Forward the Original Title:万链互联的关键:全链互操作性协议
当初から、ブロックチェーンは対立に満ちています。 単純な「電子決済システム」のアイデアとして始まり、その後、「世界のコンピューター」、「高速処理」、「ゲーム/金融のチェーン」などの概念に成長しました。 これらの異なるアイデアと技術的な違いは、何百もの異なるブロックチェーンの作成につながりました。 ブロックチェーンは、その非中央集権的な性質上、閉ざされた島のようなもので、外界と接続したり通信したりすることができません。 今日、ブロックチェーンのメインストーリーは、多くのレイヤーを持つ方向に進んでいます。 物事が発生する基本的なレイヤー(レイヤー2)に加えて、データや決済トランザクションなどの他のレイヤーもあります。 この複雑さはユーザーにとって困難であり、ブロックチェーン間で資産を移動するための従来のソリューションには多くのリスクがあります。
一般ユーザーにとって、ブリッジを使用してブロックチェーン間で資産を移動することは、すでに複雑で遅いものです。 その上、互換性のない資産、ハッカー、高い手数料、他のチェーンに十分なお金がないなどのリスクがあります。 このようにチェーン間のつながりがないため、ブロックチェーンが広く使われることが難しくなり、別々の国のように見えます。 そして、ブロックチェーンがこれらの問題に対処する一方で、どのソリューションが最善かについての果てしない議論もあります。 ブロックチェーンがより複雑になり、人気が高まるにつれて、それらを接続する古い方法はもはや十分ではありません。 私たちは、すべてを連携させる新しい方法を必要としています。 これを実現するために、私たちはどこまで進んでいるのでしょうか? そして、ブロックチェーン上に10億人のユーザーを持つことにはどれくらいの時間がかかるのでしょうか?
従来のインターネットでは、ユーザーエクスペリエンスの断片化はほとんど感じられません。 たとえば、支払いシナリオでは、AlipayまたはWeChatを使用して、さまざまなWebサイトで支払いを完了できます。 しかし、Web3の世界では、パブリックチェーン間には固有の障壁があります。 フルチェーンの相互運用性プロトコルは、簡単に言えば、これらの障壁を打ち破るためのハンマーです。 クロスチェーン通信ソリューションを通じて、複数のパブリックチェーン間で資産と情報のシームレスな転送を実現します。 その目標は、前述のWeb2レベルに近いシームレスな体験を実現し、最終的にはチェーンにとらわれない、あるいはインテント中心の体験という究極の目標を達成することです。
フルチェーンの相互運用性の実装には、異種のスマートコントラクトチェーン間の通信や、ラッピング方法を使用せずにクロスチェーン資産を転送するなど、いくつかの重要な課題が伴います。 これらの課題に対処するために、一部のプロジェクトやプロトコルでは、LayerZeroやWormholeなどの革新的なソリューションが提案されています。 これらのプロジェクトについては、次のセクションでさらに分析します。 しかし、その前に、フルチェーンブリッジとクロスチェーンブリッジの具体的な違いと、クロスチェーンと現在のクロスチェーン方式のいくつかの課題を理解する必要があります。
資産がサードパーティのブリッジを介して転送され、ユーザーがソースチェーン上の資産をロックしてガス料金を支払い、ターゲットチェーンでラップされた資産を受け取るのを辛抱強く待つ必要があった過去とは異なり、フルチェーン相互運用性プロトコルは、クロスチェーン技術から拡張された新しいパラダイムです。 通信ハブとして機能し、情報交換を通じて資産を含むすべてを伝送します。 これにより、スターゲイトと統合されたSushiに代表されるように、チェーン間の相互運用性が可能になり、ソースチェーンとターゲットチェーン間のシームレスな資産交換をSushi内で実現できます。 これにより、クロスチェーントランザクションでのユーザーエクスペリエンスが最大化されます。 将来的には、さらに贅沢なユースケースとして、異なるチェーン上の異なるDApps間のシームレスな相互運用性が実現する可能性があります。
ブロックチェーンの世界では、最も有名なパブリックチェーンの「トリレンマ」のように、常に選択の余地があります。 同様に、クロスチェーンソリューションには相互運用性のトリレンマが存在します。 技術的およびセキュリティ上の制限により、クロスチェーンプロトコルは、次の3つの主要な属性のうち2つしか最適化できません。
トラストレス:このプロトコルは、中央集権的な信頼エンティティに依存せず、基盤となるブロックチェーンと同様のセキュリティレベルを提供します。 ユーザーと参加者は、仲介者や第三者を信頼することなく、取引の安全性と適切な実行を確保できます。
拡張性:このプロトコルは、特定の技術アーキテクチャやルールに関係なく、あらゆるブロックチェーンプラットフォームやネットワークに簡単に適応できます。 これにより、相互運用性ソリューションは、特定のネットワークだけでなく、幅広いブロックチェーンエコシステムをサポートできます。
一般化可能性:このプロトコルは、特定のトランザクションタイプや資産に限定されることなく、あらゆるタイプのクロスドメインデータまたは資産転送を処理できます。 これは、異なるブロックチェーンが、暗号通貨、スマートコントラクトコール、その他の任意のデータを含むがこれらに限定されない、さまざまな種類の情報と価値を交換できることを意味します。
初期のクロスチェーンブリッジは、ヴィタリック・ブテリンの分類に従って、ハッシュタイムロック、証人検証、リレー検証(ライトクライアント検証)の3種類のクロスチェーン技術に一般的に分類されていました。 しかし、Connextの創設者であるArjun Bhuptani氏によると、クロスチェーンソリューションは、ネイティブ検証(トラストレス+拡張性)、外部検証(拡張性+一般化可能性)、ローカル検証(トラストレス+一般化可能性)に分けることができます。 これらの検証方法は、さまざまなセキュリティと相互運用性の要件を満たすために、さまざまな信頼モデルと技術的な実装に基づいています。
ネイティブ検証済み:
● ネイティブに検証されたブリッジは、ソースチェーンとターゲットチェーンのコンセンサスメカニズムに依存して、トランザクションの有効性を直接検証します。 この方法では、追加の検証レイヤーや仲介者は必要ありません。 例えば、一部のブリッジでは、スマートコントラクトを使用して2つのブロックチェーン間で直接検証ロジックを作成し、これらのチェーンが独自のコンセンサスメカニズムを通じてトランザクションを確認できるようにする場合があります。 このアプローチは、参加チェーンの固有のセキュリティメカニズムに依存することでセキュリティを強化しますが、技術的な実装がより複雑になる可能性があり、すべてのブロックチェーンが直接ネイティブ検証をサポートしているわけではありません。
外部検証済み:
● 外部で検証されたブリッジは、サードパーティのバリデータまたはバリデータクラスタを使用して、トランザクションの有効性を確認します。 これらのバリデーターは、独立したノード、コンソーシアムメンバー、またはソースチェーンとターゲットチェーンの外部で動作する他の形式の参加者である可能性があります。 このアプローチでは、通常、参加するブロックチェーン自体によって直接処理されるのではなく、外部エンティティによって実行されるクロスチェーンメッセージングと検証ロジックが含まれます。 外部検証は、特定のチェーンによって制限されないため、より広範な相互運用性と柔軟性を可能にしますが、信頼の層と潜在的なセキュリティリスクも追加します。
ローカルで検証済み:
● ローカルで検証されたブリッジとは、クロスチェーンの相互作用においてターゲットチェーン上のソースチェーンの状態を検証し、トランザクションを確認し、後続のトランザクションをローカルで実行することを指します。 一般的なアプローチは、ターゲットチェーンの仮想マシンのソースチェーンでライトクライアントを実行するか、両方を並行して実行することです。 ネイティブ検証では、委員会に少なくとも1つの正直なリレー(つまり、正直な少数派)がいる、正直な少数派または同期的な仮定が必要であり、委員会が適切に機能しない場合は、ユーザーが自分でトランザクションを送信する必要があります(つまり、同期的な仮定)。 ネイティブ検証は、クロスチェーン通信の中で最も信頼性が最小限に抑えられた形式ですが、コストが高く、開発の柔軟性が低く、イーサリアムとL2ネットワーク間、またはCosmos SDKに基づいて開発されたブロックチェーン間など、ステートマシンの類似性が高いブロックチェーンに適しています。
Web3の世界で最も重要なインフラの1つとして、クロスチェーンソリューションの設計は常にトリッキーな問題であり、その結果、さまざまなタイプのソリューションが登場しています。 現在の視点から見ると、これらのソリューションは5つのカテゴリに分類でき、それぞれが資産の交換、譲渡、および契約の呼び出しを容易にする独自の方法を採用しています。 [1]
●トークンスワップ:
ユーザーは、あるブロックチェーンで特定の資産を取引し、別のチェーンで同等の資産を受け取ることができます。 流動性プールは、アトミックスワップや自動マーケットメーカー(AMM)などの手法を使用して、さまざまなチェーン上に作成し、さまざまな資産の交換を容易にすることができます。
●アセットブリッジ:この方法では、ソースチェーン上のスマートコントラクトを介して資産をロックまたは破棄し、対応するスマートコントラクトを介してターゲットチェーン上の資産をロック解除または新規作成します。 このテクノロジーは、資産の処理方法に基づいてさらに分類できます。
○ ロック/ミントモデル: ソースチェーン上の資産はロックされ、同等の「ブリッジ資産」はターゲットチェーン上で鋳造されます。 逆に、操作を逆にすると、ターゲットチェーン上のブリッジされたアセットが破棄され、ソースチェーン上の元のアセットのロックが解除されます。
○ バーン/ミントモデル: ソースチェーン上の資産がバーンされ、同じ資産の同額がターゲットチェーン上でミントされます。
○ ロック/アンロックモデル: ソースチェーン上の資産をロックし、次にターゲットチェーン上の流動性プール内の同等の資産をロック解除します。 これらのタイプの資産ブリッジは、多くの場合、収益分配などのインセンティブを提供することで流動性を引き付けます。
●Native Payments: ソースチェーン上のアプリケーションが、ターゲットチェーン上のネイティブアセットを使用して支払い操作をトリガーできるようにします。 クロスチェーン決済は、あるチェーンから別のチェーン上のデータに基づいてトリガーすることもできます。 この方法は主に決済に使用され、ブロックチェーンデータまたは外部イベントに基づくことができます。
●スマートコントラクトの相互運用性:ソースチェーン上のスマートコントラクトがローカルデータに基づいてターゲットチェーン上のスマートコントラクトの機能を呼び出すことを可能にし、資産交換やブリッジング操作を含む複雑なクロスチェーンアプリケーションを容易にします。
●プログラマブルブリッジ:アセットブリッジングとメッセージ送信機能を組み合わせた高度な相互運用性ソリューションです。 資産がソースチェーンからターゲットチェーンに転送されると、ターゲットチェーン上でコントラクトコールが即座にトリガーされ、ステーキング、資産交換、ターゲットチェーン上のスマートコントラクトへの資産の保管など、さまざまなクロスチェーン機能が可能になります。
Layer Zeroは、フルチェーン相互運用性プロトコルの世界で最も有名なプロジェクトの1つとして、a16z、Sequoia Capital、Coinbase Ventures、Binance Labs、Multicoin Capitalなどの一流の暗号資本企業から大きな注目を集めており、3回の資金調達ラウンドで合計3億1,500万ドルという驚異的な資金を調達しています。 このプロジェクトの本質的な魅力は別として、フルチェーンセクターが一流の投資家の目から見て重要な位置を占めていることは明らかです。 これらの称賛と偏見はさておき、Layer Zeroのアーキテクチャがチェーン全体をつなぐ可能性があるかどうかを分析してみましょう。
トラストレスなクロスチェーン通信:前述したように、主流のクロスチェーンブリッジソリューションは、通常、純粋な外部検証を利用してきました。 しかし、信頼がオフチェーン検証に移行したため、セキュリティは大きく損なわれます(ハッカーは資産が保管されている場所だけを標的にする必要があるため、多くのマルチシグブリッジがこの理由で失敗しています)。 対照的に、レイヤーゼロは、検証アーキテクチャを2つの独立したエンティティ(オラクルとリレー)に変換し、可能な限り簡単な方法で外部検証の欠点に対処します。 両者の独立性は、理論的には完全にトラストレスで安全なクロスチェーン通信環境を提供するはずです。 ただし、ハッカーが悪意のあるアクティビティのためにオラクルやリレーを標的にすることができるため、問題が発生します。 さらに、オラクルとリレーの共謀の可能性もあります。 したがって、V1バージョンのレイヤーゼロのいわゆるトラストレスクロスチェーン通信には、まだ多くの論理的な欠陥があるようです。 ただし、V2バージョンでは、分散型検証ネットワーク(DVN)の導入により、後述する検証方法の改善を目的としています。
レイヤ 0 エンドポイント:レイヤ 0 エンドポイントは、プロトコル機能全体の重要な要素です。 V1ではオラクルとリレー、V2ではDVNが主にメッセージの検証と不正対策を担当しますが、エンドポイントは2つのブロックチェーンのローカル環境間で実際のメッセージ交換を可能にするスマートコントラクトです。 参加ブロックチェーン上の各エンドポイントは、Communicator、Validator、Network、Librariesの4つのモジュールで構成されています。 最初の3つのモジュールはプロトコルのコア機能を有効にし、ライブラリモジュールは開発者がコア機能を拡張し、ブロックチェーン固有のカスタム機能を追加できるようにします。 これらのカスタムライブラリにより、Layer Zeroは、異なるアーキテクチャや仮想マシン環境を持つ多様なブロックチェーンに適応することができます。 たとえば、Layer ZeroはEVM互換チェーンと非EVMチェーンの両方をサポートできます。
運用原則:Layer Zeroの通信システムのコアは、上記の最初の3つのモジュールを通じて、クロスチェーンメッセージパッシングの基本インフラストラクチャを形成するエンドポイントに依存しています。 このプロセスは、1つのブロックチェーン(チェーンA)上のアプリケーションがメッセージを送信することから始まり、トランザクションの詳細、ターゲットチェーン識別子、ペイロード、および支払い情報をコミュニケーターに送信します。 コミュニケーターは、この情報をパケットにコンパイルし、他のデータとともにバリデーターに転送します。 この時点で、バリデーターはネットワークと協力して、チェーンAのブロックヘッダーのターゲットチェーン(チェーンB)への転送を開始し、トランザクションの真正性を確保するためにトランザクションプルーフをプリフェッチするようにリレーに指示します。 オラクルとリレーは、ブロックヘッダーとトランザクションプルーフを取得する役割を担い、それらはチェーンBのネットワークコントラクトに転送され、ブロックハッシュがバリデーターに渡されます。 リレーが提供するパケットとトランザクションの証明が正しいことを確認した後、バリデーターはメッセージをチェーンBのコミュニケーターに転送します。 最後に、スマートコントラクトはチェーンB上のターゲットアプリケーションにメッセージを渡し、クロスチェーン通信プロセス全体を完了します。
Layer Zero V2では、オラクルは分散型検証ネットワーク(DVN)に置き換えられ、中央集権的なオフチェーンエンティティとセキュリティの低さという批判された問題に対処します。 一方、リレーはエグゼキューターに置き換えられ、その役割はトランザクションの実行のみに限定され、検証は行われません。
モジュール性とスケーラビリティ:開発者は、プロトコルのスマートコントラクトセットの一部であるライブラリモジュールを使用して、ブロックチェーン上でレイヤーゼロのコア機能を拡張できます。 ライブラリを使用すると、レイヤーゼロのコアコードを変更することなく、ブロックチェーン固有の方法で新機能を実装できます。 このプロトコルは、クロスチェーン通信に軽量のメッセージ設定を使用するため、非常にスケーラブルです。
シンプルなユーザーエクスペリエンス:Layer Zeroの主な特徴は、その使いやすさです。 クロスチェーン操作にプロトコルを使用する場合、従来の暗号ブリッジ資産の転送に通常関連するトークンのラッピングおよびアンラッピング手順なしで、トランザクションを単一のトランザクションとして実行できます。 したがって、ユーザーエクスペリエンスは、同じチェーン上でのトークン交換または転送に似ています。
レイヤーゼロスキャン:レイヤーゼロが約50のパブリックチェーンとレイヤー2ソリューションをサポートしていることを考えると、レイヤーゼロでのメッセージアクティビティの追跡は簡単ではありません。 ここで、レイヤーゼロスキャンが役に立ちます。 このクロスチェーンブラウザアプリケーションを使用すると、ユーザーは参加チェーン上のすべてのプロトコルメッセージ交換を確認できます。 ブラウザーでは、ユーザーはソースチェーンとターゲットチェーンごとにメッセージアクティビティを個別に表示できます。 ユーザーは、レイヤーゼロを使用して各DAppのトランザクションアクティビティを探索することもできます。
Omnichain Fungible Tokens(OFT):OFT(Omnichain Fungible Token)規格により、開発者は複数のチェーンにわたってネイティブレベルの機能を持つトークンを作成できます。 OFT規格では、1つのチェーンでトークンを燃やし、ターゲットチェーンでトークンのコピーを鋳造します。 当初、オリジナルのOFTトークン規格は、EVM互換チェーンでのみ使用できました。 Layer Zeroは、この標準を拡張しました
Layer Zeroと同様に、Wormholeはフルチェーンプロトコルレースに参加しており、最近ではエアドロップ活動でその可能性を示し始めています。 このプロトコルは2020年10月に最初に発売され、双方向トークンブリッジのV1バージョンから、複数のチェーンをカバーするネイティブクロスチェーンアプリケーションの構築に移行しました。 プロトコルの初期に最も注目すべき出来事の1つは、2022年2月3日に発生したハッキング事件で、ワームホールが攻撃を受け、3億6,000万ドル相当のETHが盗まれました。 しかし、Wormholeは24時間以内に資金を回収し(出所不明)、最近では2億2500万ドルという途方もない資金調達ラウンドを発表しました。 では、ワームホールにはどのような魔法があり、資本からそのような好意を集めることができるのでしょうか。
精密なターゲティング:Wormholeのターゲットは、主にEVMベースのチェーンではなく、EVM以外のチェーンに焦点を当てています。 ワームホールは、SolanaやMoveベースのチェーン(APT、SUI)などの異種チェーンをサポートする唯一の主流のフルチェーンプロトコルです。 これらの生態系の継続的な成長と急増により、ワームホールの卓越性は避けられません。
動作原理:ワームホールの中核となるのは、検証可能な行動承認(VAA)クロスチェーンプロトコルと19のガーディアンノードです(ワームホールは有名な機関をガーディアンノードとして選択していますが、これはしばしば批判されています)。 リクエストをVAAに変換し、各チェーンのワームホールコアコントラクトを通じてクロスチェーンを完了します。 具体的なプロセスは次のとおりです。
イベントの発生とメッセージの作成: ソースチェーンで発生する特定のイベント(資産転送リクエストなど)がキャプチャされ、メッセージにカプセル化されます。 このメッセージには、イベントと実行される操作の詳細が記載されています。
ガーディアンノードの監視と署名:ワームホールネットワーク内の19のガーディアンノードは、クロスチェーンイベントの監視を担当します。 これらのノードは、ソースチェーンでイベントを検出すると、イベント情報を検証します。 検証が完了すると、各ガーディアンノードは秘密鍵を使用してメッセージに署名し、イベントの検証と承認を示します(ノードの3分の2の同意が必要です)。
検証可能なアクション承認 (VAA) の生成: 十分な数のガーディアン ノードがメッセージに署名すると、署名が収集され、VAA にパッケージ化されます。 VAAは、発生したイベントとそのクロスチェーンリクエストの検証可能な承認であり、元のイベントに関する詳細情報とガーディアンノードからの署名が含まれています。
VAAのクロスチェーン伝送:VAAはターゲットチェーンに送られます。 ターゲットチェーンでは、ワームホールコアコントラクトがVAAの真正性を検証します。 これには、VAAのガーディアンノードの署名をチェックして、信頼できるノードによって生成されたこと、およびメッセージが改ざんされていないことを確認することが含まれます。
クロスチェーン操作の実行:ターゲットチェーン上のワームホールコントラクトがVAAの有効性を検証すると、VAAの指示に基づいて対応する操作を実行します。 これには、新しいトークンの作成、資産の転送、スマートコントラクト呼び出しの実行、またはその他のカスタム操作が含まれる場合があります。 このようにして、ソースチェーン上のイベントは、ターゲットチェーン上の対応する反応をトリガーすることができます。
セキュリティモジュール:Wormholeは、監視、アカウンティング、緊急シャットダウンの3つの主要な内部セキュリティ機能を開発しており、すべてパブリック環境で、最終的にどのように実装されるかについての洞察を提供しています。 これらの機能は、開発の完了と保護者による採用を待っています。 [2]
監視:この機能はガーディアン/オラクルレベルで実装され、ガーディアンは特定の時間枠内の規制されたチェーン上の価値フローを監視できます。 ガーディアンは、チェーンごとに許容可能なフロー制限を設定します。 この制限を超えると、過剰な資産フローがブロックされます。
アカウンティング:この機能は、ガーディアンまたはオラクルによって実装され、異なるチェーン間のクロスチェーン台帳として独自のブロックチェーン(ワームチェーンとも呼ばれます)を維持します。 この台帳は、ガーディアンをオンチェーンバリデーターにするだけでなく、会計プラグインとしても機能します。 ガーディアンは、元のチェーンの資金が不足している場合、クロスチェーントランザクションを拒否できます(この検証はスマートコントラクトのロジックとは無関係です)。
シャットダウン:この機能はチェーンに実装され、ガーディアンはクロスチェーンブリッジへの潜在的な脅威を検出したときに、コンセンサスを通じてブリッジ上の資産の流れを一時停止することができます。 現在の実装は、オンチェーン関数呼び出しによって実装されています。
迅速な統合:WormholeのConnect製品は、Wormholeプロトコルを統合して、わずか数行のコードでクロスチェーン機能を実現できるアプリケーション用のシンプルなブリッジングツールを提供します。 Connectの主な機能は、開発者に一連の簡素化された統合ツールを提供することであり、開発者はわずか数行のコードでWormholeのカプセル化およびネイティブアセットブリッジ機能を独自のアプリケーションに統合できます。 例えば、あるNFTマーケットプレイスは、NFTをイーサリアムからSolanaに橋渡ししたいと考えていました。 Connectを使用することで、マーケットプレイスはアプリ内でシンプルで高速なブリッジングツールをユーザーに提供し、2つのチェーン間でNFTを自由に移動させることができます。
メッセージング:多様なブロックチェーンエコシステムでは、メッセージングが中核的な要件になっています。 Wormholeのメッセージング製品は、さまざまなブロックチェーンネットワークが安全かつ簡単に情報と価値を交換できるようにする分散型ソリューションを提供します。 メッセージングの中核機能はクロスチェーン情報転送であり、ユーザーと流動性の成長を加速するための簡素化された統合方法を備えており、高度なセキュリティと分散化を備えています。 例えば、DeFiプロジェクトがイーサリアム上で稼働しているが、Solana上の別のプロジェクトと対話できるようにしたいとします。 Wormhole's Messagingを通じて、2つのプロジェクトは、複雑な仲介ステップや第三者の介入なしに、情報と価値を簡単に交換できます。
NTTフレームワーク:NTTフレームワーク(Native Token Transfers)は、Wormholeを介してブロックチェーン間でネイティブトークンとNFTを転送するための革新的で包括的なソリューションを提供します。 NTTは、クロスチェーン転送中にトークンが固有の特性を保持できるようにし、流動性プールを経由せずにトークンの直接クロスチェーン転送をサポートするため、LP手数料、スリッページ、またはMEVリスクを回避します。 プロジェクトチームは、トークンコントラクトや標準およびプロトコルのガバナンスプロセスとの統合に加えて、トークンの所有権、アップグレード権、カスタマイズ性を維持できます。
フルチェーンの相互運用性プロトコルはまだ初期段階にあり、実装プロセス全体におけるセキュリティと中央集権化のリスクに直面していますが、ユーザーエクスペリエンスもWeb2インターネットエコシステムとは比較になりません。 しかし、初期のクロスチェーンブリッジ技術と比較すると、現在のソリューションは大きな進歩を遂げています。 長い目で見れば、フルチェーンの相互運用性プロトコルは、何千もの分離されたチェーンを統合するという壮大な物語を表しています。 特に、究極のスピードと費用対効果が追求されるモジュラー時代において、フルチェーンプロトコルは間違いなく過去と未来の架け橋となる重要な役割を担っており、私たちが注力しなければならないレーストラックです。
Forward the Original Title:万链互联的关键:全链互操作性协议
当初から、ブロックチェーンは対立に満ちています。 単純な「電子決済システム」のアイデアとして始まり、その後、「世界のコンピューター」、「高速処理」、「ゲーム/金融のチェーン」などの概念に成長しました。 これらの異なるアイデアと技術的な違いは、何百もの異なるブロックチェーンの作成につながりました。 ブロックチェーンは、その非中央集権的な性質上、閉ざされた島のようなもので、外界と接続したり通信したりすることができません。 今日、ブロックチェーンのメインストーリーは、多くのレイヤーを持つ方向に進んでいます。 物事が発生する基本的なレイヤー(レイヤー2)に加えて、データや決済トランザクションなどの他のレイヤーもあります。 この複雑さはユーザーにとって困難であり、ブロックチェーン間で資産を移動するための従来のソリューションには多くのリスクがあります。
一般ユーザーにとって、ブリッジを使用してブロックチェーン間で資産を移動することは、すでに複雑で遅いものです。 その上、互換性のない資産、ハッカー、高い手数料、他のチェーンに十分なお金がないなどのリスクがあります。 このようにチェーン間のつながりがないため、ブロックチェーンが広く使われることが難しくなり、別々の国のように見えます。 そして、ブロックチェーンがこれらの問題に対処する一方で、どのソリューションが最善かについての果てしない議論もあります。 ブロックチェーンがより複雑になり、人気が高まるにつれて、それらを接続する古い方法はもはや十分ではありません。 私たちは、すべてを連携させる新しい方法を必要としています。 これを実現するために、私たちはどこまで進んでいるのでしょうか? そして、ブロックチェーン上に10億人のユーザーを持つことにはどれくらいの時間がかかるのでしょうか?
従来のインターネットでは、ユーザーエクスペリエンスの断片化はほとんど感じられません。 たとえば、支払いシナリオでは、AlipayまたはWeChatを使用して、さまざまなWebサイトで支払いを完了できます。 しかし、Web3の世界では、パブリックチェーン間には固有の障壁があります。 フルチェーンの相互運用性プロトコルは、簡単に言えば、これらの障壁を打ち破るためのハンマーです。 クロスチェーン通信ソリューションを通じて、複数のパブリックチェーン間で資産と情報のシームレスな転送を実現します。 その目標は、前述のWeb2レベルに近いシームレスな体験を実現し、最終的にはチェーンにとらわれない、あるいはインテント中心の体験という究極の目標を達成することです。
フルチェーンの相互運用性の実装には、異種のスマートコントラクトチェーン間の通信や、ラッピング方法を使用せずにクロスチェーン資産を転送するなど、いくつかの重要な課題が伴います。 これらの課題に対処するために、一部のプロジェクトやプロトコルでは、LayerZeroやWormholeなどの革新的なソリューションが提案されています。 これらのプロジェクトについては、次のセクションでさらに分析します。 しかし、その前に、フルチェーンブリッジとクロスチェーンブリッジの具体的な違いと、クロスチェーンと現在のクロスチェーン方式のいくつかの課題を理解する必要があります。
資産がサードパーティのブリッジを介して転送され、ユーザーがソースチェーン上の資産をロックしてガス料金を支払い、ターゲットチェーンでラップされた資産を受け取るのを辛抱強く待つ必要があった過去とは異なり、フルチェーン相互運用性プロトコルは、クロスチェーン技術から拡張された新しいパラダイムです。 通信ハブとして機能し、情報交換を通じて資産を含むすべてを伝送します。 これにより、スターゲイトと統合されたSushiに代表されるように、チェーン間の相互運用性が可能になり、ソースチェーンとターゲットチェーン間のシームレスな資産交換をSushi内で実現できます。 これにより、クロスチェーントランザクションでのユーザーエクスペリエンスが最大化されます。 将来的には、さらに贅沢なユースケースとして、異なるチェーン上の異なるDApps間のシームレスな相互運用性が実現する可能性があります。
ブロックチェーンの世界では、最も有名なパブリックチェーンの「トリレンマ」のように、常に選択の余地があります。 同様に、クロスチェーンソリューションには相互運用性のトリレンマが存在します。 技術的およびセキュリティ上の制限により、クロスチェーンプロトコルは、次の3つの主要な属性のうち2つしか最適化できません。
トラストレス:このプロトコルは、中央集権的な信頼エンティティに依存せず、基盤となるブロックチェーンと同様のセキュリティレベルを提供します。 ユーザーと参加者は、仲介者や第三者を信頼することなく、取引の安全性と適切な実行を確保できます。
拡張性:このプロトコルは、特定の技術アーキテクチャやルールに関係なく、あらゆるブロックチェーンプラットフォームやネットワークに簡単に適応できます。 これにより、相互運用性ソリューションは、特定のネットワークだけでなく、幅広いブロックチェーンエコシステムをサポートできます。
一般化可能性:このプロトコルは、特定のトランザクションタイプや資産に限定されることなく、あらゆるタイプのクロスドメインデータまたは資産転送を処理できます。 これは、異なるブロックチェーンが、暗号通貨、スマートコントラクトコール、その他の任意のデータを含むがこれらに限定されない、さまざまな種類の情報と価値を交換できることを意味します。
初期のクロスチェーンブリッジは、ヴィタリック・ブテリンの分類に従って、ハッシュタイムロック、証人検証、リレー検証(ライトクライアント検証)の3種類のクロスチェーン技術に一般的に分類されていました。 しかし、Connextの創設者であるArjun Bhuptani氏によると、クロスチェーンソリューションは、ネイティブ検証(トラストレス+拡張性)、外部検証(拡張性+一般化可能性)、ローカル検証(トラストレス+一般化可能性)に分けることができます。 これらの検証方法は、さまざまなセキュリティと相互運用性の要件を満たすために、さまざまな信頼モデルと技術的な実装に基づいています。
ネイティブ検証済み:
● ネイティブに検証されたブリッジは、ソースチェーンとターゲットチェーンのコンセンサスメカニズムに依存して、トランザクションの有効性を直接検証します。 この方法では、追加の検証レイヤーや仲介者は必要ありません。 例えば、一部のブリッジでは、スマートコントラクトを使用して2つのブロックチェーン間で直接検証ロジックを作成し、これらのチェーンが独自のコンセンサスメカニズムを通じてトランザクションを確認できるようにする場合があります。 このアプローチは、参加チェーンの固有のセキュリティメカニズムに依存することでセキュリティを強化しますが、技術的な実装がより複雑になる可能性があり、すべてのブロックチェーンが直接ネイティブ検証をサポートしているわけではありません。
外部検証済み:
● 外部で検証されたブリッジは、サードパーティのバリデータまたはバリデータクラスタを使用して、トランザクションの有効性を確認します。 これらのバリデーターは、独立したノード、コンソーシアムメンバー、またはソースチェーンとターゲットチェーンの外部で動作する他の形式の参加者である可能性があります。 このアプローチでは、通常、参加するブロックチェーン自体によって直接処理されるのではなく、外部エンティティによって実行されるクロスチェーンメッセージングと検証ロジックが含まれます。 外部検証は、特定のチェーンによって制限されないため、より広範な相互運用性と柔軟性を可能にしますが、信頼の層と潜在的なセキュリティリスクも追加します。
ローカルで検証済み:
● ローカルで検証されたブリッジとは、クロスチェーンの相互作用においてターゲットチェーン上のソースチェーンの状態を検証し、トランザクションを確認し、後続のトランザクションをローカルで実行することを指します。 一般的なアプローチは、ターゲットチェーンの仮想マシンのソースチェーンでライトクライアントを実行するか、両方を並行して実行することです。 ネイティブ検証では、委員会に少なくとも1つの正直なリレー(つまり、正直な少数派)がいる、正直な少数派または同期的な仮定が必要であり、委員会が適切に機能しない場合は、ユーザーが自分でトランザクションを送信する必要があります(つまり、同期的な仮定)。 ネイティブ検証は、クロスチェーン通信の中で最も信頼性が最小限に抑えられた形式ですが、コストが高く、開発の柔軟性が低く、イーサリアムとL2ネットワーク間、またはCosmos SDKに基づいて開発されたブロックチェーン間など、ステートマシンの類似性が高いブロックチェーンに適しています。
Web3の世界で最も重要なインフラの1つとして、クロスチェーンソリューションの設計は常にトリッキーな問題であり、その結果、さまざまなタイプのソリューションが登場しています。 現在の視点から見ると、これらのソリューションは5つのカテゴリに分類でき、それぞれが資産の交換、譲渡、および契約の呼び出しを容易にする独自の方法を採用しています。 [1]
●トークンスワップ:
ユーザーは、あるブロックチェーンで特定の資産を取引し、別のチェーンで同等の資産を受け取ることができます。 流動性プールは、アトミックスワップや自動マーケットメーカー(AMM)などの手法を使用して、さまざまなチェーン上に作成し、さまざまな資産の交換を容易にすることができます。
●アセットブリッジ:この方法では、ソースチェーン上のスマートコントラクトを介して資産をロックまたは破棄し、対応するスマートコントラクトを介してターゲットチェーン上の資産をロック解除または新規作成します。 このテクノロジーは、資産の処理方法に基づいてさらに分類できます。
○ ロック/ミントモデル: ソースチェーン上の資産はロックされ、同等の「ブリッジ資産」はターゲットチェーン上で鋳造されます。 逆に、操作を逆にすると、ターゲットチェーン上のブリッジされたアセットが破棄され、ソースチェーン上の元のアセットのロックが解除されます。
○ バーン/ミントモデル: ソースチェーン上の資産がバーンされ、同じ資産の同額がターゲットチェーン上でミントされます。
○ ロック/アンロックモデル: ソースチェーン上の資産をロックし、次にターゲットチェーン上の流動性プール内の同等の資産をロック解除します。 これらのタイプの資産ブリッジは、多くの場合、収益分配などのインセンティブを提供することで流動性を引き付けます。
●Native Payments: ソースチェーン上のアプリケーションが、ターゲットチェーン上のネイティブアセットを使用して支払い操作をトリガーできるようにします。 クロスチェーン決済は、あるチェーンから別のチェーン上のデータに基づいてトリガーすることもできます。 この方法は主に決済に使用され、ブロックチェーンデータまたは外部イベントに基づくことができます。
●スマートコントラクトの相互運用性:ソースチェーン上のスマートコントラクトがローカルデータに基づいてターゲットチェーン上のスマートコントラクトの機能を呼び出すことを可能にし、資産交換やブリッジング操作を含む複雑なクロスチェーンアプリケーションを容易にします。
●プログラマブルブリッジ:アセットブリッジングとメッセージ送信機能を組み合わせた高度な相互運用性ソリューションです。 資産がソースチェーンからターゲットチェーンに転送されると、ターゲットチェーン上でコントラクトコールが即座にトリガーされ、ステーキング、資産交換、ターゲットチェーン上のスマートコントラクトへの資産の保管など、さまざまなクロスチェーン機能が可能になります。
Layer Zeroは、フルチェーン相互運用性プロトコルの世界で最も有名なプロジェクトの1つとして、a16z、Sequoia Capital、Coinbase Ventures、Binance Labs、Multicoin Capitalなどの一流の暗号資本企業から大きな注目を集めており、3回の資金調達ラウンドで合計3億1,500万ドルという驚異的な資金を調達しています。 このプロジェクトの本質的な魅力は別として、フルチェーンセクターが一流の投資家の目から見て重要な位置を占めていることは明らかです。 これらの称賛と偏見はさておき、Layer Zeroのアーキテクチャがチェーン全体をつなぐ可能性があるかどうかを分析してみましょう。
トラストレスなクロスチェーン通信:前述したように、主流のクロスチェーンブリッジソリューションは、通常、純粋な外部検証を利用してきました。 しかし、信頼がオフチェーン検証に移行したため、セキュリティは大きく損なわれます(ハッカーは資産が保管されている場所だけを標的にする必要があるため、多くのマルチシグブリッジがこの理由で失敗しています)。 対照的に、レイヤーゼロは、検証アーキテクチャを2つの独立したエンティティ(オラクルとリレー)に変換し、可能な限り簡単な方法で外部検証の欠点に対処します。 両者の独立性は、理論的には完全にトラストレスで安全なクロスチェーン通信環境を提供するはずです。 ただし、ハッカーが悪意のあるアクティビティのためにオラクルやリレーを標的にすることができるため、問題が発生します。 さらに、オラクルとリレーの共謀の可能性もあります。 したがって、V1バージョンのレイヤーゼロのいわゆるトラストレスクロスチェーン通信には、まだ多くの論理的な欠陥があるようです。 ただし、V2バージョンでは、分散型検証ネットワーク(DVN)の導入により、後述する検証方法の改善を目的としています。
レイヤ 0 エンドポイント:レイヤ 0 エンドポイントは、プロトコル機能全体の重要な要素です。 V1ではオラクルとリレー、V2ではDVNが主にメッセージの検証と不正対策を担当しますが、エンドポイントは2つのブロックチェーンのローカル環境間で実際のメッセージ交換を可能にするスマートコントラクトです。 参加ブロックチェーン上の各エンドポイントは、Communicator、Validator、Network、Librariesの4つのモジュールで構成されています。 最初の3つのモジュールはプロトコルのコア機能を有効にし、ライブラリモジュールは開発者がコア機能を拡張し、ブロックチェーン固有のカスタム機能を追加できるようにします。 これらのカスタムライブラリにより、Layer Zeroは、異なるアーキテクチャや仮想マシン環境を持つ多様なブロックチェーンに適応することができます。 たとえば、Layer ZeroはEVM互換チェーンと非EVMチェーンの両方をサポートできます。
運用原則:Layer Zeroの通信システムのコアは、上記の最初の3つのモジュールを通じて、クロスチェーンメッセージパッシングの基本インフラストラクチャを形成するエンドポイントに依存しています。 このプロセスは、1つのブロックチェーン(チェーンA)上のアプリケーションがメッセージを送信することから始まり、トランザクションの詳細、ターゲットチェーン識別子、ペイロード、および支払い情報をコミュニケーターに送信します。 コミュニケーターは、この情報をパケットにコンパイルし、他のデータとともにバリデーターに転送します。 この時点で、バリデーターはネットワークと協力して、チェーンAのブロックヘッダーのターゲットチェーン(チェーンB)への転送を開始し、トランザクションの真正性を確保するためにトランザクションプルーフをプリフェッチするようにリレーに指示します。 オラクルとリレーは、ブロックヘッダーとトランザクションプルーフを取得する役割を担い、それらはチェーンBのネットワークコントラクトに転送され、ブロックハッシュがバリデーターに渡されます。 リレーが提供するパケットとトランザクションの証明が正しいことを確認した後、バリデーターはメッセージをチェーンBのコミュニケーターに転送します。 最後に、スマートコントラクトはチェーンB上のターゲットアプリケーションにメッセージを渡し、クロスチェーン通信プロセス全体を完了します。
Layer Zero V2では、オラクルは分散型検証ネットワーク(DVN)に置き換えられ、中央集権的なオフチェーンエンティティとセキュリティの低さという批判された問題に対処します。 一方、リレーはエグゼキューターに置き換えられ、その役割はトランザクションの実行のみに限定され、検証は行われません。
モジュール性とスケーラビリティ:開発者は、プロトコルのスマートコントラクトセットの一部であるライブラリモジュールを使用して、ブロックチェーン上でレイヤーゼロのコア機能を拡張できます。 ライブラリを使用すると、レイヤーゼロのコアコードを変更することなく、ブロックチェーン固有の方法で新機能を実装できます。 このプロトコルは、クロスチェーン通信に軽量のメッセージ設定を使用するため、非常にスケーラブルです。
シンプルなユーザーエクスペリエンス:Layer Zeroの主な特徴は、その使いやすさです。 クロスチェーン操作にプロトコルを使用する場合、従来の暗号ブリッジ資産の転送に通常関連するトークンのラッピングおよびアンラッピング手順なしで、トランザクションを単一のトランザクションとして実行できます。 したがって、ユーザーエクスペリエンスは、同じチェーン上でのトークン交換または転送に似ています。
レイヤーゼロスキャン:レイヤーゼロが約50のパブリックチェーンとレイヤー2ソリューションをサポートしていることを考えると、レイヤーゼロでのメッセージアクティビティの追跡は簡単ではありません。 ここで、レイヤーゼロスキャンが役に立ちます。 このクロスチェーンブラウザアプリケーションを使用すると、ユーザーは参加チェーン上のすべてのプロトコルメッセージ交換を確認できます。 ブラウザーでは、ユーザーはソースチェーンとターゲットチェーンごとにメッセージアクティビティを個別に表示できます。 ユーザーは、レイヤーゼロを使用して各DAppのトランザクションアクティビティを探索することもできます。
Omnichain Fungible Tokens(OFT):OFT(Omnichain Fungible Token)規格により、開発者は複数のチェーンにわたってネイティブレベルの機能を持つトークンを作成できます。 OFT規格では、1つのチェーンでトークンを燃やし、ターゲットチェーンでトークンのコピーを鋳造します。 当初、オリジナルのOFTトークン規格は、EVM互換チェーンでのみ使用できました。 Layer Zeroは、この標準を拡張しました
Layer Zeroと同様に、Wormholeはフルチェーンプロトコルレースに参加しており、最近ではエアドロップ活動でその可能性を示し始めています。 このプロトコルは2020年10月に最初に発売され、双方向トークンブリッジのV1バージョンから、複数のチェーンをカバーするネイティブクロスチェーンアプリケーションの構築に移行しました。 プロトコルの初期に最も注目すべき出来事の1つは、2022年2月3日に発生したハッキング事件で、ワームホールが攻撃を受け、3億6,000万ドル相当のETHが盗まれました。 しかし、Wormholeは24時間以内に資金を回収し(出所不明)、最近では2億2500万ドルという途方もない資金調達ラウンドを発表しました。 では、ワームホールにはどのような魔法があり、資本からそのような好意を集めることができるのでしょうか。
精密なターゲティング:Wormholeのターゲットは、主にEVMベースのチェーンではなく、EVM以外のチェーンに焦点を当てています。 ワームホールは、SolanaやMoveベースのチェーン(APT、SUI)などの異種チェーンをサポートする唯一の主流のフルチェーンプロトコルです。 これらの生態系の継続的な成長と急増により、ワームホールの卓越性は避けられません。
動作原理:ワームホールの中核となるのは、検証可能な行動承認(VAA)クロスチェーンプロトコルと19のガーディアンノードです(ワームホールは有名な機関をガーディアンノードとして選択していますが、これはしばしば批判されています)。 リクエストをVAAに変換し、各チェーンのワームホールコアコントラクトを通じてクロスチェーンを完了します。 具体的なプロセスは次のとおりです。
イベントの発生とメッセージの作成: ソースチェーンで発生する特定のイベント(資産転送リクエストなど)がキャプチャされ、メッセージにカプセル化されます。 このメッセージには、イベントと実行される操作の詳細が記載されています。
ガーディアンノードの監視と署名:ワームホールネットワーク内の19のガーディアンノードは、クロスチェーンイベントの監視を担当します。 これらのノードは、ソースチェーンでイベントを検出すると、イベント情報を検証します。 検証が完了すると、各ガーディアンノードは秘密鍵を使用してメッセージに署名し、イベントの検証と承認を示します(ノードの3分の2の同意が必要です)。
検証可能なアクション承認 (VAA) の生成: 十分な数のガーディアン ノードがメッセージに署名すると、署名が収集され、VAA にパッケージ化されます。 VAAは、発生したイベントとそのクロスチェーンリクエストの検証可能な承認であり、元のイベントに関する詳細情報とガーディアンノードからの署名が含まれています。
VAAのクロスチェーン伝送:VAAはターゲットチェーンに送られます。 ターゲットチェーンでは、ワームホールコアコントラクトがVAAの真正性を検証します。 これには、VAAのガーディアンノードの署名をチェックして、信頼できるノードによって生成されたこと、およびメッセージが改ざんされていないことを確認することが含まれます。
クロスチェーン操作の実行:ターゲットチェーン上のワームホールコントラクトがVAAの有効性を検証すると、VAAの指示に基づいて対応する操作を実行します。 これには、新しいトークンの作成、資産の転送、スマートコントラクト呼び出しの実行、またはその他のカスタム操作が含まれる場合があります。 このようにして、ソースチェーン上のイベントは、ターゲットチェーン上の対応する反応をトリガーすることができます。
セキュリティモジュール:Wormholeは、監視、アカウンティング、緊急シャットダウンの3つの主要な内部セキュリティ機能を開発しており、すべてパブリック環境で、最終的にどのように実装されるかについての洞察を提供しています。 これらの機能は、開発の完了と保護者による採用を待っています。 [2]
監視:この機能はガーディアン/オラクルレベルで実装され、ガーディアンは特定の時間枠内の規制されたチェーン上の価値フローを監視できます。 ガーディアンは、チェーンごとに許容可能なフロー制限を設定します。 この制限を超えると、過剰な資産フローがブロックされます。
アカウンティング:この機能は、ガーディアンまたはオラクルによって実装され、異なるチェーン間のクロスチェーン台帳として独自のブロックチェーン(ワームチェーンとも呼ばれます)を維持します。 この台帳は、ガーディアンをオンチェーンバリデーターにするだけでなく、会計プラグインとしても機能します。 ガーディアンは、元のチェーンの資金が不足している場合、クロスチェーントランザクションを拒否できます(この検証はスマートコントラクトのロジックとは無関係です)。
シャットダウン:この機能はチェーンに実装され、ガーディアンはクロスチェーンブリッジへの潜在的な脅威を検出したときに、コンセンサスを通じてブリッジ上の資産の流れを一時停止することができます。 現在の実装は、オンチェーン関数呼び出しによって実装されています。
迅速な統合:WormholeのConnect製品は、Wormholeプロトコルを統合して、わずか数行のコードでクロスチェーン機能を実現できるアプリケーション用のシンプルなブリッジングツールを提供します。 Connectの主な機能は、開発者に一連の簡素化された統合ツールを提供することであり、開発者はわずか数行のコードでWormholeのカプセル化およびネイティブアセットブリッジ機能を独自のアプリケーションに統合できます。 例えば、あるNFTマーケットプレイスは、NFTをイーサリアムからSolanaに橋渡ししたいと考えていました。 Connectを使用することで、マーケットプレイスはアプリ内でシンプルで高速なブリッジングツールをユーザーに提供し、2つのチェーン間でNFTを自由に移動させることができます。
メッセージング:多様なブロックチェーンエコシステムでは、メッセージングが中核的な要件になっています。 Wormholeのメッセージング製品は、さまざまなブロックチェーンネットワークが安全かつ簡単に情報と価値を交換できるようにする分散型ソリューションを提供します。 メッセージングの中核機能はクロスチェーン情報転送であり、ユーザーと流動性の成長を加速するための簡素化された統合方法を備えており、高度なセキュリティと分散化を備えています。 例えば、DeFiプロジェクトがイーサリアム上で稼働しているが、Solana上の別のプロジェクトと対話できるようにしたいとします。 Wormhole's Messagingを通じて、2つのプロジェクトは、複雑な仲介ステップや第三者の介入なしに、情報と価値を簡単に交換できます。
NTTフレームワーク:NTTフレームワーク(Native Token Transfers)は、Wormholeを介してブロックチェーン間でネイティブトークンとNFTを転送するための革新的で包括的なソリューションを提供します。 NTTは、クロスチェーン転送中にトークンが固有の特性を保持できるようにし、流動性プールを経由せずにトークンの直接クロスチェーン転送をサポートするため、LP手数料、スリッページ、またはMEVリスクを回避します。 プロジェクトチームは、トークンコントラクトや標準およびプロトコルのガバナンスプロセスとの統合に加えて、トークンの所有権、アップグレード権、カスタマイズ性を維持できます。
フルチェーンの相互運用性プロトコルはまだ初期段階にあり、実装プロセス全体におけるセキュリティと中央集権化のリスクに直面していますが、ユーザーエクスペリエンスもWeb2インターネットエコシステムとは比較になりません。 しかし、初期のクロスチェーンブリッジ技術と比較すると、現在のソリューションは大きな進歩を遂げています。 長い目で見れば、フルチェーンの相互運用性プロトコルは、何千もの分離されたチェーンを統合するという壮大な物語を表しています。 特に、究極のスピードと費用対効果が追求されるモジュラー時代において、フルチェーンプロトコルは間違いなく過去と未来の架け橋となる重要な役割を担っており、私たちが注力しなければならないレーストラックです。