Hyperliquid技術(shù)解讀：橋合約、HyperEVM及其潛在問(wèn)題
作者：Shew，仙壤GodRealmX
近期廣受市場(chǎng)關(guān)注的Hyperliquid是最有影響力的鏈上訂單薄交易所之一，其TVL已超過(guò)20億美元，在被Messari評(píng)價(jià)為“鏈上Binance”的同時(shí)，甚至還把本已淡出大眾視角的Layer3、應(yīng)用鏈敘事重新拉回聚光燈下。憑借著Token上線一個(gè)月內(nèi)FDV拉至300億美元的輝煌成績(jī)，Hyperliquid獲得了從普通用戶到從業(yè)人員的廣泛關(guān)注，與此同時(shí)市面上也涌現(xiàn)出了大量關(guān)于Hyperliquid的研報(bào)，但這些文章基本聚焦于其在訂單簿產(chǎn)品功能和交易機(jī)制上的特點(diǎn)，沒(méi)有深入探究其背后的技術(shù)構(gòu)造以及安全隱患。
本文作者旨在補(bǔ)足這一空缺，單純從技術(shù)構(gòu)造與安全的角度來(lái)考察Hyperliquid，幫助更多人理解這一明星項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)與原理。我們將從Hyperliquid跨鏈橋合約的構(gòu)造與隱患、HyperEVM與HyperL1雙鏈構(gòu)造兩大角度展開(kāi)闡述，幫助大家深入理解其背后的技術(shù)架構(gòu)與實(shí)現(xiàn)方式。
finalizers其實(shí)也是一組特殊的驗(yàn)證者，主要用于確認(rèn)跨鏈橋的狀態(tài)變化，從合約層面來(lái)看主要確認(rèn)的就是用戶存款和提款。Hyperliquid的跨鏈橋使用“提交-確認(rèn)”機(jī)制，比如用戶發(fā)起提款后并不會(huì)被立即執(zhí)行，需要等待一段時(shí)間(這段時(shí)間被稱為爭(zhēng)議期)。等待爭(zhēng)議期結(jié)束后，finalizers內(nèi)的成員執(zhí)行提款交易，提款才可以被正常執(zhí)行。
而一旦跨鏈橋出現(xiàn)問(wèn)題，比如某筆提款聲明要提走的資產(chǎn)大于該用戶實(shí)際擁有的資產(chǎn)余額，Hyperliquid節(jié)點(diǎn)就可以在爭(zhēng)議期內(nèi)使用lockers投票暫停跨鏈橋合約運(yùn)行，或者由coldValidatorSet直接將有問(wèn)題的提款請(qǐng)求無(wú)效化。
目前Hyperliquid的只有4個(gè)驗(yàn)證者節(jié)點(diǎn)，所以hotValidatorSet和coldValidatorSet只對(duì)應(yīng)4個(gè)鏈上地址。Hyperliquid在初始化時(shí)，自動(dòng)將hotValidatorSet內(nèi)的地址注冊(cè)為lockers和finalizers的成員，而coldValidatorSet為Hyperliquid官方自己控制，使用冷錢包來(lái)存儲(chǔ)密鑰。
存款
Hyperliquid的橋合約基于EIP-2612的Permit方法來(lái)處理用戶的存款操作，且橋合約內(nèi)只允許用戶存入U(xiǎn)SDC一種資產(chǎn)。Permit相比于傳統(tǒng)的Approve—Transfer模式更為簡(jiǎn)潔，也便于支持批量操作。
Hyperliquid的橋合約使用了batchedDepositWithPermit函數(shù)來(lái)批量處理多筆存款，這里的存款動(dòng)作較為簡(jiǎn)單，不存在資金安全風(fēng)險(xiǎn)，在處理流程上很簡(jiǎn)潔，只是使用了Permit方法來(lái)節(jié)優(yōu)化UX。
假如有惡意攻擊者想在Hyperliquid的提款流程中做手腳，就需要突破三道防線:
1.掌握hotValidatorSet內(nèi)的2/3簽名權(quán)重，換言之需要獲取一定數(shù)量的私鑰或是串謀；目前HyperLiquid只有4個(gè)驗(yàn)證者，被攻擊者控制或串謀的可能性不低；
2.在爭(zhēng)議期內(nèi)，攻擊者應(yīng)避免自己的惡意交易被發(fā)現(xiàn)，一旦被發(fā)現(xiàn)很有可能使lockers出手鎖住合約。我們會(huì)在下文專門討論這部分。
3.獲取至少一個(gè)finalizers成員的私鑰，讓自己的提款行為被最終確認(rèn)。目前finalizers成員和hotValidatorSet成員基本一致，所以只要攻擊者滿足了上述條件1，就自動(dòng)滿足了條件3。
橋合約的鎖定
前面我們多次提到了Hyperliquid設(shè)置了一個(gè)鎖定跨鏈橋合約的功能。具體來(lái)說(shuō)，鎖定跨鏈橋需要lockers成員調(diào)用跨鏈橋合約中的voteEmergencyLock函數(shù)進(jìn)行投票，目前當(dāng)2名lockers調(diào)用該函數(shù)給出投票后，跨鏈橋合約就會(huì)被鎖定并暫停運(yùn)轉(zhuǎn)。
但需要注意，HyperLiquid的跨鏈橋也提供了unvoteEmergencyLock函數(shù)，允許lockers成員撤回投票。而一旦跨鏈橋合約被成功鎖定，就只能通過(guò)名為emergencyUnlock的函數(shù)來(lái)解除鎖定，需要收集coldValidatorSet成員2/3以上的簽名權(quán)重。
emergencyUnlock功能在解除鎖定的同時(shí)，也會(huì)輸入新的hotValidatorSet和coldValidatorSet驗(yàn)證者地址集合，并且會(huì)立即更新。
Precompiles
所謂的預(yù)編譯（Precompiles），說(shuō)白了就是將一些在智能合約中不易實(shí)現(xiàn)、復(fù)雜度較高的操作直接挪到底層中實(shí)現(xiàn)，把對(duì)Solidity不友好、較為麻煩的計(jì)算流程挪到常規(guī)的智能合約外部去處理，這類預(yù)編譯代碼可以用C、C++等比Solidity更貼近設(shè)備底層的語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。
預(yù)編譯的方式可以讓EVM支持更高級(jí)更復(fù)雜的功能，便于支持智能合約開(kāi)發(fā)者的需求。在表現(xiàn)形式上，預(yù)編譯實(shí)質(zhì)就是一組特殊的智能合約，其他智能合約可以直接調(diào)用這些特殊合約，傳入?yún)?shù)并獲得預(yù)編譯執(zhí)行的返回結(jié)果。目前原生EVM內(nèi)就通過(guò)預(yù)編譯的方式實(shí)現(xiàn)了ecRecover指令，可以在EVM內(nèi)部檢查secp256k1簽名是否正確，而該指令就位于0x01地址內(nèi)。
使用預(yù)編譯增加一些特殊功能是目前的主流做法，比如Base就增加了P256預(yù)編譯代碼來(lái)方便用戶進(jìn)行WebAuth身份鑒權(quán)操作。
現(xiàn)在很多和跨鏈相關(guān)的場(chǎng)景都會(huì)使用Events來(lái)傳遞跨鏈參數(shù)，比如Arbitrum部署在Ethereum主網(wǎng)上的橋合約內(nèi)，用戶就可以調(diào)用相關(guān)函數(shù)拋出事件在Arbitrum上觸發(fā)交易。
下圖展示了在非并行情況下的HyperBFT共識(shí)的消息傳遞方式，可以看到，所有的消息被Leader匯總并統(tǒng)一廣播，免去了節(jié)點(diǎn)之間自行交換消息的步驟，大幅降低了復(fù)雜度。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，HyperBFT就是當(dāng)前的leader出塊，全體節(jié)點(diǎn)參與投票并將投票結(jié)果統(tǒng)一發(fā)送給Leader，再讓下一個(gè)leader輪換的共識(shí)協(xié)議。實(shí)際上Hotstuff和Tendermint涉及的具體細(xì)節(jié)要復(fù)雜的多，本文受限于篇幅和側(cè)重點(diǎn)不在此贅述。
對(duì)開(kāi)發(fā)者而言需要注意的要點(diǎn)
上述基于Precompiles的數(shù)據(jù)讀取機(jī)制是比較完美的，Solidity開(kāi)發(fā)者讀取HyperL1狀態(tài)時(shí)不需要專門編寫相應(yīng)的代碼，但是需要注意msg.sender的問(wèn)題。與大部分Ethereum二層類似，HyperLiquid也允許用戶直接與HyperL1內(nèi)的系統(tǒng)合約交互，間接觸發(fā)在HyperEVM鏈上的交易動(dòng)作，此時(shí)如果智能合約在該交易內(nèi)讀取msg.sender字段，會(huì)發(fā)現(xiàn)msg.sender對(duì)應(yīng)的是HyperL1系統(tǒng)合約的地址，而不是最開(kāi)始在HyperL1上發(fā)起交易的用戶地址。
而對(duì)于EVM與L1的交互，開(kāi)發(fā)者需要注意一系列問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是交互的非原子性問(wèn)題，假如用戶在HyperEVM上通過(guò)前述事件地址，間接在L1內(nèi)掛單，但L1內(nèi)并沒(méi)有充分的資產(chǎn)，那么該交易肯定會(huì)失敗，但用戶調(diào)用事件地址的函數(shù)時(shí)不會(huì)有錯(cuò)誤返回提示。交互的非原子性問(wèn)題可能導(dǎo)致用戶的資產(chǎn)受損。此時(shí)對(duì)于開(kāi)發(fā)者而言，需要在EVM智能合約端手動(dòng)處理掛單失敗的情況。而且EVM內(nèi)的智能合約應(yīng)該有用于最終資金收回的函數(shù)，避免用戶資產(chǎn)在L1內(nèi)永遠(yuǎn)無(wú)法提取出來(lái)。
其次，EVM對(duì)應(yīng)的合約地址在L1內(nèi)必須存在映射賬戶，當(dāng)用戶在EVM內(nèi)部署完成智能合約后，需要在L1內(nèi)向映射地址轉(zhuǎn)入少量USDC，迫使L1為合約地址創(chuàng)建賬戶。該部分操作可能與HyperLiquid的底層共識(shí)相關(guān)，在Hyperliquid的文檔中有明確要求。
最后，開(kāi)發(fā)者需要注意一些特殊情況，特別是Tokens的余額情況。HyperL1存在一個(gè)特殊地址用于資產(chǎn)轉(zhuǎn)移，但用戶將資產(chǎn)發(fā)送到該特殊地址時(shí)，資產(chǎn)就會(huì)從L1跨到HyperEVM鏈內(nèi)。由于HyperLiquid節(jié)點(diǎn)實(shí)際上同時(shí)執(zhí)行EVM鏈和L1鏈，可能在用戶轉(zhuǎn)移資產(chǎn)后HyperEVM仍許久未出塊，此時(shí)用戶在EVM鏈上無(wú)法讀到自己的余額。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，此時(shí)的用戶資產(chǎn)卡在的跨鏈橋內(nèi)，無(wú)論是在L1還是EVM鏈內(nèi)都無(wú)法查詢，開(kāi)發(fā)者構(gòu)建的協(xié)議應(yīng)當(dāng)處理上述特殊情況，避免用戶產(chǎn)生恐慌情緒。
總結(jié)來(lái)看，HyperEVM類似于基于HyperliquidL1的二層，HyperEVM依賴于預(yù)編譯代碼讀取L1狀態(tài)，也依賴于Events來(lái)與HyperL1產(chǎn)生交互。L1也存在一些系統(tǒng)合約幫助用戶在HyperEVM內(nèi)觸發(fā)交易，或是進(jìn)行資產(chǎn)跨鏈。但與一般的Layer1——Layer2架構(gòu)不同，Hyperliquid為HyperEVM提供了更高的互操作性。
參考資料
Hyperliquid:TheHyperoptimizedOrderBookL1
hyperliquid-dex/contracts
TheNot-So-DefinitiveguidetoHyperliquidPrecompiles.
WhatisthedifferencebetweenPBFT,Tendermint,HotStuff,andHotStuff-2?