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マルチチェーンパターンにおけるクロスチェーントラックの包括的分析

2022/06/02 14:56

従う

1. 1つの超マルチ強力なマルチチェーンの未来

2020年の初めには、イーサリアムの料金はまだほとんどのDeFiユーザーにとって優しいものでした。しかし、DeFi Summerにおけるイーサリアムエコシステムの急速な発展に伴い、TVLと新規ユーザーの急速な成長により、契約のやり取りに必要なガス料金の値上げにもつながり、資本の少ない新規ユーザーの利用を妨げています。イーサリアムのトランザクション速度とブロック生成速度には限界があるため、対話の効率も制限されます。これにより、投資家や開発者は、価値の波及を図るために、より安価で高速なイーサリアムの代替手段を探し始めました。図1のデータから、市場全体のTVLに占めるイーサリアムのTVLの割合が低下し続けていることが直感的にわかります（5月中旬のTerra暴落の影響を除く）。

図 1: すべてのパブリックチェーン TVL データソース Defilama

Blockchain-Comparison.com のデータによると、2022 年 5 月 14 日の時点で、市場にはすでに 115 のレイヤー 1 パブリックチェーンが存在します。一部のユーザーにとっては、低い取引手数料が最も重要な考慮事項であり、分散化は必ずしも重要ではありません。これにより、レイヤー 1 パブリックチェーンに EVM をサポートする機会が与えられます。 Defillma のデータによると、BSC、Avalanche、Fantom がトップランクの大手 EVM パブリックチェーンであり、多額の資金がロックされています。 EVMパブリックチェーン市場に関する限り、イーサリアム以外のEVMレイヤー1パブリックチェーンは、2021年1月から5月までにイーサリアムのシェアの約25％を獲得すると予想されます。ただし、図2から、イーサリアムの市場シェアは2021年5月以来約75%で推移しており、市場における主導的地位は確固たるものであることがわかります。

図 2: イーサリアム TVL と EVM レイヤ 1 TVL の比較。データソース Defilama

defillama データによると、非 EVM レイヤー 1 TVL/(イーサリアムの TVL+ 非 EVM レイヤー 1 TVL) の比率は、2022 年 2 月の 24% から 2022 年 5 月 3 日の 30% に上昇しました (データによると、Terra のアルゴリズム安定通貨の崩壊により) 5月14日にはその割合は16.8％に低下した）。 Solana、Near などの非 EVM チェーンは、資本支援により TVL の大幅な成長を遂げており、ガス料金が安いため、サークル外の多数の新規ユーザーや、高い料金を支払う余裕のない古いイーサリアムユーザーを惹きつけています。

l2beat のデータによると、Layer2 の TVL は、2021 年 5 月 3 日の 8 億 9,000 万ドルから、2022 年 5 月 2 日の 59 億 9 千万ドルまで 6.7 倍に増加しました。イーサリアムのTVLは同期間で900億ドルから1100億ドルに増加しただけだ。 Optimism のトークンインセンティブプラン、Arbitrum、Zksync、StarkNet エコロジーの継続的な改善により、レイヤー 2 の TVL は増加し続けるでしょう。

図 3 レイヤ 2 TVL データソース: L2beat

上記のデータから、短期的には解決できない高いイーサリアムガス料金と低速という問題点により、主要なレイヤー 1 パブリックチェーンとレイヤー 2 が価値のオーバーフローを獲得していることがわかります。イーサリアムの最大の堀は 1,100 億米ドルの TVL です。重要なネイティブ融資プラットフォームはベースキャンプに固執しています。大規模な流動性プールの地位は短期的に揺るがすことはできません。イーサリアムは引き続き優れた開発者にとっての第一の選択肢です。長期にわたって今後もLiは最大のパブリックチェーンであり、ブロックチェーンの世界データ決済層とコンセンサス層の役割を担うことになる。他のパブリックチェーンはこの機会を捉え、独自のメカニズムを組み合わせ、独自のアプリケーション固有のブロックチェーンを開発して市場シェアの一部を獲得するでしょう。たとえば、Terra と Kava は金融チェーンに発展し、Avalanche と WAX はゲームに深く関与し、Flow と Immutable は NFT 分野に注力し、Aztec と Oasis はプライバシーオプションを提供します。メタバースに対するユーザーの膨大な需要は十分に大きな市場を提供しており、将来は百花が咲くマルチチェーンパターンとなるでしょう。

2. マルチチェーンパターンにおけるクロスチェーン要件とクロスチェーンの概念

評価上限の高さから、大手パブリックチェーンは大手機関からの投資を求めて競争しており、エコロジーはこの1年で大きな発展を遂げた。しかし、技術的および競争上の理由により、ほとんどのパブリックチェーンは相互に直接通信することができず、ユーザー、資産、データ、Dapp がスタンドアロンのコンピューターのようにそれぞれのエコシステムに分散し、アイランド効果を形成しています。これは、ブロックチェーンの相互運用性とスケーラビリティの精神に反します。

このような状況下で、ブロックチェーン間の相互作用の実現可能性について考え、ブロックチェーン先住民のクロスチェーンのニーズが目覚め始めました。

クロスチェーンとクロスレイヤー

まず、クロスチェーンとクロスレイヤーの定義と違いを明確にする必要があります。

クロスチェーンとは、異なるブロックチェーン間でのメッセージの転送を指します。異なるチェーンには異なる元帳と会計単位があります。サイドチェーンによって記録されたアカウントはメインチェーンには報告されません。サイドチェーンはクロスチェーンが発生した場合にのみメインチェーンと通信します。

クロスレイヤーとは、レイヤー 1 とレイヤー 2 の間で情報が受け渡されることを意味します。クロスレイヤーとは、同じ一連の元帳の下での会計場所の変更を指します。レイヤ 2 はレイヤ 1 のアカウンティングユニットと同じであり、アカウントはメインチェーンに定期的に通知されます。

ただし、実際には、多くのユーザーが概念的な区別を無視し、クロスレイヤーをクロスチェーンとして分類します。

クロスチェーン特有の動作分類

ユーザーのクロスチェーン行動は、狭いクロスチェーン行動と広いクロスチェーン行動に分けられます。狭義のクロスチェーン動作はトークンクロスチェーン (トークン交換、トークン転送) を指し、広義のクロスチェーン動作はメッセージクロスチェーンを指します。

狭いクロスチェーンの動作

-トークン交換

各パブリックチェーンには価値キャリアとしてネイティブトークンがあり、ユーザーはチェーン内でトークンを交換できます。クロスチェーンブリッジが誕生する前は、ユーザーは集中取引プラットフォームを通じてのみクロスチェーントークンを交換できました。たとえば、アリスが BTC を ETH に交換したい場合、BTC を集中取引プラットフォームにリチャージし、ETH に変換してから、イーサリアムチェーン上でメンションする必要があります。

ハッシュタイムロックのアトミックスワップテクノロジーを使用すると、アリスはチェーン上で分散型トークン交換を直接実行し、BTC を ETH に交換できます。チェーン間トークン交換は、ブロックチェーンが価値のインターネットを実現するための重要な前提条件です。

- パスパス

パブリックチェーンは閉鎖されており、あるチェーン上の元の資産を別のチェーンに直接転送することはできません。クロスチェーンブリッジテクノロジーの助けを借りて、ユーザーはソースチェーン上の元の資産をロックし、ターゲットチェーン上に同等のマッピング資産を発行してトークンの転送を実現します。典型的な例は、イーサリアム上のラップされた BTC です。

トークン交換とトークン転送はどちらも、チェーン間で値を交換できないという問題点を解決します。さらに、トークン転送により DeFi がよりオープンになります。たとえば、カプセル化されたBTCは他のパブリックチェーンにDeFiアプリケーションを実装し、マイニングのためにDAIをより速く、より安く、より高収量のVenusに転送し、トランザクションのプライバシーを確保するためにETHをオアシスチェーンに転送します。

一般化されたクロスチェーン動作

メッセージクロスチェーン

ここでのメッセージは、ユーザーによって提起された複雑なクロスチェーン要件を指します。

クロスチェーン動作の本質は、一連のメッセージパッシングの組み合わせです。チェーン間の情報転送により、チェーン A はチェーン B の状態と情報を読み取り、チェーン B の状態と情報を実行のトリガー条件として使用できます。たとえば、トークン転送は 2 つのクロスチェーンメッセージによって完了します。 1 つ目は、A チェーン上の倉庫をロックし、ロックされた倉庫の情報を B チェーンに送信します。 B チェーンはメッセージの信頼性を検証した後、マップされたトークンをキャストし、この状態情報を A チェーンにフィードバックします。

クロスチェーンの情報伝達により、チェーンは閉じられなくなり、あるチェーンが別のチェーンの情報やステータスを読み取って確認できるようになり、クロスチェーンレンディング、クロスチェーンNFT、クロスチェーンアグリゲーション、クロスチェーンガバナンス、クロスチェーンデリバティブおよびその他の組み合わせにより、バリューインターネットとしてのブロックチェーンのビジョンが可能になります。

3. 重要なクロスチェーンメッセージ送信プロトコル

前の章では、クロスチェーン動作の本質はチェーン間のメッセージ送信であることを学びました。この章では、市場におけるいくつかの重要なクロスチェーン情報伝送プロトコルがどのように情報伝送を実現するかについて詳しく学びます。

ブロックチェーン間通信プロトコル (IBC)

イーサリアムがスーパーコンピューターだとすると、コスモスは独立したサーバーをネットワークに接続するブロックチェーンインターネットです。 Cosmos 自体はブロックチェーンではありませんが、アプリケーション固有のブロックチェーン (ゾーンと呼ばれる) を設計するための基盤となるプロトコルです。

Cosmos は、Tendermint コンセンサスプロトコル、Cosmos SDK、ブロックチェーン間通信プロトコル (IBC) の 3 つの主要コンポーネントで構成されています。

Cosmos SDK (ソフトウェア開発キット) は、プレッジ、ガバナンス、トークン配布などのブロックチェーンの基本的な機能モジュールを提供します。これにより、ユーザーの繰り返し開発のコストが削減され、アプリケーション固有のチェーンの開発に焦点が当てられます。

図 4 Cosmos SDK モジュール

上の図からわかるように、IBC は実際には SDK の重要なモジュールです。 Cosmos エコシステムの各チェーンは、IBC を通じてチェーン間の相互運用性を実行し、信頼性の高い秩序あるトークンの転送、クロスチェーンデータの可用性の証明、および共有セキュリティを実現できます。図 5 に示すように、ハブ 1 とハブ 2 の間では、ハブは IBC プロトコルを通じてアプリケーション固有のブロックチェーン (ゾーン) と通信します。

図5 コスモスハブとゾーンの構成

IBC と互換性を持たせるためには、ブロックチェーンが高速なファイナリティ (トランザクションがすぐにパッケージ化され、改ざんされる) が必要であることに注意してください。ビットコインおよびイーサリアムのプルーフ・オブ・ワーク・チェーンは、IBC 通信プロトコルには適していません。このようなブロックチェーンは、ペグゾーンとコスモスを介してチェーン間で通信します。この記事は長さに制限があるため、拡大されることはありません。

IBC の特定の動作モード。相互に通信するブロックチェーンは軽量クライアントを実行して、他のチェーンのブロックヘッダーを受信し、他のチェーンの検証セットを追跡します。ブロックチェーン A がブロックチェーン B にトークンを転送する場合、最初にブロックチェーン A でトークンを担保にし、その担保証明書をブロックチェーン B に送信する必要があります。ブロックチェーン B は、ブロックチェーン A のブロックヘッダーに基づいて証明を検証します。確認後、チェーン A のトークンがロックされ、チェーン B にマッピングトークンが確立されます。パスがブロックチェーン A に返されると、同様のメカニズムがパスのロックを解除するために使用されます。

レイヤーゼロ

LayerZero は、各チェーン上のすべてのスマートコントラクトを接続することで、中間チェーンと IBC の問題点を解決したいと考えています。

中間チェーンはチェーン間のすべての情報の署名承認を持っており、単一ポイントによって攻撃されるのは時間の問題です。クロスチェーン手数料は安いですが、安全ではありません。

Cosmos IBC トランスポート層を介してイーサリアムと他の EVM ベースのブロックチェーンを接続することは中間チェーンより安全ですが、コストが比較的高いため、IBC トランスポート層の使用が制限されます。さらに、IBC トランスポート層では、高速ファイナリティを備えたブロックチェーン間の直接通信のみが許可されると前述しました。

LayerZero は、ブロックチェーン間で通信するためのスマートコントラクトのメッセージ送信層です。オラクル (Oracle) とリレー (リレイヤー) を使用して、資産転送を完了し、セキュリティを確保します。決定論的および確率論的なトランザクションで使用できます。シームレスなコラボレーションにより、アプリケーションは、コミュニティ主導の、より安価で高速なフルチェーン通信標準。

では、LayerZero はどのようにしてこのビジョンを実現するのでしょうか?

LayerZeroはウルトラライトノード(以下、ULN)を導入しており、チェーン上のライトノードと同じ検証方法を実行することで(セキュリティを確保するため)、ブロックヘッダーが変更され、分散型オラクルマシンによってオンデマンドでストリーミングされます。（順番ではなく）すべてのブロックヘッダーを保持し、料金を削減する）により、安全と安価な効果の両方を達成します。 LayerZeroは、ユーザープログラムによって設定可能なオンチェーン端末、つまり各チェーン上に展開される通信ポイント（各村の放送局に相当）です。チェーン間の情報転送は独立したオラクルとリレーに依存しています。

利用者プログラムがブロックチェーンAからブロックチェーンBに情報を送りたい場合、ブロックチェーンAの端末（LayerZero）から情報が送信され、利用者プログラムのオラクル（一部の情報を通知）とリピーター（すべての情報を通知）が送信されます。通知されます。）オラクルマシンはブロックヘッダーをブロックチェーン B (つまり、LayerZero) の端末に転送し、中継者はトランザクションプルーフを送信します。トランザクション証明がブロックチェーン B チェーンで検証された後、情報は宛先アドレスに転送されます。

図6 LayerZeroメッセージ送信プロセス

既存のオラクルマシンに基づいて独立したリピーターシステムを追加すると、安全率が高まります（リピーターはブロックチェーンAで何が起こったかをブロックチェーンBに再度検証させることができるため）。 Chainlink DONに勝つのは簡単ではありません。たとえオラクルが侵害されたとしても、リピーターの検証はまだ存在します。最悪の場合はオラクルAとリピーターAが共謀し、すべてのリスクはオラクルAとリピーターAを受信するユーザープログラムのみが負担し、他のリピーターやオラクルマシンを使用するユーザープログラムには影響がありません。 (中間チェーンソリューションが単一ポイントによって攻撃されると、システム全体が崩壊します) アプリケーションは、独自の信頼できるオラクルマシンを選択し、独自のリピーターを確立できます。現在、チェーンリンクはデフォルトでオラクルとして使用されます。

図 7 LazyZero のマルチポイント構成と中間チェーンのシングルポイント構成

Celerクロスチェーンメッセージングフレームワーク

4月末にリリースされたCeler Inter-chain Messageフレームワーク（Celer Inter-chain Message、以下Celer IM）は、開発者向けのクロスチェーンインフラストラクチャおよびクロスチェーンアプリケーション開発フレームワークです。 Celer IM SDK は開発者にとって使いやすく、プラグアンドプレイです。複数のチェーンに個別にデプロイされたアプリケーションの場合、単純なコントラクトプラグインを使用して、元の DApp をネイティブのクロスチェーン DApp に変換できます。 Celer IMに挿入されたすべてのアプリケーションについて、ユーザーは1つのチェーン上に留まり、ワンクリックでクロスチェーンの相互運用性を実現できるため、複雑なブロックチェーンの切り替えジャンプが不要になります。

Celer IM の全体構造は主に 2 つの部分で構成されます。1 つは「受信ボックス」として機能するチェーン上のメッセージバススマートコントラクトで、もう 1 つはステートガーディアンネットワーク（以下、SGN と呼びます）です。それぞれのチェーンを繋ぎ、伝達する情報の「メッセンジャー」。 SGN 自体は Cosmos テンダーミントに基づく POS チェーンであり、ノードはコンセンサスプロセスの一環としてこの POS チェーンに参加するには CELR トークンをプレッジする必要があります。

Celer IM では、ユーザーは dApp の既存のスマートコントラクトを直接操作するのではなく、新しい dApp プラグインコントラクト (図 8 の A とマーク) を操作して、実行したいクロスチェーンロジックを表現します。これは通常、このクロスチェーン dApp と対話するためにユーザーによって発行される唯一のトランザクションでもあります。この dApp プラグインは、dApp ビジネスロジック全体の一部となり、ソースチェーン上の dApp の既存のスマートコントラクトと対話します。 dApp プラグインは、ユーザーのクロスチェーンリクエストをソースチェーン上の「アウトボックス」スマートコントラクトメッセージバスにメッセージの形式で送信します。この「送信ボックス」スマートコントラクトは SGN によって監視され、すべての検証ノードが「メッセージが存在するかどうか」について合意に達し、同時に加重マルチ署名証明書を生成します。次に、このプルーフは SGN チェーンに保存され、メッセージをサブスクライブしている Executor がターゲットチェーン上のメッセージバスに中継されるのを待ちます。この「受信箱」コントラクトは、メッセージの有効性を検証し、ターゲットチェーン上のターゲットチェーン内の dApp の受信者コントラクトにメッセージを配信します。メッセージを受信した dApp は、メッセージに従って、対応するロジックまたはタスクを実行します。メッセージ。

図 8 Celer IM メッセージ送信プロセス

Celer メッセージクロスチェーンフレームワークのセキュリティは SGN に依存します。 SGNが提供するセキュリティモデルは、Cosmos、PolygonなどのTendermintベースのL1ブロックチェーンと同様であり、悪事を働くノードがある限り、そのノードは何度も検証されたデクロスチェーンコンセンサスプロトコルによって排除されます。実戦では莫大なデポジットの損失を被ることになる。マルチシグネチャソリューションでは悪意のある動作に対する金銭的罰則がないため、これは LayerZero などの他のマルチシグネチャソリューションよりも安全です。 Celer IMのSGNベースのセキュリティモデルは、最も軽量なセキュリティモデルであり、高速に動作します。また、SGNが依存するコンセンサスアルゴリズムは、今日すでに他のブロックチェーン内の数千億の資産を保護しています。

誓約されたノードの大半が悪を行ったらどうなるでしょうか?この出来事自体の確率は比較的低いです。 Celer IMは、オプティミスティック・ロールアップ設計に似た2番目のセキュリティ・モデルを使用して、極端な場合のブラック・スワン・イベントを防止します。このメカニズムでは、クロスチェーンメッセージごとに「隔離」期間が強制されます。クロスチェーンメッセージが SGN 経由でターゲットチェーンに到達すると、メッセージは対応するロジックを実行するために関連するアプリケーションにすぐには送信されず、一定期間隔離されます。隔離期間中、アプリケーションの開発者と各 SGN ノードのオペレーターは検証のためにソースチェーンにアクセスできます。このモードでは、追加の分離遅延を使用して、より強力な Trust-Any セキュリティモデルを実現します。アプリケーションを実行しているすべての SGN ノードおよび監視ノードの 1 つが正常に実行されている限り、システム全体は安全です。実際のアプリケーションでは、Celer のクロスチェーンブリッジ cBridge は 2 つのセキュリティモデルの使用を組み合わせており、小規模な転送の場合は SGN に依存して即時に実行され、大規模な転送の場合はこの必須の分離期間を通じて実行されます。 Cbridge の技術原理については、以下で詳しく紹介します。

上記の紹介から、layerZero は、A チェーンから B チェーンにメッセージを横断する単純なメッセージクロスチェーンレイヤーであることがわかります。 Celer IMにはインテリジェントなメッセージ配信層があり、チェーンAからチェーンBにメッセージを送信する過程で、メッセージはSGNチェーンを通過します。SGNは、自身と他のチェーンの情報に基づいて包括的な計算と変換を実行し、それをターゲットチェーン。より複雑な操作を実行します。たとえば、Celer IMをベースとしたクロスチェーン分散取引プラットフォームであるChainHopでは、価格を計算するための価格機能は完全にSGN上で行われます。 SGN は各チェーンで利用可能な流動性を最も直接的にリアルタイムで把握できるため、それを監視および調整して、単純なクロスチェーンメッセージングよりも強力なアプリケーションを実現できます。

上記は、より重要な 3 つのクロスチェーンメッセージ送信プロトコルです。クロスチェーン動作の本質は一連のメッセージパッシングの組み合わせであると上で述べました。次に、クロスチェーンプロセスでよく行われるトークンクロスチェーンの実現方法について説明します。

4. トークンクロスチェーンのソリューション

-集中取引プラットフォームは最も安全なクロスチェーンソリューションであり、クロスチェーンが完了した後も心配する必要はありません。ただし、集中管理、ユーザーのプライバシーの露出、サポートされるパブリックチェーンの数の制限、操作の煩雑さなどの問題が発生します。

-Avalanche の Avalanche-Ethereum Bridge (AEB)、Solana のワームホール、NEAR の Rainbow Bridge などの公式クロスチェーンブリッジ。これらのブリッジは関連するセキュリティメカニズムの保護下で比較的安全ですが、サードパーティのクロスチェーンブリッジよりも高価です-チェーンブリッジ高価で使いにくい。たとえば、Arbitrum の資産がイーサリアムに返される場合、公式ブリッジを使用すると 7 日間の待機期間がかかります。

-スマートコントラクト機能またはスマートコントラクト互換性のないパブリックチェーンのネイティブトークン（BTC、Dogecoin、Zcashなど）を、スマートコントラクト機能を備えたパブリックチェーンにクロスチェーンしてDeFiアプリケーションを実現する特殊なアセットタイプのブリッジ。この点に重点を置いたプロトコルとしては、BitGo、Ren Protocol、Keep Networkなどが挙げられますが、このようなクロスチェーンブリッジには集中管理のリスクがあります。

- サードパーティのクロスチェーンブリッジ。低手数料、高速、多数のトークンをサポートするトークンクロスチェーンサービスの提供に特化しています。ただし、提供されるセキュリティのレベルは異なります。このトラックのプロジェクトには、Celer Network、Hop Protocol、Multichain、Synapse Protocol などが含まれます。

- クロスチェーンブリッジアグリゲーター、主流のクロスチェーンブリッジを集約し、ユーザーのニーズに応じて最適なクロスチェーンブリッジソリューションを推奨できるようにします。 (defieye のクロスチェーンツールは、ユーザーが主流のクロスチェーンブリッジプロジェクトの中で最も低コストのクロスチェーンソリューションを見つけるのに役立ちます)

サードパーティ製クロスチェーンブリッジの種類

サードパーティのクロスチェーンブリッジトークンクロスチェーンソリューションは、資本が最も重視されるセグメントであり、ユーザーが最も使用するツールでもあります。サードパーティのクロスチェーンブリッジの主なタイプを見てみましょう。

ハッシュタイムロックに基づくアトミックスワップ

ハッシュタイムロックは暗号化手法であり、ユーザーはハッシュロックを使用してトランザクションの原子性を実現します。手順は次のとおりです。

1. ユーザー A はランダムなパスワード r を生成し、r のハッシュ値 m=hash(r) を計算し、m の値をユーザー B に送信します。

同時に、ユーザー A はユーザー B に 1 BTC を送金するトランザクションを開始します。トランザクションの成功条件は、ユーザー B があらかじめ設定された時間内にパスワード r を提示する必要があることです。そうでない場合、トランザクションは自動的に失敗します。

2. ユーザー B は、A が開始したトランザクションを確認した後、ユーザー A に 10 ETH を送金します。トランザクションの成功条件は、ユーザー A が事前に設定された時間内に r を提示する必要があることです。そうでない場合、トランザクションは自動的に失敗します。

注: m から r を推定できないことがわかっているため、ハッシュ操作は不可逆です。ただし、ユーザー B は m を知る必要があるだけで、成功条件として r 値を提示するトランザクションを作成できます。ユーザー A が値を提示した後、コントラクトはハッシュ値が m と一致するかどうかを計算します。これにより、A が本当に r 値を持っているかどうかを検証できます。

3. ユーザー A は、B が開始したトランザクションを確認した後、r 値を提示し、B が開始したトランザクションを成功させ、B が転送した 10 ETH を取得し、r 値が公開されます。

4. ユーザー B も、前のステップで A によって提示された r 値を取得し、A によって開始されたトランザクションが成功し、A によって転送された 1 BTC を取得します。

これまでのところ、2 つの異なるチェーン上のトランザクションは 1 つのイベントに統合されており、全体として成功するか、全体として失敗します。これは、トークン転送の最も安全でトラストレスな方法と考えられています。

しかし、このアプローチには 4 つの欠点があります。

- ピアツーピアのカウンターパーティが見つからない場合は、待たなければならず、効率が悪くなります。

・実際の取引では、取引相手が自分に有利な為替レートかどうかで取引を完了するかどうかを選択できるため、高額な取引には適していません。

- 下位の仕組みが複雑なため、手数料が高くなります。

・クロスチェーントークン交換のみ実現可能ですが、トークン転送は実現できません。

cBridge1.0ではこの方式を採用しています。

流動性の集約

このタイプのクロスチェーンブリッジは、複数のブロックチェーンにスマートコントラクトを展開し、ユーザーにこれらのスマートコントラクトに流動性を提供するよう促し、実際のニーズに応じて資金を展開します。

このタイプのクロスチェーンブリッジは、低い資本コストと高いクロスチェーン効率により、アトミックスワップ手法に基づく流動性の断片化の欠点を回避します。成功の主な要因は、資産管理権の分散化、各チェーンの効率的な資金バランス、および十分な流動性です。

その潜在的なリスクは、クロスチェーンブリッジが常に資産の制御を維持できるかどうか、および各チェーンのスマートコントラクトに抜け穴があるかどうかにあります。

ロック+キャスト

元のトークンがソースチェーンの指定されたスマートコントラクトにロックされた後、合成トークンがターゲットチェーンで生成されます。このクロスチェーンブリッジ方式は主にトークン転送に使用されます。アプリケーションの例には、$WBTC や $WETH などがあります。

パスパスのプロセスを詳しく見てみましょう。

1. ユーザーは、ソースチェーン上のクロスチェーンブリッジのコントラクトにトークンを送信し、ターゲットチェーン上の受信アドレスをコントラクトに通知します。

2. ターゲットチェーン上の検証者がこの情報を検証した後、ユーザーのターゲットチェーン上の受信アドレスでトークンが作成され、トークンの転送が完了します。

3. 渡されたパスをターゲットチェーンからソースチェーンに送り返すには、ユーザーはマッピングされたパスをターゲットチェーン上のクロスチェーンブリッジのコントラクトに送信し、ソースチェーンのウォレットアドレスを通知します。

4. ターゲットチェーン上の検証者はマップされたパスを破棄し、クロスチェーンブリッジはソースチェーン上のロックされたパスのロックを解除し、それをユーザーのウォレットアドレスに送信します。

このモデルのセキュリティは、ネットワーク検証ノードに依存しています。検証ノードが悪意のあるものである場合、またはハッカーが制御できないほど集中化されている場合は、重大な経済的損失が発生します。

典型的なクロスチェーンブリッジ解析

重力橋

Cosmos エコロジー向けに特別に構築された、イーサリアムと Cosmos SDK ベースのブロックチェーンを接続するニュートラルブリッジは、Cosmos エコロジーが POW チェーンと通信できないギャップを埋めます。 Gravity Bridge は、悪意のある攻撃者による改ざんが不可能な、アップグレード不可能な Solidity コントラクトを作成します。ユーザーはイーサリアムでパスをロックし、バリデータセットを使用してトランザクションに署名し、Cosmos エコシステム (Cosmos、Osmosis、Stargaze など) の任意のブロックチェーン ($wBTC、$wETH、 $DAI、$USDC。これらのトークンは、Akash Network、Sentinel、Regen、Osmosis などの Cosmos dapps で使用できます。同様に、Cosmos エコシステムのトークンを DeFi マイニングのためにイーサリアムに転送することもできます。

なぜ重力ブリッジを使用するのですか?

-安全性。高度なスラッシュメカニズムにより、バリデーターは、コンセンサスによって合意されていないブリッジされたメッセージに署名したり送信したりすることができなくなります。 Cosmos エコロジーにはアクティブなバリデーターノードがあり、各バリデーターは貴重な担保を差し入れる必要があり、悪意のあるノードは金銭的に罰せられます。非プロトコルメッセージ経由で署名証明を送信することで、誰でもバリデーターをスラッシュできます。ノードステーキングは許可不要で検閲不可能です。すべてのバリデータは、イーサリアムで発生するすべての入金イベントを証明します。

- 管理されていません。資金を管理する第三者の管理者は存在せず、トークンがチェーンを通過する際には、イーサリアムとコスモスのセキュリティを信頼するだけでよく、この 2 つのセキュリティには疑いの余地がありません。

- 相互運用可能。長い間、BNB はイーサリアムとコスモスのエコロジーの両方に存在する唯一のトークンでしたが、コスモスのエコロジーに関するアプリケーションがイーサリアムのユーザーに公開されたのは、Gravity Bridge のオープン以来でした。

-中性。バリデーターセットはブリッジを制御し、Gravity コミュニティの焦点は、複数のブロックチェーンと流動性を統合するローカルチェーンの DeFi アプリケーションではなく、クロスチェーンブリッジの安全性と効率性を確保することです。

- 低料金。 Gravity はトランザクションをバッチでフェッチし、複数のメッセージを 1 つのバッチに結合して、ガスコストを 96% 削減します。

スターゲイト

Stargate は LayerZero 上に構築された最初のプロトコルであり、これによりユーザーはブロックチェーン間でネイティブトークンを安全かつ便利に迅速に転送および交換できます。

現在、市場でトークンをマッピングするクロスチェーンブリッジのほとんどは、チェーン間の相互運用性をサポートできず、ターゲットチェーンのスマートコントラクトと対話することができず、トランザクションコストが高く、クロスチェーン時間が長いため、ユーザーエクスペリエンスが低い。

Stargate は、クロスチェーン転送における不可能な三角形の問題を革新的に解決します。

- 即時トランザクション確認: ソースチェーンとターゲットチェーンのパスを即時に確認します。

- 統合流動性: 同じ通貨の場合、異なるブロックチェーンが 1 つの流動性を共有します。

- ネイティブトークンのクロスチェーン: マッピングされたトークンはなく、すべてのインタラクティブトークンはネイティブトークンです。

LayerZero は、Stargate によるクロスチェーンメッセージ送信の実現を支援し、ワンクリックで即時トランザクション確認を完了し、優れたユーザーエクスペリエンスを実現します。

Stargate は独自のデルタアルゴリズムを使用して、統合流動性とネイティブトークンクロスチェーンの問題を解決します。同じトークンについては、すべてのチェーンが統合された流動性プールを使用し、各チェーンは他のチェーンの流動性にアクセスできます。デルタアルゴリズムは、ネイティブトークンプールをサポートし、「ソフトパーティション」方式で流動性を管理し、流動性プール上で複数の同時トランザクションが実行されるのを防ぐバランスアルゴリズムです。たとえば、チェーン X、Y、Z で構成されるネットワークでは、チェーン X で利用可能な 100 ドルの流動性が、チェーン Y の 50 ドルとチェーン Z の 50 ドルに分割されるとシミュレートされます。デルタアルゴリズムは各チェーンの「仮想貸借対照表」を監視し、流動性が超過しない限り、ユーザーは異なるチェーンで借り入れと返済を行うことができます。ただし、パーティション残高が初期値を下回ると「延滞」が発生します。ソースチェーンAからターゲットチェーンBへの送金リクエストが発生すると、ソースチェーンAに預けられたトークンがまずAの「延滞金」を埋め、残りの資金が重みに応じてすべてのプールに分配されます。

Stargate はクロスチェーンブリッジの花形プロジェクトであり、FTX、A16Z、Sequoia、Binance、Coinbase などの多くの一流機関から投資を受けています。オンラインになってから 10 日以内に、TVL は約 40 億になり、全プロトコルの中で 11 位にランクされています。（5月14日時点で18位）

Stargate は検証ノードが少ない 2/3 マルチ署名メカニズムを使用しているため、Ronin Network と同様の管理キー攻撃のリスクに遭遇する可能性があることに注意してください。

cブリッジ2.0

cBridge は Celer IM 上に構築されたクロスチェーンブリッジです。ステートガーディアンネットワーク (SGN) は Celer IM のコアコンポーネントです。これは Tendermint に基づく PoS チェーンであり、チェーン上のイベントを監視するために使用されます。高いセキュリティを備えています。マルチ署名または秘密キーのシャーディング。

SGN は cBridge ノードゲートウェイの調停者として機能します

1.0 では、cBridge は集中ゲートウェイを使用してさまざまなスケジューリング戦略の操作エクスペリエンスを迅速に学習し、cBridge ノードを使用するための「参考のみ」の提案をユーザーに提供します。ただし、クロスチェーンが完了する前にノードがオフラインになった場合、ノードは罰せられず、ユーザーは待機中に補償されません。

バージョン 2.0 では、分散化と効率的な cBridge ノードのスケジューリングに SGN を使用して、1.0 の問題を解決します。 cBridge ノードは、料金設定、利用可能な流動性などに従って SGN に登録し、集中ゲートウェイサービスには登録しません。

ユーザーがクロスチェーンリクエストを行うときのプロセス:

- ユーザーは SGN の現在のステータスをクエリし、推定取引手数料と利用可能な流動性を取得します。

- ユーザーが推定料金を受け入れる場合は、ハッシュ化されたタイムロック契約転送の前半を送信し、許容可能な最大料金を制限します。

-SGN はトランザクションを監視し、受信します。ノードスケジューリングルールに従って、1 つ以上の cBridge 登録ノードをトランザクションに割り当てます。このトランザクション割り当ては、SGN チェーンとユーザーのハッシュタイムロックコントラクト転送に記録されます。

- 割り当てられたノードは割り当てを受け入れ、残りの条件付き転送を完了することで応答します。

- SGN は、トランザクションが完了し、このトランザクションに関連する状態が SGN チェーンからクリアされるまで、トランザクションの監視と追跡を続けます。転送が完了せずにノードがオフラインになった場合、SGN はユーザーエクスペリエンスの低下と流動性の機会費用の代償としてデポジットを没収する可能性があります。

さらに、cBridge 2.0 は、ノードのコスト、応答時間、成功率などの要素を参照する「ノード品質スコア」式も構築します。このスコアに基づいて、ユーザーエクスペリエンスを向上させるためにノードに優先順位が付けられます。

上記は、セルフホスト型 LP 実行ノード用に cBridge2.0 によって提供される設計ソリューションです。

共有流動性プールマネージャーとしてのSGN

ほとんどの LP とユーザーは流動性を提供したいと考えていますが、cBridge ノード自体を実行することは望んでいません。 cBridge 2.0 では、分散型 SGN が複数のチェーン上の共有流動性プール契約を管理します。 LPはSGNとそれが管理する流動性を単一のノードとみなして、ノード自体を運営することなく流動性取得手数料を提供します。

では、SGN を単一ポイントの共有流動性プールマネージャーとして使用するのは安全なのでしょうか?まず、SGN は PoS コンセンサスを採用しており、トークンの転送には CELR プレッジ加重マルチ署名が必要ですが、エクイティノード全体の 3 分の 2 以上が悪意のある場合にのみ、資金プールが危険にさらされます。 cBridgeクロスチェーントランザクションの数の増加とcBridgeネットワーク価値の成長に伴い、悪事を働くノードのコストと価値もそれに応じて増加します。これは現在最高レベルのセキュリティソリューションの1つです。これは、セキュリティの点でマルチ署名や秘密キーのシャーディングを使用する他のソリューションとは根本的に異なります。マルチ署名の検証者と秘密キーのシャード所有者はトークンの誓約をバインドせず、ネットワークの価値に応じてセキュリティを強化できないためです。多大な経済的利益を得る一方で、複数署名の検証者や秘密鍵フラグメントの所有者は、私的共謀の潜在的なリスクを抱えています。 SGN では、新しいバリデーターを選出し、プレッジガバナンスプロセスを通じて一連のバリデーターに参加することができます。特別な調整プロセスは必要ありません。ただし、担保された資産が市場不況に陥った場合、そのトークンの価格は大幅に下落する可能性があります。このとき、担保された価値はクロスチェーンブリッジの流動性よりもはるかに低くなる可能性があります。ユーザーおよびプロジェクト関係者は、その可能性に注意する必要があります。バリデーターが悪事を働くリスク。ただし、上記の Celer IM の章で説明したように、「テスト分離」セキュリティモデルはオプティミスティックロールアップ設計に似ており、小規模な転送の場合は SGN に依存して即時に実行され、大規模な転送の場合はこの必須の分離期間を通じて実装されます。必ず再確認してください。

一部の既存のクロスチェーンブリッジソリューションでは、LP が Thorchain や Hop Protocol などの別のプロトコルによって制御される決済トークンとともに、トークンの流動性をチェーン上の AMM プールに入れる必要があります。このモデルでは、流動性プロバイダーは、複数のチェーンにわたる流動性の追加、削除、再バランスを行う際に、依然として追加の運用コストに直面しています。 Thorchain では、LP に不安定な決済トークンルーンを使用する必要があり、流動性プロバイダーには永久損失のリスクがあります。ホップ・プロトコルは流動性を提供するためにボンダーを必要としますが、クロスチェーン転送の流動性に対する実際の需要は必要な流動性の 2 倍であるため、流動性効率は低くなります。

cBridge 2.0 がクロスチェーンリクエストを処理するとき、SGN はプール全体の流動性を使用してスリッページと価格設定を計算します。その後、SGN は LP を「仮想 cBridge ノード」とみなし、LP の流動性に基づいてクロスチェーンリクエストを分散します。この時点で、ターゲットチェーンの LP 流動性バランスは利用可能な流動性に比例して減少しますが、ソースチェーンの流動性バランスは増加します。さらに、2.0 では、状態変化とコストを最小限に抑え、LP 間の統計的公平性を維持するために、ランダムサンプリングや近似アルゴリズムなどの手法も使用されます。この設計により、各 LP はいつでも流動性がどのように配分されているかを明確に確認できます。これにより、チェーンの流動性を削除または追加することを選択したときに何が起こっているのかを完全に理解することができます。

cBridge 2.0 では、LP はネイティブトークンの流動性を直接使用して、一時的な損失を回避します。 Hop プロトコルと比較して、cBridge は追加のボンダー流動性ロック要件を必要とせず、最高の流動性効率を実現します。

このセクションの上記の内容から、cBridge2.0 は SGN パブリックチェーンレベルのセキュリティに依存してクロスチェーンプロセスでのメッセージ転送を監視し、「cBridge ノードゲートウェイアービトレータとして SGN」を提供していることがわかります。ユーザーグループのさまざまなニーズを考慮した、「セルフカストディモード」と「共有流動性としてのSGN「プールマネージャー」モード」。

cBridge は、BNBChain のサイドチェーン BAS の BAS のデフォルトブリッジとして使用されます。BAS に接続されているゲームアイテムがある場合、cBridge がデフォルトで使用されます。これは、Binance の Celer テクノロジーに対する認識を反映しています。

5. その他のクロスチェーンアプリケーションシナリオ

クロスチェーンメッセージ送信プロトコルは、トークンクロスチェーン用のよく知られたクロスチェーンブリッジに適用されるだけでなく、チェーン間の他の多くの相互運用性シナリオもあります。

クロスチェーンアグリゲーター

ユーザーがより低い料金とより速い速度でクロスチェーンソリューションをフィルタリングできるようにします。このようなサービスは、defieye コミュニティによって開発された Bridge Eye、Bungee、および XY Finance によって提供されます。

クロスチェーン DeFi

-ChainHopは、ユーザーがワンクリックでArbitrumのETHをBNBチェーン上のBNBに交換できるようにサポートします。

-Solana や Avalanche などのパブリックチェーンでイーサリアムの Yearn スマートプールに参加して、収益を得ることができます。

- コミュニティ主導の DeFi 戦略マーケットプレイスである Aperture により、あらゆるブロックチェーンのユーザーがワンクリックでサポートされている DeFi 戦略にアクセスできるようになります

-SynFutures はマルチチェーンの先物取引を可能にします。

- イーサリアムのコンパウンドで資産を抵当にし、ポリゴンで DAI を融資します。

クロスチェーンDAO

- イーサリアムにおける AAVE のガバナンスの結果、AAVE クロスチェーンガバナンスブリッジを通じて、ブリッジ執行者は提案データを送信し、元のマルチシグネチャソリューションに代わる Aave ポリゴン市場を制御できる Aave イーサリアムガバナンスの実現可能性を達成します。

-AMMベースの分散型取引プロトコルであるFutureSwapは、Celer IMを通じてクロスチェーンガバナンスを完了します。

クロスチェーンNFT

-住宅ローン融資のために、イーサリアムのNFTモーゲージマーケットプレイスであるNFTfiからフローチェーン上でNBAトップショット（NFT）を送信します

-イーサリアム以外のブロックチェーン向けENSネームサービス

6. 注目すべきリスク

2022年1月8日、Vitalik Buterin氏はRedditに、マルチチェーンの将来については楽観的だが、クロスチェーンについては悲観的であると投稿した。同氏は、たとえブロックチェーンが51％攻撃されたとしても、元の証明書は影響を受けないと考えている。プロトコルのルールに基づいて、ハッシュパワーの 99% がネイティブトークンを奪おうとしても、それはできません。実行中のすべてのノードは、プロトコルのルールに従う 1% のブロックに従います。ただし、イーサリアムが51％攻撃された場合、Solana-WETH契約はイーサリアム上のロックされたトークンによって100％保証されなくなり、本来1WETHを1ETH全額と交換することはできません。

ヴィタリックはこの点で正しい。「ロック + キャスト」のクロスチェーン手法には避けられないリスクがあります。現在、クロスチェーンエコロジーはまだ段階的な市場段階にあり、クロスチェーンブリッジで接続されるブロックチェーンの数が増加するにつれて、51%攻撃によってもたらされる可能性のあるシステミックリスクも増加しています。クロスチェーンメッセージングの基盤となるプロトコルは、接続されたチェーンのセキュリティに注意を払い、コアコードを継続的に開発し、問題が発生する前に防止するメカニズムを強化する必要があります。ユーザーは、ネイティブアセットを横断できるブリッジの使用を試みる必要があります。

Vitalik氏はまた、クロスチェーンブリッジに莫大な流動性がある場合、ハッカーは莫大な経済的利益を得るために攻撃を開始する動機があると述べた。したがって、流動性プロバイダーは流動性を提供する際のリスクを評価する必要があり、ユーザーはクロスチェーンブリッジを使用した後に承認をキャンセルする習慣を身に付ける必要があります。マルチチェーンの契約には抜け穴があり、期限内に契約を解除しなかったユーザーの資産が盗まれました。

7. まとめ

2021年には、主要なパブリックチェーンが資本と開発者の建設の支援の下で互いに競争することになる。次のステップでは、各パブリックチェーンが自ら設計した仕組みに基づいて専用分野で深耕を行い、確固たる足場を築きます。マルチチェーンパターンは確立されており、逆転するのは困難です。潜在的にリスクがあるかもしれませんが、閉じたブロックチェーンを接続するクロスチェーンメッセージングプロトコルは、マルチチェーン構造において不可欠な基盤インフラです。ユーザーは優れたクロスチェーンソリューションを強く求めています。将来的には、これをベースにクロスチェーンアプリケーションが構築されることも多くなり、ブロックチェーン間の相互運用性や構成可能性など新たな驚きがもたらされると思いますので、ブロックチェーンの無限の可能性に期待しましょう。

参考記事：

ブロックチェーンブリッジ: 暗号ネットワークのネットワーク構築

https://medium.com/1kxnetwork/blockchain-bridges-5db6afac44f8

ブロックチェーン間通信プロトコル: 概要

https://ibcprotocol.org/documentation/

コスモスとは何ですか？

https://v1.cosmos.network/intro

クロスチェーンブリッジの探索

https://medium.com/momentum6/cross-chain-bridges-explored-929e6b68dcd1

重力ブリッジチェーンについて知っておくべきことすべて

https://blog.cosmos.network/gravity-is-an-essential-force-of-the-cosmos-aligning-all-planets-in-orbits-in-the-composable-b1ca17de18cc

レイヤゼロ - オムニチェーン相互運用性プロトコル