点是恶意的，资金池才会有风险。 我们要强调的是，随着 cBridge 交易数量的增加和网络捕获的总价值的增长，都会自然增加对任何节点试图恶意行为的经济威慑力。

　　SGN 中的验证者治理模型是开放的和去中心化的：SGN 允许选举新的验证者并通过 staking 治理过程加入验证者集，无需任何特殊的协调过程。

　　那么LP如何在这个模型中管理他们的流动性呢？现有解决方案要求 LP 将规范代币流动性与另一种协议控制的结算代币一起放入链上 AMM 池中。但是这个模型有几个缺点：

• 　　一些模型要求 LP 使用高度波动的结算代币，因此固有地使 LP 面临重大的无常损失。

• 　　即使在通过规范的流动性代币铸造合成代币的情况下，LP 在跨多个链添加、移除和重新平衡流动性时仍然面临复杂的运营开销。

• 　　在需要“债券”流动性的情况下，流动性效率较低，因为任何转移的流动性要求都是必要的两倍。

　　cBridge 2.0通过全新设计解决“流动性归属（liquidity attribution）问题”，提供简单的LP体验和高流动性效率。为了理解我们的系统设计，我们将首先解释“流动性归属”的含义。在任何多链桥系统中，当用户从源链向目标链发送资金时，LP（或聚合池）本质上是向目标链上的用户支付资金，同时从源链上的用户接收资金链。现在，假设有一个 LP 为链 A 上的系统提供流动性。 当用户从链 B 向链 A 发送资金时，LP 的流动性本质上是“重新分配”的：他们在链 A 上的流动性减少了，他们在链上的流动性B 增加。流动性归属问题被定义为“系统如何让每个 LP 知道他们所有的流动性在哪里？”以及如何有效管理流动性以优化交易费用收益率。

　　基于 AMM 池的解决方案通过在 AMM 池中分配结算代币和规范代币来隐式跟踪 LP 的流动性。桥结构（例如 TSS 验证器或 L2 到 L1 消息传递协议）仅管理结算代币跨链的铸造和销毁。用户将始终需要为从结算代币到目标链上的规范代币的 AMM 交换支付费用；有时甚至在源链上也是如此。当网络中发生不平衡的流动性运动时，将流动性从流动性丰富的链转移到流动性稀缺的链以套利滑点是有意义的。套利者将有动力通过将资金从流动性稀缺链发送到流动性充足链来重新平衡流动性。

　　活跃的 LP 有更强的动机，因为他们不需要支付额外的过桥费来收获套利收益。但是，LP 的重新平衡过程非常复杂。例如，如果我们将流动性稀缺链表示为 S，将流动性充足链表示为 A，LP 将需要采取以下步骤：

• 　　从 S 中的 AMM 池中移除流动性。

• 　　将结算代币从 S 移到 A。

• 　　以溢价将结算代币出售给 A 上的规范代币

• 　　将规范代币移回 S。

• 　　在 S 上购买结算代币。

• 　　将流动性添加回 S 上的 AMM 池。

　　上述步骤不仅会导致运营开销，还会产生大量的交易和时间成本。 （例如在bonder模型的情况下）

　　在 cBridge 2.0 中，我们认为桥结构（在我们的例子中是 SGN）是专用的，与链上智能合约操作相比，可以高度优化以从根本上降低成本。因此，在 cBridge 2.0 中，系统中每个 LP 的流动性都被明确跟踪。添加流动性超级简单：只需通过一笔交易将规范代币添加到流动性池合约中，SGN 就会在 SGN 的链状态中记录每个 LP 的流动性金额。本质上，SGN 在其链状态中维护了一个 (chain_id, LP_address, token_type, balance) 表。

　　在处理跨链转账请求时，SGN 将使用整个池的流动性来计算滑点和定价。 （下一节将详细介绍）然后 SGN 将 LP 视为“虚拟 cBridge 节点”，并根据 LP 的流动性分配转移请求。一个简化的概念理解是，对于每个转账请求，每个目标链的 LP 的余额都会与其可用流动性成比例地减少，而它们在源链上的流动性余额会增加。当然，包括随机采样和近似算法在内的各种方法都被用来最小化状态变化和成本，同时保持 LP 之间的统计公平性。更多细节在我们的技术文档中。

　　同样适用于基于套利者的再平衡激励，但这种设计还为 LP 在管理其流动性时提供了最大的灵活性。每个 LP 都可以清楚地看到在任何给定时间他们的流动性是如何分配的。这使他们能够在选择删除或增加任何链的流动性时充分了解情况。这将流动性再平衡过程从 6 个步骤显着简化为 3 个步骤，并且没有 AMM swap成本：

• 　　LP 直接在规范代币中从 A 中移除流动性。由于系统范围内的定价差异，在这第一步中，LP 锁定了套利收益。

• 　　LP 将规范代币从 A 移动到 S。

• 　　LP 在 S 中的池上添加规范代币。

　　LP 仍然可以从单个链或特定链的任何组合中移除所有流动性。在 cBridge 2.0 中，这样做的方式是触发内部跨链转移，将 LP 视为用户，将其流动性转移到所需的链上，然后移除流动性。请注意，在这种情况下，LP 将承担跨链转移的系统滑点。然而，这与直接为基于 AMM 的链上解决方案交换结算代币没有什么不同，实际上成本更低。

　　此外，如该模型所述，LP 直接使用规范代币流动性，因此不会遭受高额的无常损失。此外，它提供了最高水平的流动性效率，无需任何额外的债券流动性锁定要求。

　　在跨链桥接系统中，同一规范代币的流动性存在于多个链上。随着不同链对相同规范代币的需求发生变化，不同链上相同代币之间的固有定价也会动态变化。这是基于使用这些本地桥在不同链之间移动的潜在成本以及这些不同链上流动性的供需平衡。

　　对于任何桥接解决方案来说，能够通过适当设计的绑定曲线捕捉这种固有的价格变化非常重要。这为 LP 创造了重要的激励机制，以利用“规模经济”并重新平衡多条链的流动性，以维持一个具有充足和平衡流动性的网络来处理所有用户请求。

　　继续我们拥有“智能结构”的设计原则，我们在 SGN 内部构建了一个受曲线启发的结合曲线定价机制。当用户将代币从一条链转移到另一条链时，SGN 将根据源链和目标链上的可用流动性计算收到的代币。除了滑点和定价之外，还会从交易中扣除固定费用作为支付给 LP 的费用。

　　具体来说，对于任何一对链 i 和 j，让 xi 和 xj 分别为给定代币的链上 i 和链 j 上的余额。那么当我们计算链 i 和链 j 之间代币转移的定价和滑点时，以下不变量应该始终成立：

• 　　A 是一个每个链对（per-chain-pair）常数。 对于同一个链对，A对所有代币都是相同的。

• 　　D 是一个变量。 给定两条链上的初始流动性，可以通过针对 D 求解三次方程来获得初始 D。 之后，应根据流动性状态迭代更新 D。

• 　　wi 和 wj 是两条链的相对权重，用于控制转账的定价不对称。 请注意，权重的配置是per-chain-pair，并且应该满足 wi+wj=2。

　　我们在粘合曲线中使用这些权重参数的原因是为了捕捉某些链的固有不对称性。 例如，转入Arbitrum和Optimism等Optimistic Rollup，比转出延迟7天要简单得多，成本也更低。 因此，我们可以控制粘合曲线的权重，以反映每条链所产生的这种固有差异。

　　在上面带有蓝色对称参考线的红色不对称曲线中，我们可以看到，当发生不平衡时，该曲线为从链 i 到链 j 的转移创造了更多的滑点。如果wi=1，wj=1，则简化为Curve不变量。

　　也可以将具有相似规范流动性的整个网络视为单个多变量结合面。需要对这两种不同的潜在设计在滑点有效性和运营成本方面的影响进行更多分析。

　　cBridge 2.0 基于 SGN 创建了智能跨链结构。这种结构可以做的不仅仅是跨链资产转移。资产桥接功能实际上是一个通用的跨链消息传递框架，其中 SGN 监控源链上的某些事件并在目标链上发布 PoS 共识安全公证。

　　我们将逐步向开发人员开放这个底层功能作为 SDK 来构建用例，不仅用于链上桥接，还用于其他用例，如跨链 NFT、跨链 DeFi 聚合等。

　　与许多治理代币不同，协议代币持有者不承担协议的日常职能，很明显，CELR 代币持有者和验证者通过 SGN 的新扩展在 cBridge 的顺利运行中不可或缺。

　　因此，cBridge 2.0 中的用户和 LP 需要向 SGN 支付费用以换取其服务。这些费用按其参与份额的比例分配给 SGN 中的 CELR份额持有者。具体来说：

• 　　在 SGN 作为桥网关和 SLA 仲裁者的模型中，一部分交易费用和削减的可用性保证金转到 SGN 用于其调度节点和 SLA 仲裁的工作。

• 　　在 SGN 作为共享流动性管理者的模型中，一部分交易费用支付给 SGN，用于帮助处理所有跨链转移的工作。

　　还有一些系统参数和配置需要基于治理的更新和调整，以确保系统的平稳和持续运行。 CELR 还将充当 Celer 生态系统中这个新组件的治理代币。

　　最后，我们提供了我们对跨链桥设计权衡空间的看法。我们认为跨链桥设计最大的权衡是关于系统流动性的控制。

　　有些人可能会争辩说，仅自我监管的桥解决方案是“最纯粹”和“最安全”的桥设计。虽然我们承认这一论点的原则，但我们想强调的是，cBridge 的可靠运营和运营安全性为流动性提供者设置了相当高的标准。当然，我们对这种模型的长期潜力充满信心，这就是我们设计自托管“SGN 作为 cBridge 节点网关和服务水平协议 (SLA) 仲裁员”模型的原因。

　　同时，我们相信我们的设计理念是涵盖整个权衡空间并以公正的方式呈现所有可用选项，以便用户和 LP 都可以选择最佳选项。这就是为什么 cBridge 2.0 还带有“SGN 作为共享流动性池管理器”的模型，希望更快地引导流动性以实现更广泛的采用。

　　毕竟，不管是白猫还是黑猫；只要能抓到老鼠就是好猫。

　　区块链互操作性是新的，这一领域之前的黑客事件证明了这一点。 作为 Celer 社区，我们以最高标准对待安全性，并努力保留我们对网络安全启动和运营的长期记录。

　　cBridge 2.0 将分阶段推出。 2021 年 10 月，我们计划推出“SGN作为共享流动性池管理者”模式作为第一阶段测试网，至少对系统和智能合约进行两次安全审计。

　　在测试网和审计之后，我们将启动 100 万美元的漏洞赏金计划以及逐步推出的主网。

　　之后，我们将进入“SGN作为cBridge节点网关和服务水平协议（SLA）仲裁员”模式作为第二阶段。

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