跨链桥是区块链间信息孤岛问题的解决思路。
本文将从第一性原理出发，刨除具体项目的实现细节（因为细节仍在在不断进步和过时），构建一个一读就懂的跨链思考框架。
本文要点：
为什么需要跨链桥
跨链桥的实现原理与流派
跨链桥的未来
为什么需要跨链桥
未来是多链的，跨链桥必不可少。
这句话说的人多了，也就似乎成了共识。然而，不少人对此的判断，可能只是基于现状。公链越来越多，未来肯定会继续存在，所以跨链桥肯定是有需求的。真的是这样吗？
有意思的是，回到几年前，大家对未来的预测刚好相反。大家普遍认为，L1 公链之争，最终将会以少数项目的胜出告终；甚至纷纷站队，认为自己支持的公链必胜，其他的没戏。
然而几年后的今天，L1 的“不可能三角”（Decentralization、Security、Scalability）仍然牢不可破。无论是在以太坊这类去中心化的、安全的公链上扩容，还是在高吞吐、安全的公链上假装去中心化，最终实际上都没有解决这一问题。拿以太坊来说，将 L1 扩容的合理性暂且搁置不谈，当年看起来近在咫尺的分片（Sharding），到目前为止也有大量细节没有确定，难度远超之前预期。
进展的缓慢，L2 的兴起，以及思维的不断碰撞与反思，让大家开始发现，L1 上扩容固然好，但不现实，L2 也很不错啊。这里的“不现实”指的不是 L1 不能扩容，而是拿 L1 与传统的中心化架构竞争，本身就是一种错误，因为在效率上竞争得过中心化架构的，必定是另一个更中心化的架构。
这是一个很好的趋势，在评估架构时，在传统的效率维度之外，信任终于成了一个新的独立维度，而且大家赋予它的权重越来越大。尽管这一趋势背后，是一次次漏洞攻击、社会经济事件的惨痛教训。
大家于是开始心平气和地接受了“不可能三角”，接受了 L1 公链的不完美，逐渐认同公链没有最优，只有最合适的观点。关注信任的场景，吞吐没那么高也可以；不那么关注信任，但重视吞吐的场景（比如游戏），可以自行取舍，定制开发独立的链，或者走 L2。也就是在这一大背景下，区块链模块化设计应运而生。
就这么着，未来是多链的，才成为共识。
在这一共识下，跨链桥的必要性就很好理解了。L1 公链生来就是一个个孤岛，不同孤岛之间互不来往，可以吗？可以，但是这样的话应用就很受限了。比如比特币想用以太坊上的智能合约能力，或者以太坊 DeFi 里的资金想取出来投到游戏里，没有跨链桥就没法办到。链与链不互通，致使应用扩展性受限；而为了广泛地利用各链的特长，资金会很分散，利用率会很低。
未来是多链的，跨链桥必不可少，就是这么来的。
跨链桥的实现原理与流派
接着上面讲的，最直接的跨链诉求是资产的跨链，即不同链上的原生资产能跨链流动。
要解决这一问题，最直接的思路是在目标链上设定一个代理 Token（比如 Wrapped BTC），但代理 Token 只是名字和原 Token 像，在价值上没有任何关联呀？没关系，只要保证代理 Token 与原 Token 之间能双向兑换（Lock & Release、Burn & Mint）就成了。
那谁来提供兑换服务呢？这个“谁”可以是一个主体或一群主体。对应现实，一个主体可以是一个公司，一群主体可以是多个公司或者多个个人和公司。因为提供兑换服务涉及到的信任实在是太大了，服务提供方完全有可能收了钱不放款，所以资产跨链方案的各种复杂性，多数都围绕信任问题展开；有时候信任问题解决得很好，但跨链效率受到影响，又会尽可能去解决效率问题。就这么简单。
当然，资产跨链只是跨链诉求的一个特例，我们可以将跨链泛化为在链与链之间传递任何消息（Arbitrary Message Passing，AMP），这样应用场景和想象力就打开了。
下面我们一起看看，广义的跨链解决方案有哪些流派，每个流派分别是什么思路（剧透预警：和 Rollup 真的很像）。
流派 1：信誉担保
和上面聊的资产跨链一样，在链与链之间传递消息，自然也可以采用中心化地方式，让一个有信誉的主体来完成，这样效率最高。
但是，消息传递影响的经济价值太大，担心这个主体作恶，怎么办？一样，我们可以把一个有信誉的主体，换成多个有信誉的主体，消息传递需要多签，这样就降低了风险。
有的地方喜欢叫这种流派叫 Custodial 或者叫“相信公证人”，但笔者认为，叫“相信信誉“或“信誉担保”（Reputation at stake）可能更好，而且和我们要讲的第 2 个流派更在一条水平线上。
流派 2：资金担保与博弈论
流派 1 存在 2 个信任问题：
信誉到底值几个钱，说不清楚；
服务提供方还是太中心化，合伙作恶的概率不能说不高。
针对这 2 个问题，流派 2 的解法很直接：
别整些没用的，交押金，谁作恶就扣谁的钱；
只要交押金，谁都可以参与进来，这样更去中心化，合伙作恶的概率就能降低了。
这其中又有 3 种细分玩法：
类似于以太坊 PoS 那样，交了押金的人过来投票，最终给一个确定性结论到目标链上；
类似于 ORU 那样，先相信一个人说的，有人发现他说谎再来举报、制裁他；
作为上面第 2 种玩法的补充，还可以把消息传递拆分成多个角色来做，这样只要角色间不串通，就可信。
当然，去中心化和引入博弈带来了信任的提升，但消息传递效率就打了折扣了。
一个很切实的问题是如何确认 Finality。这么多链，不同的吞吐，不同的共识机制，有些（比如 PoW）甚至只有 Probabilistic Finality 而没有 Deterministic Finality，某条链如果出现了回滚，和它桥接的链不是也得回滚，这怎么办？
类似于 ORU 的 Challenge Period，我们可以设置一个长一点的时间窗口，如果这个窗口过去都没回滚，我们就认为这个窗口前的交易是最终的。不幸的是，这显然会影响体验和效率。
怎么办？解决办法之一是引入流动性提供商，他们自愿承担回滚风险，出让流动性，让用户快速确认交易，换取一定的手续费。这个思路其实和以太坊 Staking 的流动化一样。上海升级前，ETH 质押后不能马上提取对不对？没关系，我们提供一个 stETH 的交易平台，你可以折价出售。
流派 3：数学
另一个解决办法是，跨链根本就不用相信信誉或依赖经济激励博弈，直接依赖数学。什么意思？就是如果你传递的信息是错的，目标链一定会发现。
听起来很好，可怎么实现呢？
一个 naive 的方式是，每 2 条链的验证者都同时运行对方链的全节点，以此来知晓对方链上发生的一切。但这太重。
改进一下，大家只互相运行轻节点。相比全节点，轻节点干的只是将对方链的少量关键信息取回来存着（比如区块头），并且校验源链上的一个交易是否被包含在区块内，即最终的状态里了。至于区块头、交易内容等信息，都由一个 Relayer 搬运（假设源链与目标链不共用 DA 层）。所谓 Relayer，就是名副其实的搬运工。因为消息会被源链签名，Relayer 篡改消息的话会被马上发现，他能干的坏事只有审查（Censorship），遇到这种情况大家只要找另一个靠谱干活的 Relayer 即可。可见，外部信任假设已经被压缩到很低的水平了。
轻节点还可以更轻，于是我们有了超轻节点。超轻节点之所以更轻，原因在于它不像轻节点那样，需要不断记录对方链的区块头等信息，而是只在需要跨链的时候，找“人”要这个信息，这个“人”通常是 Oracle。这里要注意，超轻节点更小的 foorprint，背后是有一定的安全性牺牲的。
解决了信任问题，效率有没有受影响呢？有的。
按轻节点的思路，需要区块链两两之间内置轻节点，这种成本是随着链的个数而指数增加的，怎么办，我们可以构建个 Hub，让每个轻节点都和这个 Hub 沟通（Hub & Spoke）就好了。
还有一个问题，轻节点之间要验证，需要大家之间互相支持，比如共识算法一致，但这不现实，比如以太坊上的共识算法中用到的 Hash 函数，换一个链可能就未必支持或能跑但贵得不现实。这个问题也会大大限制轻节点的推广和应用。
此外，目标链要验证源链来的交易是否合法，需要自己跑一遍，这个其实效率不高。通过引入零知识证明（ZKP），我们可以让目标链在 sublinear 的时间内，更高效地验证交易，只要 Relayer 把证明传递过来即可。当然，引入 ZKP 本身也是有损失的，损失的不是信任和效率，而是通用性、扩展性，毕竟很多计算目前还没法转换为 ZKP 问题。
PS. 市面上还有其他流派，例如依赖可信执行环境（TEE）这种硬件设施来保证可信，然而这种思路并不靠谱。理论上讲，只要成功发现漏洞，后面都可以几乎零成本地利用了，而发现漏洞更多只是时间问题。所以，我们这里并未提及。
跨链桥的未来
相信货真价实的数学，尤其是结合了 ZKP 的数学，是最有信任和效率的方案，前提是把时间轴拉得够长，ZKP 有巨大进步；
短期看，资金担保与博弈论，加上流动性提供商，是最切实有效的解决方案；
不过，信誉担保的跨链未必不好，因为全走链上其实还暗含了对代码的信任，走信誉担保加上链下法律保障反而容错空间更大，前提是对区块链的监管体系完善（欧盟已经迈出了很好的一步，而美国却在逆着来）。