DGE:解析 Tokenbridge 工作原理及如何保证可靠性和安全性

前段时间，AxieInfinity的底层区块链网络RoninNetwork失窃6亿美金，直到用户无法从跨链桥RoninBridge提款后盗窃案才被发现。跨链桥的资产安全问题再次引发热议。

事后，SkyMavisCOOAlexsanderLarsen表示，“RoninBridge被攻击不是因为智能合约存在漏洞，而与社会工程和人为错误有关”。AxieInfinity的投资方AnimocaBrands联合创始人YatSiu曾在采访中提到，“如果一座桥梁能够铸造代币，那它就像铸造机一样……桥梁是权威，但如果它们设计不当或存在漏洞，就会对生态系统构成巨大风险。”

本文我们具体聊聊Tokenbridge的工作原理以及如何保证可靠性和安全性。

一、Tokenbridge的特性和模型

在ethereum生态中，tokenbridge允许用户在两条链上传输数据，并且提供了快速和安全的链接。tokenbridge作为主链和侧链之间的桥梁，对于资产和数据的转移起到了决定性的作用。

Wintermute Trading在过去2天内已向Binance存入200万枚ARB:金色财经报道，据Lookonchain监测，Wintermute Trading在过去2天内已向Binance存入200万枚ARB（约227万美元）。两次存入后，ARB的价格均下跌。[2023/6/28 22:05:36]

1.链与网络的定义

Native：本地链是一个快速并且便宜的网络，所有收集validator的bridge操作都在native这一侧执行。

Foregin：这边可以是任何链，但通常是指以太坊的主网。

ERC20：在ERC20-ERC20bridge模式中，ERC667作为ERC20的实现可以在NativeSide端被创建和销毁。

2.BridgeModes

bridge可以被配置成多种网络方式。当前支持的方式包括Native-to-ERC20?模式，ERC20-to-ERC20模式，ERC20-to-Native模式和AMB模式。

Arkham：一套利机器人从MakerDAO执行了一笔2亿美元的闪电贷交易:金色财经报道，据加密情报平台Arkham监测，大约七小时前，一个套利机器人从MakerDAO执行了一笔2亿美元的闪电贷交易，该机器人执行该操作是为了以280美元的价格在Balancer的wstETH池中进行价格套利。[2023/6/10 21:28:36]

ERC20toERC20：?兼容的ERC20token被锁在foreignnetwork，同时在native边创建erc20token；当从navtive向foregin转移时，erc677token被销毁，erc20token被unlock。

ERC20toNative：coins被锁在foregin边，同时在native边创建erc20token。xDai用的是这种模式。

AMBBridge：在两个链之间可以传递任意的数据。例如，允许传输nfttoken以及它们的metadata。

3.Bridge?Components

中国电信与Conflux联合研发的BSIM卡对外发布:5月16日消息，中国电信股份有限公司研究院与上海树图区块链研究院（Conflux Network）联合研发的 BSIM 卡在上海对外发布。和传统 SIM 卡相比，BSIM 卡具有便携、高安全、高性能等特点，将促进 Web3.0 创新应用和 Web3.0 产业生态发展。

据悉，在 BSIM 卡推广和落地应用方面，中国电信股份有限公司研究院副院长李安民表示，中国电信将联合合作伙伴共同推动数字资产卡 BSIM 在湖南等地落地，面向元宇宙数字资产、数字身份认证、物联网设备采集等场景进行应用。（新华财经）[2023/5/16 15:05:51]

bridge也包括一些组件，内容如下：

tokenbridge：监听事件，发送交易去授权资产传输；

bridgeuiapplication：在链之间传输tokens和coins的dappgui工具；

bridgemonitor：?检查余额和未处理的events的工具；

Hooked：提款将在24小时内进行，申请提款的最低余额为1.5美元:金色财经报道，Web3游戏化社交学习平台Hooked Protocol在社交媒体上发布BUSD的应用内提款功能快速攻略，

1.取款金额需要是你的现金账户钱包的所有剩余BUSD余额；

2.目前申请提款的最低余额为1.5美元；

3.每笔提款将被扣除0.15BUSD的统一费用，以支付链上交易费用；

4.将有一个审查过程以保护你的账户安全，提款将在24小时内进行；

5.当取款请求超过1000美元时，会有一封验证邮件触发；

6.如果你遇到任何问题，请报告给discord mods，我们的开发人员会尽快解决。[2022/12/31 22:18:34]

bridgedeploymentplaybooks：可选的playbook。对于远程部署，可以管理tokenbridge的配置；

bridgesmartcontract：管理bridge的validator，收集签名和确认资产传递和丢弃。

马斯克的财富缩水近620亿美元:7月1日消息，2022年上半年财富排名全球前500位的富豪总计损失了1.4万亿美元，跌幅骇人，亿万富豪阶级六个月财富缩水的规模创出了有史以来最大。其中，伊隆·马斯克的财富缩水近620亿美元，杰夫·贝索斯缩水约630亿，马克·扎克伯格的净资产则减少了一半以上。（财联社）[2022/7/1 1:45:08]

为了方便理解，我们看一个usercase：

这个ERC20-to-ERC20模式的tokenbridge，展现了用户如何在主链和侧链直接相互转账。具体流程如下：

1.用户通过交易所购买了需要的tokens；

2.用户把购买的token锁在foreginbridge的智能合约里面，同时这个event会通过tokenbridge进行传递，在nativebridgecontract中会创建erc677标准的token，同时发送到用户账号上；

3.用户通过sidechain提供的dapp，使用dapp；

4.用户想把sidechain的资产转移回主链，通过燃烧erc677的token，tokenbridge把消息传递到foreignbridgecontract，智能合约解锁token；

5.用户把解锁后的token，通过交易所卖掉。

tokenbridge的基本定义，概念，流程都介绍完成了，那么如何去管理一个tokenbridge呢？包括对于tokenbridge的升级，维护，配置等等。这里就需要介绍tokenbridge中的角色。

二、TokenBridgeRoles

tokenbridge上的管理员负责bridge的安全，升级和智能合约的部署。管理员的操作都是通过多签名来确保安全的。???

AdministrativeGroupsandRoles

管理员负责管理bridge的智能合约，并负责validator的管理。管理员分为以下三个组：

1.GroupA-负责管理validator的集合

添加或者删除validators；对于validators设置最小所需要的签名数量。?2.GroupB-负责管理bridge的参数

对于user和validators设置每日限制；设置每个transaction的min和max的限制；设置gasprice的fallback；设置终止阈值。?3.GroupC-管理升级

智能合约的升级；解锁funds。

ValidatorsRoles

提供100%的正常时间用于传递transactions；

在nativeside监听UserRequestForSignatures的事件，并签署一个批准对于传递的资产在foreignside；在nativeside监听CollectedSignatures。一旦收集到了足够的签名，传输所有收集到签名给foreginside；在foreignside监听UserRequestForAffirmationorTransfer事件并对于资产从foregin到native，发送一个准许给nativeside。validator的主要作用一方面是监听两边的时间，另外一方面对于交易的传递做校验和传递。

Ronin被盗事件中，攻击者就是通过控制验证节点的方式盗取资产。Ronin链有9个验证节点，存、取加密资产需要9个验证者签名中的5个。攻击者设法控制了SkyMavis的4个Ronin验证器，另一个被控制的是由AxieDAO运行的第三方验证器。SkyMavis是AxieInfinity的开发商。

了解了跨链桥的工作机制后，对于如何规避Ronin事件类似的跨链桥安全问题的再度发生，从社会工程的角度，我们有以下几点思考：

跨链桥项目要关注签名验证节点的安全性，确保敏感信息安全存储；如果跨链桥项目的签名是在线下进行的，网络必须更新签名的安全策略，关闭相关的服务模型，同时要考虑签名账户地址被泄漏的风险；验证签名不仅要采取多重签名的方式，还要确保多签事实上属于执行隔离，签名内容的验证过程必须独立进行。

UserRoles

这里就不做过多解释了，主要就是在主链和侧链之间发起资产传递的请求。

三、Component-Monitor

tokenbridgemonitor的主要作用是识别tokenbridgeoracle过程中出现的数据不一致和异常情况。monitor从tokenbridgecontract获取数据以及bridge中的transation，分析他们的健康状态，并通过Json的数据格式展现出来。

四、总结

我们从另外一个视角分享了sidechain和mainchain的关系，在两条链中资产和数据的传输是通过tokenbridge来保证的：

tokenbridge通过权限角色模型并借助多签的方式，管理bridge的角色和配置；validators负责两边transaction的确认和传输；monitor负责监控数据的一致性和异常情况。但是这也暴露了一个问题，tokenbridge的管理权限在admin手中，而admin使用是通过多签的方式保证安全的，是一种弱中心化的管理方式。所以，对于admin私钥安全性的管理就成为整个tokenbridge最核心的安全问题。

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