深入了解 ZetaChain：实现区块链连接和交互的畅通无阻

原标题：《Understanding ZetaChain: A Comprehensive Overview》

作者：Ryan Schulenburg，Stephen Basile ，Messari

编译：Elvin，ChainCatcher

主要观点

• ZetaChain 是一个 Layer-1 区块链，通过其全链合约产品提供与链无关的互操作性。它允许基于 ZetaChain 构建的应用程序连接到任何其他应用程序或区块链。
• ZetaChain利用Cosmos SDK和Tendermint共识机制，使开发人员能够构建定制的、可扩展的和可互操作的区块链。
• 该网络还具有与以太坊虚拟机（EVM）兼容的执行层，称为 zEVM。开发人员可以选择连接不同区块链的全链合约，或跨区块链传输数据和价值消息​​的跨链消息传递（CCM）。
• ZetaChain 的全链应用引入了影响深远的链抽象功能。最近的举措（例如 Sushi 原生比特币支持）凸显了 DeFi 中 BTC 尚未开发的市场。
• ZETA 是 ZetaChain 的原生代币，将用于支付 Gas 费、调用智能合约以及通过质押保护网络。一旦推出，ZETA 将允许持有者质押其代币以获得激励。

背景

ZetaChain由具有 Coinbase 和 Basic Attention Token (BAT)经验的匿名项目团队于 2021 年 12 月 15 日推出。几位前 Coinbase 员工也担任该项目的顾问，包括公司最初的人事主管Nathalie McGrath和在 Coinbase 担任了十年内部顾问的Juan Suarez 。 2022 年 3 月 9 日，团队发布了ZetaChain 的白皮书和 DevNet 并完成了其首轮种子轮融资，筹集的资金金额不详。此轮融资的投资者包括 Dan Romero、Sam Rosenblum、John Yi、JD Kanani 和 HwiSang Kim。ZetaChain 于 2023 年 8 月完成第二轮融资，从Blockchain.com 、Human Capital、Vy Capital、Sky9 Capital、Jane Street Capital、VistaLabs、CMT Digital、Foundation Capital、Lingfeng Capital、GSR 等参与者筹集了 2700 万美元。

ZetaChain 的测试网于 2022 年 8 月推出，迅速获得了大量用户参与，在推出的第一个月就达到了150,000 名用户。到 2023 年 3 月，这一数字已上升至100 万用户，这是一个里程碑，与验证者激励措施的推出同时发生。ZetaChain 继续在测试网阶段运行，截至 2023 年 12 月 19 日尚未公布其主网的正式发布日期。

概述

ZetaChain 是一个 Layer-1 区块链，可实现与链无关的互操作性。该网络拥有大约五秒的出块时间和最终确定性，无需确认或重新组织交易的能力。基于 ZetaChain 构建的应用程序将能够连接到任何其他应用程序或区块链，为新的和现有的加密用户提供 Web3 的单一访问点。这是通过利用全链智能合约来实现的，该智能合约可以读取和写入任何其他区块链，甚至是本身不使用智能合约的区块链。开发人员还可以使用 ZetaChain 的Connector通过简单的函数调用将数据和价值消息​​发送到任何链。

技术与架构

EVM层

ZetaChain 网络利用名为zEVM的以太坊虚拟机 (EVM) 兼容执行层。该层支持智能合约创建、交互和组合等 EVM 功能。它还允许外部链调用基于 zEVM 构建的合约。zEVM 合约还可以在连接到 ZetaChain 的区块链上创建出站交易。所有在 ZetaChain 上构建的开发人员都会创建 zEVM 合约，这些合约可以是标准的 Solidity 合约。然而，为了最大限度地发挥网络的功能，zEVM 合约必须遵循全链合约规定的特定要求或利用跨链消息传递。

全链合约

资料来源：ZetaDocs

Omnichain 合约必须实现跨链调用执行，只需在 ZetaChain 上部署一次，即可连接到外部链。连接的链还可以将数字资产转移到 ZetaChain 上的合约地址。转移到 ZetaChain 的资产采用 ZRC-20 代币标准。全链合约允许有效实施以太坊上流行的现有协议，例如 Uniswap 和 Aave。它们还可以与不支持智能合约的网络（例如比特币）集成。全链合约产生的 Gas 费用以目标链的原生 Gas 代币结算。

总而言之，ZetaChain 上的全链合约提供了一种面向未来的跨链功能方法，并且一次性部署随后可在所有集成网络中访问。该模型利用同步执行环境，与 ZetaChain 支持的任何新链立即兼容，避免了重新部署或重新编码以适应不同区块链的麻烦。因此，这些合约充当跨链交互的纽带，通过最小化跨链的 Gas 费用来改善用户体验。

全链合约的主要优势在于实现统一的状态和执行。在 CCM 和其他类似系统（例如 LayerZero 和 Axelar）中，没有所述统一状态的应用程序通常需要复杂的解决方法。然而，全链合约允许有凝聚力的单一状态，确保大多数用例的操作更加顺畅。通过最大限度地减少入站和目的地 Gas 费用，并且不依赖多个消息，全链合约成为 CCM 的原生且可访问的补充。

跨链消息传递

全链合约的替代方案是跨链消息（CCM）传递。CCM 用于以 ZetaChain 作为中间人跨区块链传送数据和价值消息​​。开发人员在 ZetaChain 上部署全链合约，而支持 CCM 的合约则部署在外部链上。然后，合约调用 ZetaChain 连接器 API，ZetaChain 将消息中继到目标链，其中支持 CCM 的合约接收消息。状态存储在不同链上的一组支持 CCM 的合约上。

CCM 对于只需要单向和异步逻辑/效果并且不需要统一状态或从统一状态中受益的应用程序很有意义。CCM 主要旨在通过跨链功能增强外部链上的现有应用程序。支持 CCM 的合约产生的 Gas 费用以 ZETA 代币计价，并且必须发送到源链上的连接器合约。

ZetaChain 还使用销毁/铸币机制来保护通过支持 CCM 的合约转移的数字资产。资产在源链上燃烧并在目标链上铸造。由于这些方法持有所转移的资产，因此该机制比桥接或包装提供了更高的安全性。

共识机制

ZetaChain 使用Cosmos 软件开发套件(SDK)构建，这是一个开源框架，用于构建无需许可的公共权益证明 (PoS) 区块链和经过许可的权威证明 (PoA) 区块链。Cosmos SDK 可帮助开发人员构建新的区块链，以及在创建网络后启动、测试和集成网络。

Cosmos SDK 提供了一个模块化框架，允许定制新的区块链以满足特定的用户需求。它还使平行链的运行能够适应随着用户需求增长而增加的吞吐量需求。由于 Cosmos SDK 确保了互操作性，因此它允许数字资产及其价值在使用该框架构建的不同区块链之间进行转换。它还支持通过社区提案和投票达成共识和去中心化治理的权益证明模块。除了这些功能之外，SDK 还包括防火墙等安全措施来保护区块链应用程序。由于其众多功能，Cosmos SDK 已被用于构建多个著名的应用程序和区块链，包括 BNB Chain、dYdX、Osmosis 和 Celestia。

资料来源：Messari

Tendermint 的共识机制是一种由验证者操作的异步拜占庭容错 (BFT) 状态机。验证者通过对交易区块的提议和投票进行轮换。区块链中的每个高度都会提议一个区块，如果提议的区块未得到其他验证者的批准，则新的验证者会提议该高度的区块。为了使区块获得批准，它必须完成两个阶段的投票。这些阶段被称为“预投票”和“预提交”，当超过三分之二的验证者投票权重在同一轮中批准同一块时，该块就会最终确定。

投票权重根据每个特定区块链计价的资产的权益权重确定。使用 ZetaChain，验证者运营商必须抵押 ZETA 代币。由于 ZetaChain 是一个委托权益证明区块链，因此不操作验证器的 ZETA 代币持有者可以将 ZETA 代币委托给现有验证器。单个验证者控制的代币（委托和自质押）占所有验证者控制的代币总数的比例决定了权益权重，进而决定了投票权重。

架构

资料来源：ZetaDocs

ZetaChain 的架构主要由去中心化的验证器网络组成，这些验证器在外部状态和事件上达成共识，并负责通过分布式密钥签名更新外部链状态。每个验证器都包含一个 ZetaCore 和 ZetaClient，它们捆绑在一起并由同一运营商运行。ZetaCore 生成区块链中的块并维护复制的状态机，而 ZetaClient 观察外部链上的事件并对发送到这些链的交易进行签名。

ZetaChain 中的验证者可以充当基础验证者、观察者或阈值签名方案 (TSS) 签名者。

基础验证器

基本验证者由特定的共识密钥标识，并负责通过质押 ZETA 创建的投票权对区块提案进行投票。基础验证者需要始终在线并可以参与区块生产。此外，运行以下两个验证器（观察者和 TSS 签名者）还需要运行基本验证器。相比之下，就软件和硬件要求而言，运行基础验证器的开销要少得多。

观察员

观察者负责就外部链的事件和状态达成共识。观察者监视这些外部链的交易、事件和状态，这些地址由相应外部链的完整节点操作。

这种类型的验证器进一步分为排序器和验证器角色。测序者观察相关的外部行为，并将信息报告给验证者，然后验证者在 ZetaChain 上进行验证和投票，以就外部行为达成简单多数共识。为了使这个过程有效，需要大量的验证者；然而，只需要一个定序器来向验证者报告。

阈值签名者（TSS Signers）

ZetaChain 上的TSS 签名者持有部分 ECDSA/EdDSA 密钥。阈值签名方案 (TSS) 是多方计算(MPC) 密码学中使用的数字签名验证方法。在 MPC 中，私钥是从“密钥片段”创建的，每个密钥片段都由单独的一方或节点持有。如果密钥片段的设定阈值而不是全部片段起作用，则 TSS 允许使用私钥。例如，如果有九方持有密钥片段，并且设置的阈值为五，则只要九个（称为“n”中的“t”）密钥片段持有者中的五个提供其份额，就可以使用私钥。

用于与外部链进行身份验证交互的密钥在整个 ZetaChain 中保存，并根据上述 TSS 方法分发给多个签名者。ZetaChain 使用验证者质押的代币作为对抗恶意验证者的抵押品，以确保 TSS 签名者不会代表 ZetaChain 在外部链上签署消息。

架构挑战

模块化系统架构存在固有的风险。这些系统可能会带来复杂性、安全挑战和可组合性困境的升级，同时也可能会加剧开发人员的复杂性。ZetaChain 的全链方法似乎解决了其中许多问题，但多链世界中根深蒂固的根本问题可能会限制对 ZetaChain 及其解决方案的需求。

同样，ZetaChain 可能面临与桥梁多年来反复面临的类似危险。对与桥梁和互操作性相关的风险的敏锐分析将有助于保护该平台，因为该平台将其产品押注于互联的区块链未来。

尽管 ZetaChain 的 PoS 机制提供了强大的安全模型，但它存在创建一个过度依赖一小部分验证者的网络的风险。也就是说，ZetaChain 的循环选择系统可能是一种平衡，即使其功效尚未得到充分评估。从整体相对较低的中本聪系数可以看出，ZetaChain 并不是唯一一个在引导可靠的主动验证器集方面陷入困境的公司。

ZETA 代币

Zetachain 的原生代币是 ZETA，它将与 ZetaChain 主网一起推出。截至撰写本文时，尚未公布发布日期。一旦 ZETA 和主网上线，该代币将主要用于支付 Gas 费、调用智能合约以及通过质押保护网络。

验证者和代币持有者将能够质押 ZETA 并获得奖励。ZETA 也将成为 ZetaChain 上的主要价值转移，允许使用单向挂钩机制在连接的区块链之间进行转移。在这种机制下，所转移的 ZETA 代币数量将在源链上销毁，并在目标链上铸造。质押参数尚未指定，但该项目已列出运行验证器的硬件要求。尚未发布有关 ZETA 总供应量或具体分配的信息。项目团队声称ZETA 将成为跨多个链和层发行的首批多链代币之一。

生态系统

在当今的多链世界中，用户越来越需要跨各种网络的无缝交互。多链用户可能会发现自己被 ZetaChain 倡导的全链方法所吸引，而不是满足每个桥、链、钱包等的要求。这种范式转变减少了交易摩擦并增强了安全性，同时为开发人员提供了在最适合的链上部署应用程序的自由。

ZetaChain 的全链应用的新兴领域通过引入链抽象功能体现了这种潜力。Sushi 原生比特币 (BTC) 支持等举措凸显了DeFi 中 BTC尚未开发的市场，特别是考虑到最近围绕 BTC ETF 的讨论。此外，通过 ZetaChain 的ZRC-20 标准促进智能合约可以刺激 Web3、DeFi 和 SocialFi 应用程序的发展是可行的。截至 10 月，ZetaChain 生态系统拥有150 个应用程序。正如下面的基础设施地图所示，ZetaChain 生态系统已经扩大了其广度，涵盖了不同领域的各种独特参与者。

资料来源：ZetaChain

如前所述，ZetaChain 的测试网在 2022 年 8 月推出后的第一个月就成功达到了15 万用户。不到一年的时间，该指标就增长到了100 万用户，这一里程碑与验证者激励措施的推出同时发生。截至撰写本文时，测试网已在超过 250 万个唯一zEVM 地址上进行了超过 3760 万笔 zEVM 交易和 1400 万笔跨链交易。

竞争格局

随着 ZetaChain 在区块链互操作性领域开拓自己的利基市场，它必须应对两种形式的竞争。首先，ZetaChain 的相关性可能会受到单体区块链和模块化区块链之间战斗结果的影响。与Interchain生态系统相比，以太坊以rollup为中心的方式在用户、开发者和流动性方面具有显着的领先优势。但除此之外，ZetaChain 还面临着来自不同参与者的一些既定竞争。

Axelar

Axelar采用与 ZetaChain 技术相同的基础 Cosmos SDK 制作而成。Axelar 致力于全栈互操作性，这是一种整体方法，不仅包括资产桥接，还包括无需许可的跨链智能合约执行和 dApp 支持。Axelar 社区采取了三部分战略来扩展其连接网络，目前已达到 55 个。这种扩展是由经济结构调整、部署 Axelar 虚拟机实现无摩擦连接以及追求更精简的解决方案（如轻客户端）推动的。与 Axelar 全面但可能复杂的系统相比，ZetaChain 提供的统一执行环境可以让用户享受更简化的体验，同时降低 Gas 费用和消息传递要求。

LayerZero

与 Axelar 不同，LayerZero 因其基础架构而从 ZetaChain 中脱颖而出。它不是区块链，因此在协议实现方面为开发人员提供了广泛的灵活性。尽管如此，LayerZero 依赖于中心化的预言机和中继器，这需要更高级别的信任，特别是由于它在双链下实体多重签名系统上运行。因此，LayerZero 可能会因其 CCM 式互操作性而遇到一些复杂情况，正如 Axelar 和其他类似链所见。相比之下，ZetaChain 可能会将自己定位为一个潜在的信任度最小化的替代方案，这要归功于它的链上操作。

THORChain

THORChain是 ZetaChain 的另一个直接竞争对手，因为它原生集成到 Cosmos 生态系统中，并采用类似的工具包进行区块链开发。与 ZetaChain 一样，THORChain 也致力于互操作性，实现不同区块链之间的资产流动性；然而，它通过其独特的机制对流动性和安全性的特别关注创造了一个独特的利基市场。

THORChain 是一种基于自动做市商 (AMM) 的协议，与 Uniswap 类似，但有所不同。THORChain系统中的所有资产都与其原生资产RUNE配对。为此，THORChain 创建了一个 DEX，可防止流动性跨池分散，并保证 THORChain 上的任何资产都可以交换为任何其他资产。相比之下，ZetaChain 可以利用其更加去中心化的验证器机制、更广泛的支持链或对节点操作不太严格的要求。此外，THORChain 是特定于应用程序的，而 ZetaChain 是通用的智能合约平台。这使得 ZetaChain 用户不仅能够创建 THORChain 的直接竞争对手，还能够构建 DEX 应用程序之外的应用程序和用例。

总结

总体而言，ZetaChain 旨在为 Web3 应用程序提供无缝连接和可访问性。为了实现这一目标，它利用了 Layer-1 区块链基础设施、Cosmos SDK 和 Tendermint 共识。凭借其全链智能合约和跨链消息传递功能，ZetaChain 使开发人员能够与任何区块链连接和交互，其中包括那些不支持智能合约的区块链。

作为一条委托权益证明链，ZetaChain 将通过其代币 ZETA 实现进一步的去中心化。除了保护网络之外，ZETA 还将用于支付 Gas 费并作为主要的价值转移。随着 ZetaChain 主网的推出不断取得进展，它具有促进互操作性并增强更广泛的区块链生态系统功能的潜力。

尽管具有潜力，ZetaChain 的成功之路并非没有挑战。截至撰写本文时，ZetaChain 仍然是一个相对较新的 Layer-1，尚未启动其主网。与几乎所有区块链一样，达到主流采用是一项艰巨的任务，特别是当有重要的现有参与者在发挥作用时。

根据即将发布的路线图，ZetaChain 团队计划重点关注提高用户和开发人员层面的采用率。该路线图强调建立更多的链集成，为 dapp 和不同资产类型带来更多的互操作性（特别是支持比特币 NFT 的能力），并为全链 dapp 开发人员提供 SDK。同时，团队将研究通过升级部分网络功能来提高 ZetaChain 的安全性和效率。

最终，与 Axelar、LayerZero 和 THORChain 的重点领域相比，ZetaChain 在竞争格局中的定位应该强调其独特的卖点，例如其架构、验证器机制或交易效率。通过这样做，ZetaChain 可以有效地确定其在市场中的地位，利用可以为用户提供更高价值的领域。