THORChain项目调研

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0 前言

实习期间调研的公链跨链项目THORChain——一个去中心化跨链流动性网络，类似于Layer1 Uniswap，分享给大家。

1 THORChain项目调研

1.1 项目团队介绍

THORChain（雷神链）第一次现身是在2018年的Binance Hackathon，THORChain团队在竞赛中以DEX为目标开发了THORChain雏形。在此之后，THORChain团队持续对THORChain的技术进行开发。团队在2021年4月13日正式上线THORChain的测试网络ChaosNet，并计划在2022年1月上线主网，7月之前将网络控制权完全移交给社区。

THORChain的开发团队始终都保持着隐私性，直至今日，THORChain官方始终没有公布开发团队的信息，唯一可知的就是核心团队大概有20人左右构成。目前THORChain有一个官方发言人Chad Barraford，Chad是目前THORChain的CTO，为核心成员之一。

Chad于2019年加入THORChain，曾就读于University of Massachusetts Dartmouth。在2005年毕业后，Chad曾在不同的公司担任软件开发者的职位。Chad在2017年正式了解和进入crypto领域，并在同年创立了自己的第一个公司Cryptocades，Cryptocades利用游戏玩家电脑上的空闲算力来为开采Monero，但是公司在推出Beta版本后快速遇到技术问题，在六个月后关闭。之后，Chad加入了一个叫做Octagon Careers的线上职业申请平台公司，担任CTO的职位，Octagon Careers在五个月后倒闭，随后Chad加入了THORChain。

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1.2 项目融资概况

市值情况：

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融资概述：

  1. Seed Round：2018年，未知投资者投资600K USD。在此时间段，THORChain参与了Binance组织的Hackathon；

  2. Private Sale：2019年7月，True Ventures领投1.6M USD；

  3. IDO：2019年7月，220K USD；

  4. 2021年10月，THORSwap完成375万美元融资，IDEO CoLab Ventures领投，True Ventures、Sanctor Capital、THORChain、Nine Realms、Proof Group、0xVentures、Qi Capital等参投。

1.3 产品定位

THORChain目标是创建一个具有激励性的去中心化交易平台(DEX)，具有以下特点：

  • 能够跨链交换Layer1币（原生币），比如BTC、ETH；

  • 用户不需要许可就可以加入；

  • 透明、公开的价格，无中心化的第三方；

  • 能够最大化效率的连续流动性池(Continuous Liquidity Pools)。

综上，THORChain可以看作Layer1的Uniswap。

2 技术调研情况

2.1 技术介绍

THORChain是一款基于Tendermint&Cosmos-SDK和TSS的区块链。其中，Tendermint是一个拜占庭容错（BFT）共识算法，Cosmos-SDK是一个用于快速构建区块链的框架，TSS是门限签名算法。这3个技术较为著名，网上文档比较多，就不在此赘述了。以下将主要介绍THORChain特有的一些技术。

流动性模型

THORChain作为一个去中心交易平台(DEX, decentralised exchanges)，它不同于传统的中心化交易所，它通过流动性模型让用户能以公开透明的价格交易资产，无需依赖第三方。THORChain使用的流动性模型为持续流动性池(CLP, continuous liquidity pools)，它与uniswap的流动性模型基本相同。

在THORChain中，有多个流动池，每个流动池由RUNE原生币和其它资产组成。流动池有两类参与者：

  • 流动性提供者(LP, Liquidity Provider)。它们会向流动池提供资产对（注入流动性）并从中获益，比如：向RUNE:ETH流动池中注入10个RUNE和1个ETH。

  • 交易者(Trader)。它们通过流动池进行资产交易，比如：交易者想要用ETH交换RUNE时，可以向RUNE:ETH流动池中，注入（卖出）RUNE，而后提取（买入）ETH。交易者与流动性提供者的一个大区别在于：交易者一次只注入一种资产，从而换取另一种资产，而流动性提供者一次注入 一对（两种） 资产。

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在流动池中，假设两种资产的数量分别为X和Y，它们需满足一个恒定的公式X * Y = K，其中K是一个常量（LP可以改变这个K）。通过这个公式：

  • 用户能够自动进行交易，示例：假设RUNE:ETH的流动池中，有10个RUNE和1个ETH，那么K = 10*1 = 10。此时一个用户注入了3个RUNE，为了满足公式，池中剩余的ETH应该为K/(10+3) = 10/13 = 0.77，那么用户将兑换得到1 - 0.77 = 0.23个ETH。

  • 资产汇率会趋于市场正常价格，示例：假设起初某个流动性提供者向RUNE:ETH池中注入了10个RUNE和1个ETH，K为10，汇率为10:1。而某个时刻市场实际汇率变为1:1，此时就会有大量投机者向池中注入ETH兑换RUNE，以套取高额利益。比如，投机者可以向池中注入3个ETH，为了满足公式，池中剩余的RUNE应该为K/(1+3) = 10/4 = 2.5，那么投机者将得到10 - 2.5 = 7.5个RUNE，而池中剩余2.5个RUNE和4个ETH，汇率逐渐趋于1:1。

跨链交易流程概述

假设用户需要用BTC交换ETH。

首先，用户需要向BTC上THORChain的 金库(Vaults) 发送一笔交易（THORChain在每个支持的应用链上都有一些金库，其本质是应用链上的一个账户地址）。在这笔交易中，用户需要指定跨链交易的目的链和目标地址。

当THORChain上的节点监听到金库收到一笔交易后，会通过bifrost协议将交易转换成THORChain上的交易，并广播到THORChain网络中。

当超大多数的节点对交易达成共识之后，交易会被执行。在本示例中，交易的类型是跨链交易，交易执行过程中会先从BTC:RUNE流动池中兑换出RUNE，再到ETH:RUNE流动池中兑换出ETH。

最终，THORChain会通过ETH上的金库向目标账户地址发起转账，跨链交易完成。

2.2 核心功能

2.2.1 THORNode

任何人可以向系统交纳担保资金来申请成为节点，请求通常会在几小时内被处理。当申请成功后，节点会加入系统白名单，为系统运行提供服务，并赚取收益。如果节点懒政或作恶，比如不发送交易、不提交区块、或打断签名，将会收到惩罚。节点可以在任何时候申请退出网络，当节点退出网络后，他的押金和获取的收益将会被退回。

一个节点需包含如下三大主要部分：

  1. thornode - 连接THORChain。

  2. bifrost - 用于连接THORChain与应用链的协议。

  3. Full nodes - 应用链的全节点，用于连接应用链。

目前，THORChain网络中有80多个THORNode。

2.2.2 金库

THORChain中存在两种类型的金库，这些金库分布在THORChain支持的各个应用链上，其本质就是应用链上的一个账户地址。

入站金库Asgard vaults

入站金库用于接收用户的入站交易，每个THORChain支持的应用链上，通常都有1个入站金库，各个应用链上入站金库的地址可参考：https://midgard.thorchain.info/v2/thorchain/inbound_addresses。

由于入站金库存储着大量资金，它的私钥需要系统中的节点通过门限签名TSS共同控制。任何有关入站金库的签名操作，包括入站交易的验证，都需要超大多数(67%)节点达成共识。由于共识过程较为耗时，为了提高系统效率，THORChain规定每40个节点管理1个入站金库，比如100个节点就有3个入站金库。THORChain会不断检查哪个入站金库更安全，并指示用户向该金库发送交易。

同时，入站金库是用户与THORChain进行互动的入口。用户可以通过对入站金库地址发送交易，来进行相关操作，比如：跨链交易、注入流动性等等。对于一笔发送给入站金库的交易，需包含如下内容：

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{
    "from":"",        // the user
    "to":"",          // the vault
    "amount":"",      // the amount to send (swap, add liquidity)
    "memo":"",        // the transaction intent
}

其中，memo字段标明了用户需要进行的操作和相关参数，其格式如下：

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FUNCTION:PARAM1:PARAM2:PARAM3:PARAM4

FUNCTION决定用户的操作，比如SWAP表示跨链交易、ADD表示注入流动性等。如果是SWAP操作，其格式要求如下：

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对于类EVM链，memo字段可通过payload传入；对于UTXO链，memo字段可通过输出脚本传入。

如果交易或memo字段格式错误，THORChain将会自动退还资产。

出站金库Yggdrasil Vaults

出站金库用于在目的链上发送交易，在THORChain支持的应用链上都有分布。为了提高出站效率，每个THORNode都运行着一个出站金库，且单独由它管控，金库内的资金为THORNode抵押资金的25%。当节点退出网络时，需要将资金返还给入站金库。

2.2.3 Bifröst协议

Bifrost定义了应用链如何与THORChain连接，它采用单向状态锚定(1-way State Pegs)的方式，从应用类同步状态到THORChain。

每个节点都会运行一个Bifrost服务，它包含Observer和Signer两大模块。

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Observer会通过THORNode上运行的应用链节点，监听应用链上入站金库的地址，当入站金库收到一笔有效交易时，它会将交易转换成THORChain上的见证交易(witness transaction)：

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type Tx struct {
  ID          TxID    `json:"id"`
  Chain       Chain   `json:"chain"`
  FromAddress Address `json:"from_address"`
  ToAddress   Address `json:"to_address"`
  Coins       Coins   `json:"coins"`
  Gas         Gas     `json:"gas"`
  Memo        string  `json:"memo"`
}

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起初，见证交易的状态为pending，节点会将交易广播到网络中，当超大多数(67%)节点对交易达成共识后，交易状态变为finalised。对于finalised交易，系统会按照下图逻辑处理：交易排序，执行交易，指定出站金库，最终生成txOut（记录目的链、目标地址、出站金库等信息）。

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Signer收到finalised交易后，会通过目标链客户端，将其转换成目标链上的交易，交易通过TSS模块完成签名，最终发送到目标链上。

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2.2.4 搅动

系统中每3天或每50000区块，或者节点加入/离开网络时，会触发一次搅动(Churning)。

当搅动发生后，会创建新的入站金库，由新节点控制，并将旧金库中的资金转移到新金库中。

在一次搅动事件中，满足以下条件的节点会被移出THORChain网络（但不会超过总节点的1/3）：

  1. self-removal: 自己申请退出；

  2. network-removal: 网络中其它节点决定将它移出；

  3. oldest gets removed: 最早提交区块的（最懒的）；

  4. accrued slash points for poor node operation: 做坏事被检测出的。

而新的节点会被接入THORChain网络，缴纳担保金额多的节点优先被接入。接入后，节点数量最多比原先节点总数多1。

2.2.5 费用

当用户与THORChain交互时，他们需要考虑3种消耗：

  1. 流动性池的手续费；

  2. THORChain网络资源消耗（共识、处理交易等）；

  3. 目的链的网络资源消耗（交易手续费、gas费等）。

对于每笔交易，THORChain会收取两种费用：

  1. 固定的网络费用(Network Fee)：用于支付网络资源，包括目的链交易费用。

  2. 动态的流动性费用(Liquidity Fee)：用于支付给流动性池。

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2.3 项目生态现状与趋势

现状：

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生态系统：

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2.4 产品Dapp体验

跨链交易APP：https://app.thorswap.finance/swap

跨链交易讲解：Navigate THORSwap - THORSwap

跨链交易首页：

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用户可以同时连接多个钱包，因为跨链交易时需要一个发送一个接收：

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发送跨链交易：

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可以在设置中选择“指定接收方地址”，这样只需要连接发出代币的钱包地址：

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3 参考