一文詳解原生跨鏈交換協定Chainflip

E2M Researcher：Shawn (2024年1月)

目前，隨著各類比特幣銘文協議的火爆，越來越多的用戶開始使用比特幣鏈上錢包進行交易，而比特幣本身不支援智能合約，因此無法像以太坊上使用智能合約進行代幣交換，由此產生了原生比特幣跨鏈交換的需求，即進行例如原生BTC與ETH之間的交換等。這種交換方式的優點在於，用戶無需將資產轉移到交易所，就可以直接在自己的錢包之間完成交易。雖然這個市場仍處於初級階段，但隨著技術的進步和更多人的接納，預計未來幾年將會有大幅的成長。

目前專注於原生跨鏈交換的專案主要有Thorchain、Maya Protocol和Chainfilp等。其中Maya Protocol是Thorchain的分叉版本，都是基於Cosmos SDK搭建的應用鏈。而Chainflip則是基於Polkadot的Substrate框架搭建的，本文主要介紹Chainflip協定。

簡介

Chainflip是一個原生跨鏈交換協議，其目標是創建一種可以在沒有中心化交易所的情況下進行數位資產交換的方法。透過使用Chainflip，用戶可以直接在各自的區塊鏈網路上交換資產，而無需透過中間人或信任的第三方。這種方法提高了交易的安全性和效率，同時也降低了交易成本。

Chainflip 想法的核心是使用MPC（多方運算），特別是TSS（閾值簽章方案）來創建由150 個驗證者組成的無授權網路持有的聚合金鑰。

這些驗證器同時控制多個區塊鏈上的智慧合約/錢包（稱為Vault），從而形成完全去中心化的「結算層」。它與「會計層」配對，該層使用基於Substrate 的應用鏈（我們稱之為Chainflip狀態鏈）來追蹤餘額、處理事件和執行指令。這些系統產生了完全去中心化的通用跨鏈交換協定。

其結構如下圖所示：

來源：https://docs.chainflip.io/concepts/system-overview

原生鏈間的價值轉換所能帶來的優點如下：

• 價值轉換與鏈無關、與錢包無關，Chainflip 支援用戶使用普通錢包進行任意鏈上的價值轉換。

• 價值轉換不涉及任何包裝資產、合成資產等其他資產，用戶只需提交一筆普通交易來進行交換，交換完成後用戶不會面臨任何其他的資產風險。

• Chainflip 不需要額外在特定的鏈上部署或執行其他協議，擁有更高的兼容性和通用性，並儘可能多地把計算過程放在鏈下，減少用戶的Gas 消耗。

特點

去中心化

Chainflip的一個顯著特徵是其去中心化的特性，這主要體現在其驗證節點的設計上。 Chainflip協定由150個驗證節點組成，這些節點共同控制和保護協議中的關鍵資訊。在去中心化的設計中，這種節點數目的設定不僅大大增強了系統的安全性，也減少了單點故障導致的風險。其主要特點：

• 最多150 個驗證者可以同時參與協定的權限集*。 *集體並發操作幾乎所有協議的功能，並共同控制系統中的所有資金。

• 所有驗證器插槽都是完全無需許可的，任何具有足夠$FLIP 的驗證器操作員在拍賣中出價高於其他人後，在獲勝後都會成為權限集的成員。

• 每個單獨的驗證器都有自己的一組私鑰，用於參與狀態鏈的共識，並產生用於TSS 金鑰產生和簽署的秘密。

• 每個驗證者同時監控所有支援的外部鏈以進行見證，這在功能上相當於網路是其自己的分散式傳入傳輸預言機。

• 與其他驗證器和外部區塊鏈連接配合使用TSS 協議，驗證器還廣播交易以將資金發送到協議之外。同樣，該網路是它自己的去中心化中繼器。

JIT (Just In Time Liquidity) AMM

Uniswap v3 將範圍訂單的概念引入了AMM 世界，這為Uniswap 的資金效率和用戶體驗帶來了許多改進。 Chainflip 作為跨鏈產品，與典型的AMM 不具有相同的執行環境假設，因此需要額外的功能來防止搶先交易對用戶產生負面影響。與單鏈環境不同，Chainflip 必須解決以下問題：

• 由於Chainflip 外部存在鏈重組的風險，該協議必須等待幾個區塊才能確認外部鏈存款。作為一個去中心化和程序化的系統，如果發生這種情況，則無法手動重新排序交易，因此需要多次區塊確認才能安全運行。鑑於確認傳入Swap存款存在不小的延遲，並且它們位於公共鏈上，所有市場參與者都會在Swap發生之前知道將要執行的交易。這使得該協議容易受到各種形式的搶先交易的影響。

• 此外，確認時間也導致定價和套利明顯延遲，導致與市場指數價格相比長期存在價差。

• 最後，AMM 提出的新功能在很大程度上未經實際測試，因為現有的AMM 設計在建置時並未考慮到自訂執行環境，因此幾乎沒有具有類似屬性的協議範例可供學習。

由此Chainflip提出了JIT AMM協議，其兩個核心功能為：

1. 比Swap交易更快的範圍訂單更新- 範圍訂單可以在執行已知Swap之前更新，這意味著做市商可以積極響應傳入的交易流。

2. Swap批次－Swap被分組在一起並定期執行，消除了大量的滑點，並使搶先交易無利可圖。

其主要工作原理為：

每個資金池都擁有的固定流動性費用（大多數資金池在5 到30 個基點之間），做市商獲取這些流動性費用的方式是將其流動性頭寸調整至市場價格。市場價格由互換執行前獨立的一級和二級市場（包括中心化交易所、衍生性商品市場和任何其他流動性來源）上的即時流動性可用性決定。透過開設對沖頭寸或在其他市場上獲取現有流動性，如果做市商比所有其他流動性提供者承擔更多的價格風險，則可以完全獲得流動性費用。執行Swap後，做市商可以再次更新其範圍訂單，以重新平衡其頭寸，為下一批Swap做好準備。

只要少數做市商相互競爭Delta，這種協議設計就可以確保執行Swap的用戶在執行時始終獲得市場定價或優於市場定價，並具有可靠的費用和最小的滑點，根據做市商之間的競爭水平，該協議中的資本效率應超過所有其他現有的AMM 設計。

一個典型的例子如下：

我們假設的使用者將USDC (ERC20) 交換為DOT (Native)，做市商A、B 和C 將競賽從交易中贏得流動性費用。該池有25 個基點的流動性費用。

1. 使用者（DOT 買家）產生報價，建立與其目標地址相關的唯一存款地址。用戶透過將10,000 USDC 存入其報價地址來啟動兌換。

2. 以太坊區塊鏈在下一個區塊中包含USDC 存款。做市商發現存款已經發生，並追蹤其他即將到來的USDC 存款。還有DOT 賣家在Polkadot 鏈上進行存款。儘管需要多個以太坊和Polkadot 區塊才能在Chainflip 狀態鏈上識別交易，但做市商可以同時觀察Polkadot 和以太坊鏈，以便在執行之前計算下一批Chainflip 交易的總體方向。

3. Chainflip 需要6 個以太坊區塊才能將存款交易視為「最終」。它還以6 個以太坊區塊批次（或大約18 個Polkadot 區塊）處理交換，因此在以太坊區塊鏈上進行的交換存款與在Chainflip 上執行的交換之間至少有6 個區塊的延遲。這意味著做市商有大約90 秒的時間確切地知道Swap是什麼，可以獲得流動性或計算其他市場的風險，並可以透過​​狀態鏈交易調整其範圍訂單。

4. 發生這種情況時，使用者正在等待6 到12 個以太坊區塊來執行該批次。在本例中，該批次中有10 筆交易，總交易量為280,000 美元，但該交易量中只有價值90,000 美元購買DOT。因此，為了使該批次中的每個人的交易都能完成，該批次總共需要出售價值約17 萬美元的DOT。為了在280,000 美元的總交易量（約700 美元）上收取高達25 個基點的費用，做市商現在必須在6 個區塊延遲窗口內為價值170,000 美元的DOT 提供盡可能最好的價格。這就是「及時(JIT)」這個名字的由來，因為他們需要獲得流動性來源並推動一些「及時」購買流動性才能獲勝。

5. 透過在其他CEX擁有額外的資本浮動，做市商可以使用風險模型計算來確定最佳的交易價格。根據計算結果，他們更新範圍訂單並將USDC-DOT 池中的USDC 移至該價格。例如，做市商A 移動其USDC 範圍訂單，使170,000 美元的USDC 流動性集中在每DOT 23.45 美元，而做市商B 移動其170,000 美元的USDC，集中在每DOT 23.47 美元。

6. Chainflip 網路執行批次處理。儘管整體方向是賣出，但即使是那些買入的用戶也不會遭受不必要的滑點，因為做市商從外部獲取流動性，以使礦池價格自然地接近市場指數價格。做市商B 獲得100% 的流動性費用，假設他們的報價在所有其他做市商之前。沒有進行交易的做市商不會被收取任何費用，也沒有任何無常損失。

7. 做市商B 知道他們已經贏得了流動性費用以及剛剛購買了多少DOT，因此繼續在其他市場上以23.47 美元或更高的價格出售170,000 美元的DOT。如果管理得當，做市商只需承擔6 秒的價格風險，就能在一批交易中賺取700 美元或更多的利潤。每次執行批次時都會出現這些機會，每個池每幾分鐘就會出現一次。

8. Chainflip 驗證器網路現在將資金發送給用戶，用戶將透過合理的交換比例來取得原生的DOT。

9. 做市商B 現在可能會向其LP 頭寸提款或存款，以重新平衡其投資組合，為抓住未來的批量機會做好準備，而做市商A 和C 則準備在不久的將來批量抓住機會。

JIT AMM有以下的優缺點：

批次處理使得搶先交易者變得毫無意義，因為批次中的所有交易者都獲得相同的價格。但這同時也帶來問題，即該協議無法事先讓用戶確定其交換的最終結果。

資本的利用效率將高於一般的AMM協議，而對於超過或嚴重耗盡池中可用流動性的大資金量的單筆交換，會導致做市商串通而不是競爭。一個解決辦法是將單筆大筆交易分解成多筆小額的交易，類似ThorChain的串流交換。

數據

Chainflip主網於2023年11月16日上線。目前僅支援以太坊上ETH、USDC、FLIP代幣與原生BTC、原生DOT代幣之間的交換，未來將逐步支援更多鏈的存取。

由於主網上線時間較短，且流動性較低，目前單次交換的額度限制在10000U左右。如下圖所示，是將4個ETH交換成BTC的報價，可獲得約0.2366個BTC。同一時間在Binance中ETH/BTC交易對兌換比例為0.05935，約可兌換0.2374個BTC。價格非常接近，且

資料來源：https://swap.chainflip.io/

比較同時間的Thorswap，其價格甚至會比較優一點。

資料來源：https://app.thorswap.finance/

目前協議的TVL和交易量都很低，其中已部署的流動性約23.9萬美元，最大流動性為BTC/USDC池，約10萬美元。近7日交易量約30萬美元，7日共捕獲交易費362美元。

資料來源：https://scan.chainflip.io/pools

相較於同一時期的Thorchain仍處於非常早期的階段，Thorchain日交易量約為1-2億美元，總流動性為2.93億美元（不含RUNE）。

資料來源：https://app.thorswap.finance/dashboard

融資及代幣信息

Chainflip 已經歷多輪融資，融資總額達2,330 萬美元。所有融資的詳細資訊如下。

資料來源：https://docs.chainflip.io/concepts/token-economics/genesis-tokenomics

2020 年底至2021 年2 月輪融資金額為381 萬美元，估值約1,500 萬美元。本輪融資由Blockchain Capital 領投，其他知名機構包括Mechanism Capital、Apollo Capital、CMS Holdings、DACM 等。

隨後不久進行了主輪融資，並於2021 年8 月結束，以4,500 萬美元的估值籌集了580 萬美元。領投此輪融資的知名公司包括Framework、Coinbase Ventures、Hypesphere、Delphi、Morningstar Ventures、EdenBlock、MetaCartel、Lemniscap、Defi Alliance 等。

最近一輪融資是2022 年5 月進行的1,000 萬美元股權融資。 Pantera Capital、Framework Ventures 和Blockchain Capital 投資。

最後，Coinlist 用戶在2023 年8 月和9 月的公開發售中購買了價值378 萬美元的代幣。

資料來源：https://docs.chainflip.io/concepts/token-economics/genesis-tokenomics

$FLIP 是Chainflip 的ERC-20 原生代幣，初始供應量為90M，遵循動態的代幣供給模型。目前，Chainflip 預計會有年化8% 的代幣通膨，用於激勵驗證節點，包括權威驗證結點（7%）和備份驗證節點（1%）。

此外，Chainflip 對於每筆交易會收取千分之一的交易手續費回購並燃燒$FLIP，使得$FLIP 也有可能呈現通貨緊縮的狀態。 FLIP也將作為狀態鏈的Gas費，這一部分將會被直接銷毀，但預計份額會比較少，除非網路的活動非常高。

$FLIP 的代幣賦能主要體現在被用於質押驗證以及協議的價值捕獲。根據Coingecko數據，目前FLIP總流通市值為9,600萬美元，FDV為4.56億美元。相較於鏈上的TVL和真實交易量，其估值非常高。主要是賽道選手較少，市場對於Chainflip未來的成長預期較高所導致的。

資料來源：https://www.coingecko.com/zh/數位貨幣/chainflip

比較Thorchain數據，流通市值為12.57億美元，為FLIP的13倍。但TVL和真實交易量遠高於Chainflip。

資料來源：https://www.coingecko.com/zh/數位貨幣/thorchain

總結

僅比較BTC現貨在CEX和DEX的交易市場數據，過去24小時總交易量約88.8億美元。

來源：https://www.coingecko.com/zh/數位貨幣/比特幣

來源：https://www.coingecko.com/zh/數位貨幣/比特幣

而比較來看，原生BTC的DEX交易量集中在Thorchain，24小時交易量僅4,880萬美元左右。僅占到總市場的0.55%。

資料來源：https://www.coingecko.com/zh/exchanges/thorswap

而DEX交易市佔率約為5.6%：

來源：https://www.coingecko.com/zh/exchanges/decentralized

因此無論從DEX市佔率或BTC交易量來看，原生BTC跨鏈交換市場都還有很大的成長空間。

同時Thorchain有很強的先發優勢，經歷了長期的市場考驗，對於大額的交易優化較好，從這個角度來看，Chainflip短期內難以超越Thorchain。目前最好的策略是不將Thorchain視為對手，而是聯手擴大整個原生跨鏈交換市場，優化大額的交易體驗，同時與更多錢包和DeFi協議整合。接入目前Thorchain尚未接入的鏈，例如Solana、Tron等，以捕獲更大的交易量。目前需要持續觀察Chainflip的各項指標，尤其是交易量數據，只有足夠的交易量才能捕捉大量的交易費用，進而促進FLIP代幣價格的上漲。

參考文章

1. https://docs.chainflip.io/

2. https://blog.chainflip.io/just-in-time-jit/

3. https://www.panewslab.com/zh/articledetails/ph4354siz6kv.html