全面了解ZetaChain：技术架构、共识机制、ZETA代币

作者：ZetaChain；翻译：金色财经xiaozou

1、关键洞察

• ZetaChain是一个Layer-1（L1）区块链，通过其全链合约服务提供了链不相关（chain-agnostic）互操作性。它让在ZetaChain上开发的应用程序可以与任何其他应用程序或区块链连接。

• ZetaChain利用Cosmos SDK和Tendermint共识机制，使开发人员能够构自定义构建可扩展的互操作性区块链。

• 该网络还具有与以太坊虚拟机（EVM）兼容的执行层，称为zEVM。开发人员可以在全链合约（桥接不同区块链）和跨链消息传递（CCM，跨区块链传输数据和价值信息）之间进行选择。

• ZetaChain的全链应用程序引入了深远的链抽象功能。最近的举措，如Sushi的原生比特币支持，突显出DeFi内的比特币市场还远未被开发。

• 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障网络安全。ZETA一旦发布，持有者即可通过质押代币赚取奖励。

2、背景介绍

ZetaChain于2021年12月15日由一个匿名团队推出，该团队成员拥有Coinbase和Basic Attention Token（BAT）工作经验。几位前Coinbase员工担任ZetaChain的项目顾问，包括Coinbase最初的人力负责人Nathalie McGrath和在Coinbase担任了10年内部顾问的Juan Suarez。2022年3月9日，该团队发布了ZetaChain白皮书和DevNet，并完成了最初的种子轮融资，筹资数额不详。该轮投资人有Dan Romero、Sam Rosenblum、John Yi、JD Kanani和HwiSang Kim。ZetaChain于2023年8月完成了第二轮融资，从Blockchain.com、Human Capital、Vy Capital、Sky9Capital、Jane Street Capital、VistaLabs、CMT Digital、Foundation Capital、LingFeng Capital、GSR等投资人那里筹资2700万美元。

ZetaChain测试网于2022年8月发布，随即迅速吸引了大量用户参与，在发布后的头一个月用户规模就达到了15万。到2023年3月，就达到了百万用户里程碑，届时恰逢推出验证者激励措施。ZetaChain就这样继续测试网阶段的运行，截至2023年12月19日，还尚未宣布主网的正式发布日期。

3、ZetaChain概览

ZetaChain是一个L1区块链，可以实现不相关链间的互操作性。该网络主打仅约5秒的区块时间和最终确定性，无需确认或重组交易的能力。在ZetaChain上开发的应用程序将能够与任何其他应用程序或区块链连接，为新加密用户及现有加密用户提供Web3的单一访问接入点。这是通过利用全链智能合约来实现的，这些合约可以读写任何其他区块链，甚至是那些并非原生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向任何链发送数据和值消息。

4、技术和架构

（1）EVM层

ZetaChain网络使用与以太坊虚拟机（EVM）兼容的执行层，名为zEVM。该层支持EVM功能，如智能合约创建、交互和组合。它还允许外部链调用在zEVM上构建的合约。zEVM合约还可以在与ZetaChain相连的区块链上创建出站交易。所有在ZetaChain上进行开发建设的开发人员都将创建zEVM合约（可以是标准的Solidity合约）。然而，为了最大限度地发挥网络功能，zEVM合约必须要么遵循全链合约的特定要求，要么使用跨链消息传递。

（2）全链合约

全链合约必须实现跨链调用执行，并且只需要在ZetaChain上进行一次部署，之后便可连接到外部链。相连链也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。全链合约支持在以太坊上对现有流行协议进行高效部署，例如Uniswap和Aave。它们还可以与不兼容智能合约的网络（如比特币）相集成。全链合约产生的gas费使用目标链的原生gas代币结算。

总之，ZetaChain上的全链合约提供了一种面向未来的跨链功能方式，具有一次部署、随即可跨所有集成网络访问。该模型利用了同步执行环境，与ZetaChain支持的任何新链可即刻兼容，因而避免了面向不同区块链重新部署或重新编码的麻烦。所以，全链合约是跨链交互的纽带，通过将跨链gas费降到最低来改善用户体验。

全链合约的主要优势在于它们能够实现统一的状态和执行。在CCM和其他类似系统（如LayerZero和Axelar）中，状态不统一的应用程序通常需要复杂的解决方案。然而，全链合约支持统一的单一状态，确保大多数用例的顺畅操作。通过最大限度地减少入站和目标交易gas费，同时不依赖于多个消息，全链合约可以作为CCM的原生可访问的补充。

（3）跨链消息传递

跨链消息传递（CCM）是全链合约的可替代方案。CCM用于在区块链之间传递数据和价值消息，而ZetaChain则是中间人。开发人员将全链合约部署在ZetaChain上，而启用CCM的合约则部署在外部链上。然后合约调用ZetaChain Connector API，ZetaChain将消息转发给目标链，由目标链上启用CCM的合约来接收消息。状态存储在不同链上的一组启用CCM的合约中。

CCM对于只需要单向和异步逻辑/效应，而不需要（或不受益于）统一状态的应用程序来说是很有用的。CCM主要目的是通过跨链功能增强外部链上的现有应用程序。启用CCM的合约产生的gas费以ZETA代币计价，必须发送到源链上的Connector合约。

ZetaChain还使用burn/mint（销毁/铸造）机制来保护使用CCM合约转移的数字资产的安全。资产在源链上burn掉，在目标链上铸造。这种机制比桥接或包装（wrapping）的安全性更高，因为这些方法持有转账资产。

5、共识机制

ZetaChain是使用Cosmos软件开发工具包（SDK）开发构建的开源框架，用于构建无许可的公共权益证明（PoS）区块链和许可式权威证明（PoA）区块链。Cosmos SDK帮助开发人员建设新的区块链，并在创建后进行网络的发布、测试和集成。

Cosmos SDK提供了一个模块化框架，针对特定用户需求可定制新的区块链。它还支持并行链运营，以适应随着用户需求的增长而增加的吞吐量需求。由于Cosmos SDK确保了互操作性，所以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转移流动。它还支持权益证明共识模块以及通过社区提案和投票实现的去中心化治理。除了这些功能之外，该SDK还包括防火墙等安全措施来保障区块链应用程序的安全。由于其功能众多，Cosmos SDK已被用于构建一些著名的应用程序和区块链，例如BNB Chain、dYdX、Osmosis和Celestia。

Tendermint共识机制是由validator（验证者）操作的异步拜占庭容错（BFT）状态机。验证者轮流对交易块进行提议和投票。在链的每个高度提议一个区块，如果所提议的区块没有得到其他验证者的批准，那么将有新的验证者为该高度提议区块。为了获得批准，必须通过两个阶段的投票。这两个阶段被叫做“预投票”和“预提交”，当有超过三分之二的验证者投票权重在同一轮投票中批准一个区块时，这一区块就被最终确认了。

投票权重是根据每个特定区块链计价的资产质押权重决定的。就ZetaChain而言，验证节点操作员必须质押ZETA代币。由于ZetaChain是一个委托权益证明区块链，不运营验证节点的ZETA代币持有者可以将ZETA代币委托给现有验证者。由单个验证者控制的代币（委托和自质押）与所有验证者控制的代币总数之比决定了质押权重，进而决定投票权重。

具体架构如下：

ZetaChain的架构主要由一个去中心化验证者网络组成，该验证者网络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。每个验证者节点包含一个ZetaCore和ZetaClient，它们被捆绑在一起并由同一操作员运行。ZetaCore在区块链中生成区块并维护复制状态机，而ZetaClient则观察外部链上的事件并签署发往这些链的交易。

ZetaChain的验证者可以是基本验证者（Basic Validator）、观察者（Observer）或阈值签名方案（TSS）的签名者。

（1）Basic Validator（基本验证者）

基本验证者具有特定的共识密钥，负责对区块提案进行投票，投票权通过质押ZETA获得。基本验证者需要始终在线，并且可以参与区块生产。此外，运行观察者和TSS签名者这两个验证节点也需要运行基本验证节点。相比之下，就软件和硬件要求而言，运行Basic Validator的开销要少得多。

（2）Observer（观察者）

观察者负责对外部链的事件和状态达成共识。观察者监视这些外部链上由各外部链的全节点操作的特定地址上的交易、事件和状态。

此类验证者可进一步分为Sequencer（排序）和Verifier（验证）角色。Sequencer观察相关外部行为，并将信息报告给Verifier，Verifier随后对ZetaChain进行验证和投票，以实现关于外部行为的简单多数共识。为了让这一过程有效，需要很多验证者参与；然而，只需要一个Sequencer向验证者报告。

（3）Threshold Signature Signers（阈值签名签名者）

ZetaChain上的TSS签名者持有部分ECDSA/EdDSA密钥。阈值签名方案（TSS）是一种用于多方计算（MPC）密码学的数字签名验证方法。在MPC中，私钥是由“密钥片段”生成的，每个密钥片段由单独的一方或节点持有。TSS允许在达到设定的密钥片段阈值时使用私钥，而无需要求全部密钥片段。例如，如果持有密钥片段的一共有9人，设定的阈值为5，则只要9个密钥片段持有者中有5人提供其持有的密钥片段，就可以使用私钥。

用于与外部链进行身份验证交互的密钥保存在整个ZetaChain中，并根据上述TSS方式分发给多个签名者。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。

（4）架构挑战

模块化系统架构存在一些固有风险。这些系统可能会加大复杂性、安全性挑战和可组合性困境，同时也可能给开发人员带来更大的复杂性。ZetaChain的全链方法似乎解决了很多这样的问题，但多链世界中根深蒂固的底层问题可能会限制对ZetaChain及其解决方案的需求。

同样，ZetaChain也可能面临与桥接多年来反复面临的类似的风险。对桥接和互操作性相关风险的敏锐分析将有助于更好地保护该平台，因为它将其产品服务押注于一个互联区块链的未来。

虽然ZetaChain的PoS机制提供了一个强大的安全模型，但也有可能创建一个过度依赖一小部分验证者的网络。也就是说，ZetaChain的循环选择系统可能是一种权衡，即使其功效尚未被充分评估。ZetaChain并不是唯一一个面临引导可靠活跃验证者集困境的，这一点从总体上相对较低的中本聪系数中就可看出。

6、ZETA代币

ZETA是Zetachain的原生代币，它将与Zetachain主网一起发布。在撰写本文时，具体发布日期还未宣布。一旦ZETA和主网发布，该代币将主要用于支付gas费、调用智能合约，以及用于质押确保网络安全。

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，支持使用单向挂钩机制在相连区块链之间进行转账。在这种机制下，被转移的ZETA代币数量将在源链上burn掉，并在目标链上铸造。质押参数还没有具体指定，但是该项目已经列出了运行验证节点的硬件要求。还没有发布关于ZETA总供应量或具体分配的信息。项目团队声称，ZETA将是首批跨多个链和层发行的多链代币之一。

7、生态系统

在当今的多链世界中，用户越来越需要可以跨各网络无缝交互。多链用户可能会发现自己被ZetaChain倡导的全链方法所吸引，而不是在各桥、链、钱包等要求之间穿梭。这种范式转变减少了交易摩擦，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新兴的全链应用领域通过引入链抽象功能体现出了这一潜力。Sushi的原生比特币支持等举措凸显了DeFi内部比特币市场还远未被开发，特别是考虑到最近围绕比特币ETF的讨论。此外，建议通过ZetaChain的ZRC-20标准支持智能合约可刺激Web3、DeFi和SocialFi应用程序的开发是有道理的。截至10月，ZetaChain生态系统已拥有150个应用程序。如下面的基础设施图所示，ZetaChain生态系统已经扩展范围，涵盖不同领域的各类参与者。

如前所述，ZetaChain测试网在2022年8月发布后的首月就拥有15万用户。在不到一年的时间里，用户量增长到了100万，这是一个里程碑，恰逢推出验证者激励措施。截至撰写本文时，测试网已经处理来自超250万个zEVM唯一地址的3760万笔zEVM交易及1400万笔跨链交易。

8、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，它将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链和模块化区块链之争的结果的影响。与跨链生态系统相比，以太坊以rollup为中心的做法在用户、开发人员和流动性方面具有显著的领先优势。但除此之外，ZetaChain还面临着来自各参与者的固有竞争。

（1）Axelar

Axelar是由与ZetaChain底层技术相同的基础Cosmos SDK创建的。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社区采取了三部分策略来扩展其相连网络（目前有55个）。经济结构重组、针对无摩擦连接进行Axelar虚拟机部署以及对更精简的解决方案（如轻客户端）的追求推动了网络连接的扩展。与Axelar的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洁的体验，gas费更低，更好地满足消息传递需求。

（2）LayerZero

与Axelar不同，LayerZero因其基础架构从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更大的灵活性。尽管如此，LayerZero依赖于中心化oracle和relayer（中继器），这需要更高程度的信任，特别是由于它运行在双链下实体多签系统上。因此，LayerZero在其CCM类型的互操作性方面可能会经历复杂性，就像Axelar和其他类似的链一样。相比之下，ZetaChain由于其链上操作，有望让自己成为一个潜在的信任最小化的替代方案。

（3）THORChain

THORChain是ZetaChain的另一个直接竞争对手，它与Cosmos生态系统进行了原生集成，并采用类似的区块链开发工具包。与ZetaChain一样，THORChain致力于互操作性，促进不同区块链之间的资产流动；然而，它使用独特机制聚焦流动性和安全性，创造了一个独特的利基市场。

THORChain是一个基于自动做市商（AMM）的协议，类似于Uniswap，但有所不同。THORChain系统中的所有资产都与其原生资产RUNE配对。这样一来，THORChain就创建了一个防止各池间流动性碎片化的DEX，并确保THORChain上的任何资产都可以与任何其他资产互换。相比之下，ZetaChain可以利用其更加去中心化的验证者机制、更广泛的兼容链，或者对节点运营相对宽松的要求。此外，THORChain是特定于应用程序的，而ZetaChain则是一个通用智能合约平台。这使得ZetaChain用户不仅能够直接与THORChain竞争，还能够超越DEX应用程序构建其他应用程序和用例。

9、结论

总而言之，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，它利用了其L1区块链基础设施、Cosmos SDK和Tendermint共识算法。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，也包括那些不支持智能合约的区块链。

作为一个委托权益证明链，ZetaChain将通过其代币ZETA实现进一步的去中心化。除了保护网络安全，ZETA还将用于支付gas费，还是主要的价值转移。随着ZetaChain距离主网发布越来越近，它具有促进互操作性及增强更广泛的区块链生态系统功能的潜力。

尽管ZetaChain的潜力巨大，但它通往成功的道路并非没有挑战。在撰写本文时，ZetaChain还是一个相对较新的L1，尚未上线主网。几乎与所有区块链一样，实现主流采用是一项艰巨的任务，特别是在现有竞争者很强大的时候。

根据近期路线图，ZetaChain团队计划专注于提高用户和开发人员的采用率。该路线图强调实现更多的链集成、在不同dapp和不同资产类型之间实现更大的互操作性（尤其是对比特币NFT的支持），并为全链dapp开发人员提供SDK。与此同时，该团队将研究如何通过升级网络的一些功能来提高ZetaChain的安全性和效率。

最终，与Axelar、LayerZero和THORChain的重点领域相比，ZetaChain在竞争中应该突出其独特卖点——比如它的架构、验证机制或交易效率。这样一来，ZetaChain可以有效地在市场中“圈地”，利用其可以为用户带来更大价值的领域在竞争中占据一席之地。