ブロックチェーンの世界では、各ネットワークは、独自のネイティブ資産、通信ルールなどを持つ独立したエコシステムと見なすことができます。 しかし、この特性は、ブロックチェーンが互いに分離され、資産や情報の自由な流れを妨げることにもなります。 そのため、クロスチェーンの相互運用性の概念が浮上しました。

1. クロスチェーンの相互運用性の重要性とユースケース

DeFiは今日のブロックチェーンの中核であり基盤ですが、流動性の断片化、資産プールの深さの不足、資本利用率の低さなど、多くの課題に直面しています。 クロスチェーン相互運用性プロトコルの出現により、さまざまなチェーンの資産を統一されたスマートコントラクトに統合できるため、ユーザーエクスペリエンスと資本利用率を最大化できます。 理想的なシナリオでは、クロスチェーンの相互運用性プロトコルは摩擦をゼロにすることができます。

例：

(1)OPチェーンからARBチェーン上のGMXに資産を預け入れ、流動性プールの深さを増やす。

(2) OPチェーンの資産をARBチェーン上のコンパウンドの担保付借入に利用する。

(3)NFT資産のクロスチェーン転送の実現

財務面だけでなく、重要な提案をサポートするためのクロスチェーン投票や、ソーシャルDApps間のデータ転送など、情報の送信も重要です。 DeFiが暗号通貨の世界への扉を開いたのであれば、クロスチェーン相互運用性プロトコルは成功への不可欠な道です。

2.4種類のクロスチェーン相互運用性プロトコル

2.1 ノードまたはサードパーティネットワークに基づく検証(タイプ1)

2.1 ノードまたはサードパーティネットワークに基づく検証(タイプ1)

最も初歩的なクロスチェーンプロトコルは、トランザクション検証にマルチパーティ計算(MPC)を採用しています。 Thorchainはその代表的な例であり、ブロックチェーン上に展開されたノードを介してトランザクションを検証し、セキュリティ基準を確立します。 通常、このようなプロトコルは、100〜250のノードバリデーターをネットワークに引き付けます。 ただし、このアプローチの欠点は、各ノードがすべてのトランザクションを検証する必要があるため、ユーザーの待ち時間が長くなることです。 さらに、ノードの運用コストはプロトコルにとって重要であり、最終的にはユーザーに転嫁されます。

さらに、Thorchainは、ネイティブトークンRUNEを利用して、取引ペアごとに流動性プールを設定します。 各クロスアセット取引では、資産をRUNEに交換し、次にターゲットチェーンの資産に交換する必要があります。 このモデルは、多額の資本支援を必要とし、人員削減を伴うため、長期的には、クロスチェーンプロトコルの最も効率的なソリューションとは言えません。

ヒント:Thorchainへの攻撃は、コードの脆弱性(システムが偽のETHシンボルを本物のETHシンボルと間違えた)によるものであり、検証方法のセキュリティとは関係ありません。

表1:クロスチェーン相互運用性プロトコル間のパフォーマンス比較

2.1.2 改善

この現象に対応して、Wormholeは、Jump Cryptoなどの有名なノードバリデーターを含む、トランザクションの真正性を検証するために19のバリデーターを選択しました。 これらのバリデーターは、ETHやOPなどの他のネットワークでも動作します。 ただし、このアプローチには、中央集権化されすぎるリスクがあります。 著者は、ある程度の集中管理はコストを削減できるため、完全な分散化が常に最良の選択であるとは限らないと考えています。 最終的に、プロジェクトの目標は、大量導入を達成し、経済的利益を最大化することです。 ワームホールの攻撃に対する脆弱性は、契約上の欠陥によるものであったことに注意することが重要です。攻撃者は外部コントラクトを使用してトランザクションを検証し、資産を盗みましたが、これは検証プロセスの固有のセキュリティとは無関係でした。

他のクロスチェーンプロトコルとは対照的に、Axelarはプルーフ・オブ・ステーク(POS)に基づくブロックチェーンです。 Axelarは、他のネットワークからの検証情報をパッケージ化し、メインネットに送信して検証してから、ターゲットチェーンに転送します。 検証コストとセキュリティの間には反比例の関係があることは注目に値します。 検証情報の量が増えると、検証に参加してネットワークセキュリティを維持するために、より多くのノードが必要になります。 理論的にはノード数に上限はなく、ノード数が増えると転送コストが急増する可能性があります。 アクセラは今後、このジレンマに直面するかもしれません。

図1:Axelarの検証メカニズム

2.2 楽観的検証(2番目のタイプ)

オプティミスティック検証(OP)の成功は、現在のセキュリティ、費用対効果、および速度の優位性を示しています。 その結果、Synapseのようなクロスチェーンプロトコルは、この検証モデルを採用しています。 ただし、Synapseは資産交換にロック/ミント方式を使用しているため、ハッカー攻撃のリスクがあります。 この脆弱性の理由は、セクション2.3.1で説明します。 さらに、楽観的な検証は、現在のニーズのみを満たします。最終的には、速度とコストの面での利点を維持しながら、より安全で信頼性の高い方法が必要になります。 著者は、楽観的検証の代替として二重検証を紹介します。

2.3 二重検証(第3のタイプ)

市場で最も注目すべきデュアル検証プロトコルは、LayerZeroとChainlinkです。 調査結果をまとめると、著者は、デュアル検証はクロスチェーンプロトコルの領域で最も明るい開発の見通しがあり、セキュリティ、速度、応答時間の点で他のプロトコルを凌駕していると考えています。

(1)レイヤーゼロ

LayerZeroのイノベーションの1つは、さまざまなチェーンに超軽量ノードを配置し、検証のためにオフチェーンのRelayersとOracle(Chainlinkが提供)にデータを送信することです。 これにより、最初のタイプのプロトコルに関連する重い計算タスクが回避されます。 Oracleはブロックヘッダーなどの情報を生成し、Relayerはトランザクションの真正性を確認します。 トランザクションは、両方のコンポーネントが正しく機能する場合にのみ処理されます。 これらは独立して動作することに注意することが重要です。 ハッカーが資産を盗むには、RelayerとOracleの両方を制御する必要があります。 楽観的検証と比較して、これはすべてのトランザクションを検証するため、より安全です。

図2:LayerZeroの検証メカニズム

コストとセキュリティ上の利点:著者はスターゲイト(LayerZeroテクノロジーを搭載)を使用して実験を行いました

1)OPからARBへのトランザクションの完了には1分かかります—-$1.46

2)OPからBSCへのトランザクションの完了には1分かかります—-$ 0.77

3)OPからETHへのトランザクションの完了には1分30秒かかります—-$11.42

以上のことから、デュアル検証モデルは明らかに主導的な立場にあります。

(2)チェーンリンク

コミット DON はトランザクション データを収集し、ターゲット チェーン ARM はソース チェーン ARM から情報を収集してマークル ツリーを再構築し、コミット DON のマークル ツリーと比較します。 一定数のノードが正常に「検証」されると、トランザクションは実行のために実行中のDONにコミットされ、その逆も同様です。 注: ARM は独立したシステムです。 Chainlinkのテクノロジーは、LayerZeroの原則と90%の類似性を共有しており、どちらも「情報収集+情報検証(各トランザクションの検証)」モデルを採用しています。

図3:チェーンリンクの検証メカニズム

Chainlinkは現在、Synthetix(sUSDのクロスチェーン転送用)やAave(クロスチェーンガバナンス投票用)などのプロジェクトをサポートしています。 セキュリティの観点からは、ARMとExecuting DONは2つのシステムですが、どちらもChainlinkによって制御されているため、内部盗難のリスクがあります。 さらに、同様の技術により、Chainlinkは、そのサービスを使用するために綿密なコラボレーションを求める既存のプロジェクトを引き付ける可能性が高く、バンドル効果を実現します。 対照的に、LayerZeroは、新しいプロジェクトを展開するのに適しています。 しかし、サポートされているネットワークとエコシステムに関しては、LayerZeroが優位に立っています。 さらに、プロジェクト開発者は一般的に、人気のあるエコシステムに製品を展開することを好みます。

図4:LayerZeroエコシステム

2.3.1 レイヤーゼロ不可能三角形

図5:Layerzeroの不可能性の三角形

セキュリティ:クロスチェーン資産移転には4つの方法があります。

1)ロック/ミント:クロスチェーンプロトコルは、さまざまなネットワークに流動性プールを展開します。 ユーザーがチェーンAからチェーンBにETHを送金したい場合、チェーンAでETHをロックし、チェーンBで同量のwETHを鋳造する必要があります。チェーンAに戻すには、wETHをバーンし、チェーンAにロックされたETHを解放します。 ここでのリスクは、セキュリティがクロスチェーンブリッジに完全に依存していることであり、ロックされた量がかなりの場合、ハッカーが流動性プールを攻撃するための有利なターゲットになります。

2)バーン/ミント:トークンはOmnichain Fungible Tokens(OFT)の形で鋳造され、一定量のトークンをソースチェーンで燃やし、同等の量のトークンをチェーンBで鋳造することができます。この方法は、大規模な流動性プールに関連するリスクを回避し、理論的にはより高いセキュリティを提供します。 OFTモデルは、通常、トークンの発行時に選択され、DApps間の流通を促進します。 既存のプロジェクトでもトークンをOFTに変換することができますが、変換後に他のdapps内でネイティブトークンを処理するなど、複数の利害関係者の関心が関与するため、困難です。 したがって、これは新しいプロジェクトにとってより実行可能なオプションです。 要約すると、既存のプロジェクトがこのリスクを負う必要はありません。既存の道筋に沿って開発を続けることができます。 したがって、セキュリティを選択すると、古いプロジェクトには適用できません。

3)アトミックスワップ:このプロトコルは、両方のチェーンに流動性プールを確立し、一定量のトークンを保管します。 ユーザーがクロスチェーン転送を実行すると、チェーンAの流動性プールに資産を預け、対応する数のトークンがチェーンBのプールから引き出され、ユーザーに送信されます。 これは基本的にトークン量の同時増減であり、高いセキュリティを提供します。

4)中間トークン:2.1で説明したように、Thorchainは消耗を引き起こす可能性があり、長い待ち時間を伴います。

現在、アトミックスワップは最も広く使用されている方法ですが、将来的にはバーン/ミントモデルに向かう可能性が高く、セキュリティを維持しながらクロスチェーン転送で真のゼロ消耗を達成します。 Layerzeroの使用を検討している古いプロジェクトにとってのもう一つの懸念は、オラクル価格の操作です。 オラクルに対する攻撃は数多く行われており、技術はまだ完全に成熟していないため、ほとんどのプロトコルは慎重な姿勢をとっています。

レビュー:LayerzeroのRelayersとEndpoint Verificationのパラメータは、プロジェクト開発者自身によって設定されるため、悪意のある操作のリスクがあります。 したがって、レビュープロセスは特に厳格であり、Layerzeroプロジェクトが広く認識されるようになることはほとんどありません。 古いプロジェクトがLayerzeroを使用できるようにするためにレビュープロセスが放棄された場合、セキュリティは保証されません。 セキュリティを選択することで、新しいプロジェクトは特に困難なレビュープロセスに直面します。 この難問により、Layerzeroは開発にさらに時間を必要としていました。

2.4 モジュラー・クロスチェーン・プロトコル(AMB検証、タイプ4)

Connextは、ハブ&スポーク設計で構成されたモジュール式のクロスチェーン相互運用性プロトコルとして機能します。 チェーンAとチェーンBの間の検証をそれぞれのAMB(Arbitrary Message Bridge)に委任し、スポークはチェーンAとBです。生成されたマークルツリープルーフは、ハブとして機能するイーサリアムメインネットに保存されます。

図6:Connextの検証メカニズム

このプロトコルは、共有セキュリティの原則を適用し、イーサリアムネットワークのセキュリティに信頼を置いているため、最高のセキュリティレベルを提供します。 Layerzero技術が活用されれば、私たちが実際に信頼しているのはプロジェクトチーム自体であり、理論的にはいわゆる二重検証よりも安全です。 長期的には、一部のOPクロスチェーンプロトコルにはセキュリティ上の問題がある可能性があり、将来の傾向はZKP(ゼロ知識証明)またはデュアル検証モデルに移行する可能性があります。 一方、チェーン間でネイティブトークンを安全に検証するために、各チェーンは検証に独自のAMBモジュールを使用し、これらの検証では送信時間に一貫性がなくなる可能性があります。 公式のAMBは通常、より長い検証時間を必要とし、ユーザーは検証を完了するために最大4時間またはそれ以上待たなければならない場合があります。 これにより、全体的な経済効率と一般的な使用法の点で、Connextプロトコルのスケーラビリティが制限される可能性があります。

3.ZKPベースのクロスチェーンプロトコル

既存のクロスチェーンプロトコル間の競争はすでに熾烈であり、多くのプロジェクトチームは、ZKロールアップのコンセプトに追いつくことを期待して、ゼロ知識証明(ZKP)に照準を合わせています。 ZKリレイヤーやZKライトエンドポイントなどのテクノロジーを使用しており、最高のセキュリティを強調しています。 しかし、ZKPが今後5〜10年以内にクロスチェーンドメインに適用されるのはまだ時期尚早であり、以下の理由から既存のクロスチェーンプロトコルと競合することは難しいと考えています。

(1)証明を生成するための時間とコストが高すぎる。 ゼロ知識証明はZK STARKとZK SNARKに分けられ、前者は証明は大きいが生成時間が短く、後者は証明は小さいが生成時間が長い(証明が大きいほどコストがかかる)というものです。 ほとんどのZKPクロスチェーンソリューションは、クロスチェーンコストが高すぎるとユーザーがソリューションを選択しないため、ZK SNARKを選択します。 では、長時間のかかる問題にどう対処すればよいのでしょうか。 一部のプロトコルでは、オプティミスティックロールアップ(OP)と同様に、最初にトランザクションを処理し、後で検証する「ファストトラック」を追加する場合があります。 ただし、これは厳密にはZKPではなく、OPPlusバージョンのようなものです。

(2)インフラ需要が高い。 ZKPには、大量の計算データとパフォーマンスのサポートが必要です。 ZKPを大規模に利用する場合、計算能力が不足し、プロトコルはインフラに多額の投資を行う必要があり、現時点では経済的に実現不可能です。

(3)技術進化の不確実性 既存のクロスチェーンプロトコルでは、デュアル検証を含む方法は、現在のニーズを満たすのに十分な高いセキュリティをすでに提供しています。 ZKPは今は必要ないように思えるかもしれませんが、将来の技術的反復によってこの状況が変わる可能性があります。 20年前と同じように、第3層都市が高架を建設する必要があるかどうかにかかわらず、短期的にはすぐには必要ではないかもしれませんが、長期的には、ZKPがクロスチェーンドメイン開発の礎となる可能性があります。 したがって、まだZKPの時代ではありませんが、技術開発のペースは予測不可能なため、チームが研究と探索を継続し、情報を入手し続けることが不可欠です。

4.おわりにとり

クロスチェーンの相互運用性プロトコルは、ブロックチェーンの開発に不可欠です。 さまざまなクロスチェーンプロトコルの中で、デュアル検証メカニズムは、特にLayerzeroやChainlinkなどの業界リーダーにとって、セキュリティ、コスト、および速度の点で際立っています。 技術的な実装は基本的に似ていますが、Layerzeroはより豊かなエコシステムを誇っており、現在の競争力を高めています。 ただし、Layerzeroのエコシステム開発の進展は、セキュリティと監査メカニズムのために遅れていますが、将来的には開発の機会が増えると考えられています。 ゼロ知識証明(ZKP)ベースのクロスチェーンソリューションについては、その応用はまだ遠い見通しですが、その開発軌道は有望であり、継続的な注意が必要です。

著者は、Layerzeroとクロスチェーンドメインについて楽観的な見方をしていますが、いくつかの潜在的な問題も強調しています。 既存のクロスチェーンプロトコルのほとんどはL0(トランスポート層)にあり、主に資産の転送とメッセージの配布(ソーシャル、ガバナンスなど)に使用されます。 資産移転に関しては、既存のクロスチェーンブリッジは疑似クロスチェーンです。 著者は、真のクロスチェーンとは、ロック/ミントやアトミックスワップではなく、純粋に別のチェーン(バーン/ミント)に移動する資産を指すと考えています。 ただし、これを実現するには、既存のプロジェクトを完全に見直して、新しいプロジェクトに取って代わる必要があり、OFTモデルでトークンを発行する必要があります。 しかし、これは非常に困難であり、かなりの移行期間が必要です。

私たちはいまだに「第三者」に依存する世界に住んでおり、ブロックチェーンは孤立したままです。 メッセージ送信に関しては、チェーンはトランスポート層に依存してメッセージを渡すことができますが、現在の需要は重要ではありません。 例えば、ソーシャルメッセージングにはLensとCyberのクロスチェーン通信が必要ですが、ソーシャル領域での開発規模は不確実です。 さらに、ほとんどのdappsがLensエコシステム内にデプロイされ、自由に通信できるのであれば、クロスチェーンは必要ないでしょう。 クロスチェーンは、競争の激しい環境でのみ必要になります。

これにより、OPスーパーチェーンの成功など、レイヤー2スーパーチェーンからの新たな脅威が議論され、より多くのレイヤー2ソリューションがシームレスな統合(資産)のために同様のテクノロジーを採用するようになる可能性があります。 将来のブロックチェーンの成功と、OPやその他のロールアップが過剰な数のユーザーとトランザクションを処理できないことで、より多くのレイヤー2ソリューションが生まれる可能性があります。 シームレスな統合の本質は、共通の決済レイヤーを使用することです。 したがって、資産の譲渡は第三者を必要とせず、代わりに同じ決済レイヤーから取引データを取得し、それぞれのチェーンで検証されます。 同様に、クロスチェーンプロトコルが最も期待しているのは、OP、ARB、ZKsync、Starnet間の競争であり、これらのエコシステム間の転送を容易にするため、明確な階層はありません。 そうでなければ、1つのレイヤー2が市場シェアの80%を支配している場合、クロスチェーンは不要になります。 しかし、将来には多くの不確実性があり、これらは著者の懸念のほんの一部であり、適切であると考える必要があります。

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