DGE:解析 Tokenbridge 工作原理及如何保證可靠性和安全性_BRICK

前段時間，AxieInfinity的底層區塊鏈網絡RoninNetwork失竊6億美金，直到用戶無法從跨鏈橋RoninBridge提款后盜竊案才被發現。跨鏈橋的資產安全問題再次引發熱議。

事后，SkyMavisCOOAlexsanderLarsen表示，“RoninBridge被攻擊不是因為智能合約存在漏洞，而與社會工程和人為錯誤有關”。AxieInfinity的投資方AnimocaBrands聯合創始人YatSiu曾在采訪中提到，“如果一座橋梁能夠鑄造代幣，那它就像鑄造機一樣……橋梁是權威，但如果它們設計不當或存在漏洞，就會對生態系統構成巨大風險。”

本文我們具體聊聊Tokenbridge的工作原理以及如何保證可靠性和安全性。

一、Tokenbridge的特性和模型

在ethereum生態中，tokenbridge允許用戶在兩條鏈上傳輸數據，并且提供了快速和安全的鏈接。tokenbridge作為主鏈和側鏈之間的橋梁，對于資產和數據的轉移起到了決定性的作用。

美國參議員：拜登政府對比特幣和加密貨幣公司的敵意阻礙了美國冠軍的出現:金色財經報道，美國參議員表示，拜登政府對比特幣和加密貨幣公司的敵意，阻礙了美國冠軍的出現。[2023/4/7 13:49:26]

1.鏈與網絡的定義

Native：本地鏈是一個快速并且便宜的網絡，所有收集validator的bridge操作都在native這一側執行。

Foregin：這邊可以是任何鏈，但通常是指以太坊的主網。

ERC20：在ERC20-ERC20bridge模式中，ERC667作為ERC20的實現可以在NativeSide端被創建和銷毀。

2.BridgeModes

bridge可以被配置成多種網絡方式。當前支持的方式包括Native-to-ERC20?模式，ERC20-to-ERC20模式，ERC20-to-Native模式和AMB模式。

ERC20toERC20：?兼容的ERC20token被鎖在foreignnetwork，同時在native邊創建erc20token；當從navtive向foregin轉移時，erc677token被銷毀，erc20token被unlock。

MetaMask：已移除Wyre，請不要使用Wyre:金色財經報道，MetaMask 官方推特發文稱，“Wyre 已從 MetaMask 的移動聚合器中刪除，請不要使用 Wyre。目前正在努力移除擴展程序，感謝您的耐心等待。Apple Pay、信用卡和銀行轉賬仍可使用 Transak、MoonPay 和 Sardine（僅限美國）。”

此前消息，加密支付提供商 Wyre 疑似正在關閉。一名前員工援引 Wyre 首席執行官 Ioannis Giannaros 的一封電子郵件表示，該公司將在本月盡快清算和終止服務。另一名前員工表示，公司沒有提供任何遣散費。不過，Giannaros 回應 Axios 稱，該公司仍在運營，近期計劃縮減規模。[2023/1/6 10:24:51]

ERC20toNative：coins被鎖在foregin邊，同時在native邊創建erc20token。xDai用的是這種模式。

AMBBridge：在兩個鏈之間可以傳遞任意的數據。例如，允許傳輸nfttoken以及它們的metadata。

支持Ripple的法庭之友簡報已達到12份:11月6日消息，隨著Ripple與SEC之間訴訟的進行，越來越多的機構和個人開始站出來支持Ripple。截至目前，已有12家機構提交了法庭之友簡報，Ripple首席執行官Brad Garlinghouse稱這是史無前例的。據了解，12家機構包括Coinbase、ICAN、I-Remit、Tapjets、Spendthebits、Blockchain Association、John E. Deaton、Crypto Council for Innovation、Valhil Capital、Chamber of Digital Commerce、Cryptillian Payment Systems以及Veri Dao LLC。

另外，隨著提交的法庭之友簡報越來越多，美國SEC要求法院有更多時間回復上述機構。周五，法院批準了該機構的動議，延長各方提交和回復法庭之友簡報的時間，提交法庭之友簡報的截止日期現在是11月11日，答復必須在11月30日之前提交。（news.bitcoin）[2022/11/6 12:22:33]

3.Bridge?Components

肯尼亞是非洲擁有加密貨幣公民比例最高的國家:金色財經報道，根據聯合國貿易和發展會議(UNCTAD)最新政策簡報的數據，肯尼亞擁有數字貨幣占人口的比例為8.5%，是非洲最高的，全球第五高。只有烏克蘭(12.7%)、俄羅斯(11.9%)、委內瑞拉(10.3%)和新加坡(9.4%)擁有加密貨幣的居民比例高于肯尼亞。

數據顯示，南非是非洲第二大國家，全球第八大國家，2021年擁有或持有加密貨幣的人口占總人口的7.1%。尼日利亞是全球最大的加密貨幣市場之一，約6.3%的人口擁有或持有加密貨幣。根據聯合國貿發會議的數據，這意味著在該國2.11億居民中，2021年有1300多萬人擁有數字貨幣。（news.bitcoin）[2022/7/11 2:04:11]

bridge也包括一些組件，內容如下：

tokenbridge：監聽事件，發送交易去授權資產傳輸；

bridgeuiapplication：在鏈之間傳輸tokens和coins的dappgui工具；

bridgemonitor：?檢查余額和未處理的events的工具；

數據：以太坊的交易量較去年下降了80%:金色財經報道，根據IntoTheBlock數據，以太坊的交易量較去年下降了80%，是一年前的五分之一。以太坊和大多數智能合約平臺上的活動都因對NFT的興趣下降而受到影響。IntoTheBlock研究主管 Lucas Outumuro 表示，隨著大型 NFT 銷售變得不那么普遍，并且對區塊鏈的需求減少，以太坊上的交易量一直在減少。NFT 興趣的下降以及 DeFi 收益率的下降導致以太坊交易量大幅下降。與其他資產相比，NFT 在 2021 年第一季度成功升值，但最近的下跌對以太坊網絡的活動造成了連鎖反應。這里對以太坊的看法是，在短期內對它的需求會減少，因為這是用于購買 NFT 的主要貨幣。此外，從以太坊頭寸中獲利地址百分比也降至 2020 年 7 月以來的最低點。（Coindesk）[2022/5/28 3:46:59]

bridgedeploymentplaybooks：可選的playbook。對于遠程部署，可以管理tokenbridge的配置；

bridgesmartcontract：管理bridge的validator，收集簽名和確認資產傳遞和丟棄。

為了方便理解，我們看一個usercase：

這個ERC20-to-ERC20模式的tokenbridge，展現了用戶如何在主鏈和側鏈直接相互轉賬。具體流程如下：

1.用戶通過交易所購買了需要的tokens；

2.用戶把購買的token鎖在foreginbridge的智能合約里面，同時這個event會通過tokenbridge進行傳遞，在nativebridgecontract中會創建erc677標準的token，同時發送到用戶賬號上；

3.用戶通過sidechain提供的dapp，使用dapp；

4.用戶想把sidechain的資產轉移回主鏈，通過燃燒erc677的token，tokenbridge把消息傳遞到foreignbridgecontract，智能合約解鎖token；

5.用戶把解鎖后的token，通過交易所賣掉。

tokenbridge的基本定義，概念，流程都介紹完成了，那么如何去管理一個tokenbridge呢？包括對于tokenbridge的升級，維護，配置等等。這里就需要介紹tokenbridge中的角色。

二、TokenBridgeRoles

tokenbridge上的管理員負責bridge的安全，升級和智能合約的部署。管理員的操作都是通過多簽名來確保安全的。???

AdministrativeGroupsandRoles

管理員負責管理bridge的智能合約，并負責validator的管理。管理員分為以下三個組：

1.GroupA-負責管理validator的集合

添加或者刪除validators；對于validators設置最小所需要的簽名數量。?2.GroupB-負責管理bridge的參數

對于user和validators設置每日限制；設置每個transaction的min和max的限制；設置gasprice的fallback；設置終止閾值。?3.GroupC-管理升級

智能合約的升級；解鎖funds。

ValidatorsRoles

提供100%的正常時間用于傳遞transactions；

在nativeside監聽UserRequestForSignatures的事件，并簽署一個批準對于傳遞的資產在foreignside；在nativeside監聽CollectedSignatures。一旦收集到了足夠的簽名，傳輸所有收集到簽名給foreginside；在foreignside監聽UserRequestForAffirmationorTransfer事件并對于資產從foregin到native，發送一個準許給nativeside。validator的主要作用一方面是監聽兩邊的時間，另外一方面對于交易的傳遞做校驗和傳遞。

Ronin被盜事件中，攻擊者就是通過控制驗證節點的方式盜取資產。Ronin鏈有9個驗證節點，存、取加密資產需要9個驗證者簽名中的5個。攻擊者設法控制了SkyMavis的4個Ronin驗證器，另一個被控制的是由AxieDAO運行的第三方驗證器。SkyMavis是AxieInfinity的開發商。

了解了跨鏈橋的工作機制后，對于如何規避Ronin事件類似的跨鏈橋安全問題的再度發生，從社會工程的角度，我們有以下幾點思考：

跨鏈橋項目要關注簽名驗證節點的安全性，確保敏感信息安全存儲；如果跨鏈橋項目的簽名是在線下進行的，網絡必須更新簽名的安全策略，關閉相關的服務模型，同時要考慮簽名賬戶地址被泄漏的風險；驗證簽名不僅要采取多重簽名的方式，還要確保多簽事實上屬于執行隔離，簽名內容的驗證過程必須獨立進行。

UserRoles

這里就不做過多解釋了，主要就是在主鏈和側鏈之間發起資產傳遞的請求。

三、Component-Monitor

tokenbridgemonitor的主要作用是識別tokenbridgeoracle過程中出現的數據不一致和異常情況。monitor從tokenbridgecontract獲取數據以及bridge中的transation，分析他們的健康狀態，并通過Json的數據格式展現出來。

四、總結

我們從另外一個視角分享了sidechain和mainchain的關系，在兩條鏈中資產和數據的傳輸是通過tokenbridge來保證的：

tokenbridge通過權限角色模型并借助多簽的方式，管理bridge的角色和配置；validators負責兩邊transaction的確認和傳輸；monitor負責監控數據的一致性和異常情況。但是這也暴露了一個問題，tokenbridge的管理權限在admin手中，而admin使用是通過多簽的方式保證安全的，是一種弱中心化的管理方式。所以，對于admin私鑰安全性的管理就成為整個tokenbridge最核心的安全問題。

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