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来源：medium
原文标题：Enabling Cross-chain Composability: How NEAR Protocol’s Nightshade Will Disrupt DeFi
信息披露：本文作者Proximity Labs持有$NEAR、$AURORA和其他可能与文中提到的协议相关的代币。该声明旨在披露可能存在的利益冲突，而不是代币的投资建议，亦不是使用某些协议的建议。下面的内容仅提供信息，不应该由此做出投资决定。这不是投资建议。
简介
五个关于去中心化区块链网络和加密货币的主要概念：去中心化、安全、扩展性、互操作性和可组合性。由于Web 2.0上的应用已经成功扩展，而且是安全的（有些甚至是可互操作的），可能会有人觉得，去中心化和可组合性是区块链和加密世界最大的创新，通常也被称为Web 3.0。
加密社区已经广泛讨论过“去中心化”，但作为Web 3.0最强大的功能之一的可组合性，基本上只在技术爱好者中传播。本篇研究文章专注于可组合性，并涉及NEAR协议在Nightshade的加持下，实现真正的跨链可组合性，这个概念还没有得到太多的关注。
我们还将深入探讨可组合性和互操作性的定义，它们与扩展性的关系，它们的重要性，以及这一革命性技术带来的NEAR DeFi创新。
可组合性及其重要性
可组合性是指将不同的部件组合起来，创造新的系统的能力。特别是在Web 3.0中，因为可组合性的开源性质，开发人员可以自由使用、重新组合、复制、修改和整合其他应用程序的代码到他们的产品中，同一条链上的dApps和DAO便可无缝通信并相互合作。
因为开发者不必从零开始，所以可组合性缩短了开发周期，增加了用于创新、实验和用户体验的时间。正如Naval Ravikant所说，"开源意味着每个问题只需要解决一次"。理解可组合性的一个好方法是参照乐高积木。在Web 3.0中，乐高积木就像智能合约，能够创造更大、更复杂的结构。
你懂的：软件的可组合性，就像金融里的复利一样。
图1，可组合性图示。这些乐高积木可以被当做是智能合约，可以组合成更大、更复杂的结构，以实现新的功能。
可组合性的例子有：AMM上的代币互换、闪电贷款、治理、身份管理、用户在DEX里作货币市场的抵押品的LP仓位、用NFT借款或借出NFT、将DeFi功能与GameFi组合、DAO、以及更多Web 3.0产品。
可组合性和互操作性的区别
可组合性是智能合约与同一条链上的其他人互动，而互操作性是指区块链之间相互沟通的能力，即使它们在共识、数据或区块产出方面存在差异。互操作性意味着资产（同质化或非同质化）和信息的无缝转移，而可组合性通常意味着使用共享基础架构的协议。
链之间的互操作性是一个复杂的问题，许多项目正在努力解决。到目前为止，已经提出了两个主要的利用互操作性的解决方案：(1) 跨链桥和（2）分片区块链。
图2，互操作性的图示。不同的执行环境，无论是不同的区块链还是不同的分片，都可以互相通信，共享信息。
跨链桥
跨链桥提出了一个有效的解决方案，连接具有不同目标应用场景和属性的链，否则可能无法兼容，用户可以在全球区块链生态系统中转移价值。然而，这些桥接迫使开发者在原生资产交易要求、最终性保证和统一的流动性之间做出妥协。这就是所谓的跨链桥三难问题。大多数跨链桥使用打包代币，有利于即时保证的最终性，消除因缺乏流动性带来的反转风险，只不过是非常低效的：例如，另一方可能没有足够的流动性执行转移。这也使得在不同的链上保有可组合性几乎是不可能的。
新的解决方案正在涌现，例如Stargate，一个建立在LayerZero之上的跨链桥。它有效地解决了跨链桥的三难问题，并保有可组合性，因为它可以在不同的区块链上转移原始资产。然而，这些使用全能链协议的跨链桥，给链的平衡带来了风险和重大的复杂性，例如，流动性池的枯竭，在交易执行前池子被抽干导致的资金损失，再平衡问题和普遍的反转问题。
而且，这些跨链桥没有资金效率。图3显示了高达350亿美元的流动性被存入闲置的资金池中的。然而，NEAR上的跨分片合约则更有资本效率，因为资产跨分片转移不需要流动资金池。
图3，不同跨链桥的占了超过350亿美元的TVL
分片式区块链
分片区块链的出现是为了解决区块链最大的挑战之一，也就是扩展性：网络如何在不影响安全和去中心化的情况下，处理增加的链上活动？这就是著名的区块链不可能三角难题，它是V神（Vitalik Buterin）创造的一个概念，指的是开发者为了满足其他两个方面，必须在第三个方面做出妥协。
分片区块链是被分割成多条链的区块链，通常被称为分片。大多数区块链遵循的是传统线性执行模式，即要求每个节点处理每个操作，而分片引入了交易的异步处理，可以在每个分片上同时和平行处理交易。通常情况下，每个分片都有自己的验证者。阅读更多关于分片、传统限制、单分片攻击以及NEAR协议的处理方式，你可以点击这里（此处有一个超链接）。
图4，线性执行模式 VS 传统分片执行模式。线性执行模型要求每个节点处理每个操作，而分片则将区块链分割成多条链，在每个分片上同时处理交易。
分片区块链以其互操作性能力解决扩展性问题。在分片区块链中，由于分片之间的区块结构和共识是相同的，所以与跨链桥相比，该问题更容易解决。分片区块链创建了一个混杂区块链的生态系统，解决扩展性问题，这些区块链有起作用的互操作子系统，如有IBC协议的Cosmos或有平行链的Polkadot。其他方面也面临扩展性问题，有些区块链声称自己每秒有数千次的交易（TPS），还有许多Layer 2扩展解决方案。然而，由于它们的非分片设计，最终都会遇到网络处理的上限。
需要注意的是，大多数分片区块链并不像它们经常宣传的那样可以无限扩展，因为使用信标链解决方案的能力是有限的。信标链是分片之间的协调机制，它必须进行记账计算，将验证者分配给分片，或快照分片链块，这与系统中的分片数量成正比。由于信标链本身是单一的区块链，计算量受操作节点的计算能力限制，所以分片的数量是有限的。
而且，除了扩展性之外，我们还面临可组合性问题。即使这些分片区块链可能提供真正的可互操作的生态系统，这些链之间的可组合性也是有限的，因为：
1、用户需要在更广泛的生态系统中，需要与特定的区块链建立跨链桥，才能使用特定的区块链或应用场景。
2、它们导致了碎片化：流动性、激励、用户、开发者、一般资源等。
3、消息传递和几个跨分片通信解决方案未经过实战证实，没有经过有效的战斗测试。
因此，用户体验会更差，因为它需要精通技术，多次转移资金，增加执行时间等等。
NEAR协议：Nightshade介绍
Nightshade是NEAR的扩展性解决方案，也是跨分片组合的关键。与其他分片区块链相反，比如Cosmos或Polkadot，NEAR是单一的区块链，有多个执行环境（分片）作为智能合约。由于它也没有信标链，Nightshade允许NEAR协议与分片的数量进行线性扩展，从而有能力满足交易需求，因为越来越多的用户开始使用NEAR。对于用户来说，这意味着：更安全、更好使用、更好的用户体验，以及在不同的应用程序中获得流动性。最终，NEAR为数十亿用户的大规模采用做好了准备。
Nightshade将一切都建模为单一的区块链，其中每个区块 "逻辑上 "包含所有碎片的所有交易，并有可能改变所有分片的整体状态。然而，在实践中，没有参与者下载完整的状态，或包含所有分片交易的完整逻辑块（chunk）。相反，网络上的每个节点只维护自己验证交易的分片的状态。区块中所有交易的列表被分割成chunk，每个分片有一个chunk。
在理想情况下，每个区块有一个分片，每个分片有一个chunk，这相当于分片区块链产出区块的速度与信标链相同。然而，由于网络延迟，一些chunk可能会丢失，但这不是大问题，因为NEAR是异步的（后面会详细介绍）。在实践中，每个区块的分片包含一个或没有chunk，它代表该分片的所有交易。
图5，左边是有分片链的模型，右边区块被分割成chunk的另一条链。
如果一单交易影响到多个分片，它需要在每个分片中分别执行。NEAR通过异步执行实现了这一点。完整的交易被发送到第一个分片，一旦交易包含在chunk中，并且在chunk被写入区块后，交易就会生效，还会产生收据交易（receipt transaction），被发送到下一个分片，交易就在未来的区块中继续执行。如果需要更多的步骤，收据交易的执行会产生一个新的收据交易，以此类推。
图6，NEAR协议上2个不同分片之间的异步跨片交易。
在Nightshade之后，NEAR还计划提供Dynamic Resharding（动态再分片）。这项新技术为网络创造了一项能力，根据分片的使用分割和合并分片，验证者不需要验证所有分片。这几乎使NEAR具有无限的扩展性，以及对短期内使用高峰的弹性，但这是另一篇文章的主题。
跨链可组合性
可组合性和互操作性的定义结合起来，就是跨链可组合性。也就是不同链上的dApps和DAO（比如NEAR的分片）能够无缝通信和交互的能力。即使智能合约在不同的链（分片）上执行，或在不同的环境中运行，有了跨链可组合性，都能无需许可和无缝地编写智能合约。例如，今天NEAR Native和EVM合约在NEAR的主网上是可以编写的。
图7，即使智能合约在不同的链（分片）上执行，或在不同的环境中运行，有了跨链可组合性，都能无权限和无缝地编写智能合约。
因为可组合性允许网络中的任何人采用现有程序，并在其基础上进行改编或建设，这就带来了全新的应用场景。现在，重新想象一下，可组合性与不同链的互操作性相结合：这就是跨链可组合性的力量。
如前所述，NEAR将系统建模为单一的区块链，因此，无论两个合约是否在同一个分片上，甚至在同一个智能合约环境中运行代码，调用跨分片合约都是一样的。例如，一个NEAR Native智能合约可以对EVM或ZK智能合约进行跨分片调用。因为NEAR是异步和非阻塞的，当从一个环境到另一个环境调用跨分片合约时，用户只看到一个交易。这意味着，无需跨链桥代币或任何复杂的用户体验；开发者和用户可以充分利用他们想要的执行环境。这一切都以无需许可、无缝、可定制和用户友好的方式发生：你可以为Aurora EVM、rollup、专注于隐私的新环境，甚至为私有分片内的单个应用程序运行智能合约，提高它的性能。
图8，Aurora和其他私密分片不是rollup，而是智能合约支持的执行环境，所有结算、数据和执行都在NEAR上。以太坊上，在不同的L2上互换，得有好几个交易，而对于NEAR上的用户来说，只 "需要 "一个交易。
Aurora EVM：一个例子理解NEAR执行环境背后的Genius
Aurora是部署在NEAR上的EVM智能合约，它不是另一条链。Aurora交易实际上被包裹在NEAR交易中，被发送到NEAR上的Aurora合约。即使使用Aurora是以ETH支付gas费，但实际情况是使用NEAR需要支付gas费（由中继服务器支付），才能执行NEAR上的合约，中继服务器向Aurora用户收取ETH。
与rollup相反，Aurora不依赖于排序器和验证器，因为它是智能合约：它执行环境很像EVM，所有的结算、数据和执行都在NEAR上，交易由NEAR验证者验证。Aurora的安全性与NEAR上的所有其他合约都一样。因此，Aurora要做的工作比其他的区块链少得多，因为它不必担心共识、验证、存储或任何其他与区块链有关的工作。
这种设计很容易调用跨区块链合约。也许你了解过Rainbow Bridge（彩虹桥），它的目的是在以太坊NEARAurora之间转移资产，也许你也想知道这个桥的使用是不是秘密进行的。然而，实际上NEAR Aurora之间的跨链合约调用不需要Rainbow Bridge：UI只是签署所需的交易。这与建立在omnichain协议上的跨链桥不同，也与其他分片区块链不同，它需要从一个互操作链桥连接到另一条链。全靠Nightshade的核心架构，NEAR上的处理过程更高效，也更简洁。
现在，把Aurora案例推导到任何私密分片。单个应用程序可以获得运行自己分片的好处：
1、定制化和灵活性
2、Layer 1性能：即时的最终确定性，更高的TPS（每秒交易数）等。
3、更好的用户体验/用户界面：不需要跨链桥，直接访问集中的流动性
4、更高的安全性
5、开发者无需了解不同的执行环境，只需使用私密分片界面就可以访问流动性
6、没有额外的工作，如共识、存储、验证等。
为什么这个如此重要？因为它使NEAR成为一个真正可扩展和可交叉组合的区块链。其他区块链通过在主链外部添加更多的链实现扩展性，而NEAR作为Layer 1，在自身内部进行扩展，有无限的分片作为智能合约，运行不同的可组合的执行环境，而不仅仅是可互操作的。最终的结果是更好的用户和开发者体验。
NEAR协议以Nightshade解决了扩展性、互操作性和可组合性问题，这是其他分片区块链或全能链桥做不到的。
NEAR协议的扩展：现实世界的应用
Nightshade的扩展和跨链组合能力为开发者和用户释放了巨大的潜力，并为NEAR协议的大规模采用做好准备。下文中，我们会介绍一些应用场景和应用程序。
忘记跨链桥吧
因为用户不在主网上使用NEAR钱包，所以他们甚至不会注意到自己会与其他分片互动。这种情况很可能出现，因为NEAR中的分片是可组合的，而且，无论分片是在主网还是在私密分片上，都是相同的处理方式，所以调用跨分片合约是无缝执行的。与其他分片区块链相反，NEAR是单一的区块链，有着智能合约支持的多种执行环境：与应用程序在同一链内的可组合性相同，不同的分片在整个NEAR Layer 1中也是可组合的。
例如，你可以在Ref Finance上进行交易，如果交易所发现Trisolaris上的报价更高，交易就会转移到Trisolaris。用户甚至不会注意到，互换是在Aurora上进行的。你可以在NEAR主网上交易只有Aurora上才有的代币! 这被称为多链流动性聚合（liquidity aggregation），这是目前在任何其他链上无法做到的。例如，在以太坊上，如果你想获得Arbitrum或Optimism等扩展性解决方案提供的低费用、代币或流动性的优势，你得先为资金搭桥，需要大量的用户时间、经历、知识，昂贵费用和退回主链的长时间延迟。退出的解决方案，如流动性提供者接替额外的中继服务器，就会引入额外的风险。
告别分散的流动性
与其他扩展性解决方案不同，NEAR提供集中而不是分散的流动性。我们来探讨几个例子：
1、Uniswap是DEX（去中心化交易所），可在以太坊主网、Arbitrum、及Optimism上使用。如果一个交易对在以太坊主网上有40万美元的流动性，另外两个L2上各有20万美元，这意味着在其中一个链上交易时，价格受到的冲击都比这80万美元集中在同一个池子里更小。然而，由于跨分配的可组合性，你可以在NEAR上做同样的交易，而且在不知不觉中获得3个池子的流动性，也不需要跨链桥。用户只看到一笔交易，有即时保证的最终确定性。
2、DEX聚合器也可以利用这项技术，为交易者提供最佳报价。而且这些聚合器不仅可以跨分配交易，还可以跨不同类型的交易所。想象一下，你在NEAR主网上有一个AMM，在Aurora上有一个AMM，在两个不同的私密分片内有几个账本，在NEAR上的rollup有一个AMM。在NEAR上的DEX聚合器可以和他们进行通信，并为交易者提供最好的报价，且不强迫用户跨任何分片。随着NEAR上流动性的增加，专业交易者会在整个生态系统中获得最好的报价，不仅仅是在单个应用链、L2或分片；这归功于NEAR实现的不同DEX类型和链的流动性聚合。
有真正扩展性的dApps
我们已经看到，一些成功的应用开发了自己的链，因为主链的限制，用户的激增，会导致拥挤和性能下降。他们也更愿意定制，而不是局限于一个普通的EVM智能合约。例如，dYdX将它的平台重建为一个独立的基于Cosmos的区块链；DeFi Kingdoms选择了自己的链作Avalanche子网。
因此，我们不仅有了一个更加分散的区块链世界，而且也出现了开发自己的链的应用程序。最终，这可能会带来一个问题。以前，用户想使用新的链，就需要跨链桥。现在，如果你想使用一个特定的应用程序，你也需要跨链桥! 这甚至在以太坊2.0 L2的扩展模式中也是如此，因为流动性和APP都将被分散在L2中。
NEAR不会发生这样的事。举个例子，账本，如Orderly、Spin或Tonic，可以拥有自己的私密分片，这相当于开发自己的链，从而享有可定制的功能和增强的性能和速度。然而，与新链上的dYdX相比，用户甚至不会注意到他们是在NEAR上的新分片中进行交易，因为他们可以通过NEAR钱包在NEAR主网上执行订单，没有必要将资金过桥到新链上。这为那些以性能和定制化为目标的开发者/项目提供了一个很好的机会，而且不会牺牲用户体验，或导致流动性碎片化：项目选择自己的分片，但不会用额外步骤和复杂性影响用户，例如桥接到任何新的dApp，获得更多用户和更加拥挤。
总结
NEAR是一个分片区块链，其模型是单一的Layer 1，可以随着分片的数量动态地无限扩展。NEAR上的分片不是不同的链，而是单个或多个智能合约，可以选择运行良好的执行环境以满足特定的应用场景。这种优化的执行，在共享的Layer 1上运行，用于数据和异步基础层的执行，实现真正的跨分片组合，不需要过桥流动性、第三方流动性供应商、零散的流动性、繁琐的开发者经验、额外的网络中继服务器或复杂的用户体验。
这样的可扩展性和跨分片组合性带来了无与伦比的用户和开发者体验：更安全、更好用、即时保证的最终确定性，以及在单次交易中获得不同应用程序的集中流动性等等。目前，许多应用程序正在研发当中，他们可以利用这些功能，带来好处，如整个生态系统的流动性聚集，用户甚至没有意识到自己使用了其他执行环境（私密分片），因为他们不需要桥接资金，为交易者优化报价，跨分片闪电贷款，特定市场的现实世界资产平台，等等。
最终，它创造了一个真正高效的市场，并为NEAR的大规模采用做好了准备。
责任编辑：MK
