跨链桥在以太坊PoS时代,还有哪些机会？

2022年9月中旬，以太坊执行层与权益证明共识层于区块高度15537393触发合并机制，并产出首个PoS区块，自此以太坊正式放弃了PoW共识模式转为PoS。

5月8日，据以太坊官方网站数据显示，信标链 ETH 质押 APR（年回报率）已达到 7.69% 高位，当前 ETH 质押总量约为17,915,432 枚（约合 325 亿美元），验证节点（Validator）数量为 561,951 个。历史数据显示，以太坊 ETH 质押 APR 一般维持在 4% 左右，此前曾于三月底突破 5%，四月下旬触及 6.44% 高点。

按照以太坊共识机制的设计，参与质押并正常执行签名任务的Validator会获得收益，以此激励用户质押以太坊，共同参与网络共识，使网络更加去中心化，提升网络安全程度。Merge对以太坊生态甚至是整个区块链的格局都会带来影响，但目前行业内普遍认为不会改变未来多链繁荣的走向。

作为以太坊与其他多链生态链接的基础设施，跨链桥亦是DeFi潮流中必不可少的一环，备受市场关注。各种跨链项目相继而出，十分火热。 与此同时，针对跨链桥的黑客攻击也层出不穷，其主要原因是随着跨链用户的增多，流动性不断增长，跨链桥合约中锁入大量资金，同时由于资产跨链逻辑的复杂性，大多跨链桥的安全性有待进一步加强。不断增加的总锁定价值(Total Value Locked，简称TVL)既让跨链桥项目因为用户量的增加而感到高兴，同时也对如何处置锁入的大量资金展开思考。

以太坊2.0质押的到来也许会给跨链桥的破局发展带来一种全新的思路。

详解以太坊质押奖励机制

按照以太坊2.0的设计, 用户要在执行层质押至少32个ETH，才能被纳入Validator列表。由信标链通过randao机制随机选择出来的validator，在每个周期内会被赋予多种角色，完成角色所担当的签名任务即获得收益。

质押分配的主要共识角色和收益包含：

• Proposer打包区块数据，区块中每包含一个合法的Attestation和SyncCommittee的签名都会获得一部分收益，按照目前的质押数据，每出一个区块所获的奖励约0.028ETH, 每个validator平均每61天被分配一个slot的出块角色。另外Proposer还将获得执行层对应区块的扣除燃烧部分后的交易手续费。
• Attester需要对分配的slot进行Attestation。在周期结束后根据Attester的Attestation数据进行收益计算。按照目前质押数据，每个活跃的Validator按协议完成Attestation任务后，一个周期的收益约为14506Gwei,一天的收益约为0.00326ETH。
• SyncCommittee对分配的同步周期内的slot进行签名，被打包至区块后会获得收益。根据协议，每256个Epoch会随机选取512个validator作为SyncCommittee成员，对同步周期内的slot进行签名。按照44w的validator估算，每个validator平均每977天会被选为一次SyncCommittee成员。每个同步周期（256 Epochs）完成签名任务获得的收益约为0.119ETH。

除此之外，如果部分Validator没完成对应角色的任务，获得的收益将减少，甚至被扣除部分余额作为处罚。若部分Validator发生多签作恶行为，则会被惩罚掉大量余额并不再能重新获取收益。另外，Validator可选择自愿退出。

跨链桥面临的挑战

在以太坊和其他新兴区块链发展得如火如荼之际，作为多链生态基础设施的跨链桥却在发展上遇到了一些瓶颈，以太坊创始人Vitalik更是直指跨链桥存在基础安全限制。根据目前业界主流的跨链协议设计，跨链过程中，用户在原链上将所需跨链的资产锁入跨链桥智能合约，跨链桥在目标链上从流动性池中解锁对应跨链资产给用户，或者mint出对应额度的映射资产发给用户，同时收取部分手续费以支付网络交易费用。

根据该设计，随着用户跨链活动的增多，跨链流动性也不断增加，跨链资产会被锁入跨链桥合约，计入跨链桥TVL。比如，用户将ETH从以太坊跨到BNB Chain进行DeFi活动，用户在以太坊上的以太资产会被锁入跨链桥在以太坊的智能合约，同时增加跨链流动性，只有当用户从其他链再跨回以太坊时，对应锁定的资产才能进行解锁。

而一般的DeFi活动都需要进行质押或有一定的锁定周期，由此，以太坊上锁入合约的资产会产生堆积，随着用户资产跨出的增加，TVL不断升高。从而吸引了越来越多的黑客攻击行为。22年初Wormhole跨链桥被攻击，黑客提取$300M。几个月后，跨链桥Nomad被发现合约中初始化参数不当引入验证漏洞，攻击导致$200M被提取。Chainalysis数据显示，截止2022年前三季度， 69%的黑客攻击损失来自于跨链桥项目。

图 黑客攻击分布图，来源于 Chainalysis 

同时随着DeFi生态的完善和不断进化，各种跨链项目涌出，竞争逐渐激烈，跨链桥除了不断接入新的项目，提供更加便宜的跨链服务之外，缺少新的吸引力来留住用户。

而针对以上跨链桥面对的挑战，Cross Chain To Earn也许正是解决问题的新思路。

以太坊2.0 带来的Cross Chain To Earn机遇

如果跨链桥合理利用锁入资产，一方面能为跨链用户提供额外收益，为项目吸引更多用户，另一方面也能使资金分散，避免大量资金聚集引来层出不穷的黑客攻击。结合以太坊2.0 PoS质押活动来说，跨链桥合理利用用户在以太坊上锁入的跨链资产，在保证正常跨链流动性的情况下，将锁入的部分以太资产进行以太坊PoS质押，并将质押收益分配给跨链用户，用户除了能获得原来既定的目标链DeFi活动收益外，还能获得额外跨链桥分配的近年化%的PoS质押收益，如果PoS质押活动同时接入MEV，收益将更高。

这种DeFi思路，使跨链桥既能参与以太坊2.0共识活动，帮助提升以太坊网络共识安全，还能利用质押收益吸引DeFi用户进行跨链活动，同时将部分TVL锁入以太坊质押合约，一定程度上能规避成为黑客攻击目标的风险，即使发生黑客攻击，也能避免全部TVL被恶意提取。

图 以太坊跨链桥Asset Ranking，来源于dune.com

根据dune.com上统计数据显示,以太坊上锁入跨链桥的以太资产(ETH或WETH)价值达到近$10亿，不算MEV额外收益，进行PoS质押每年可获得$76.9M收益。

如果实现这种方案，跨链桥需要对接多种网络质押活动，除了自身跨链协议外，还需要增加流动性管理，质押活动和利益分配逻辑。这会使跨链桥的整体方案更加复杂，同时对跨链桥的协议安全和产品设计提出更高要求。

方案中涉及的主要挑战点包含：

• 合理的流动性管理，避免因为质押活动，流动性降低而影响跨链用户的大额跨链需求
• 质押活动稳定性，需要保证质押活动正常进行，避免因为Performance问题导致质押处罚带来的资金损失。
• 协议安全，整体方案更加复杂，需要保证协议的安全，避免引入新的安全漏洞。
• 合理的收益分配，由于跨链用户比较自由，需要根据用户具体的跨链资金周期合理分配其应得的质押收益。

在此方案的基础上，跨链桥还可以提供直接的质押池服务，用户将资产锁入跨链桥合约，即可参与跨链桥提供的PoS网络质押活动来获得收益。

区块链行业势如破竹，跨链桥作为链接多链生态的基础设施，不断面临新的挑战，在为用户提供稳定便捷的跨链服务的同时，也在不断寻找新的机遇和突破。如果跨链桥加入网络质押活动，将和区块链网络本身及DeFi用户结合的更加紧密，创造出更多的可能性和互操作性。

Reference：

https://ethereum.org/en/upgrades/merge/

https://beaconscan.com/

https://ethereum.org/en/staking/

https://beaconcha.in/charts/pools_distribution

https://blog.chainalysis.com/reports/cross-chain-bridge-hacks-2022/

https://dune.com/eliasimos/Bridge-Away-(from-Ethereum)

https://www.mevboost.org/

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