投稿者: PSE トレーディング アナリスト @Daniel Flower、PSE トレーディング

＃ 導入

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、通信ルールなどを備えた独立したエコシステムとみなすことができます。ただし、この機能によりブロックチェーンが通信不能になり、資産や情報が自由に流れることができなくなります。そこで、クロスチェーンの相互運用性という概念が生まれました。

#1. クロスチェーン相互運用性の意味と使用シナリオ

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、各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活用が最大化され、理想的には、クロスチェーン相互運用性プロトコルにより損耗をゼロに抑えることができます。

例えば：

(1) OPチェーンの資産をARBチェーン上のGMXに投入し、資金プールの厚みを増やす

(2) OPチェーンの資産をARB上のCompoundに入れて住宅ローン融資を行う

(3) NFT資産のクロスチェーン移転を実現

財務的な側面に加えて、情報の伝達も特に重要です。たとえば、重要な提案をサポートするためのクロスチェーン投票、ソーシャル dapps 間のデータ送信などです。 Defi が仮想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プロトコルが成功への唯一の道です。

#2. クロスチェーン相互運用プロトコルは 4 つのタイプに分類される

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 (最初のタイプ)

最も独創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MPC（Multi-Party-Computation）を使用しており、チェーン上にノードを配置してセキュリティ標準を確立することでトランザクションを検証するThorchainが代表的です。通常、このプロトコルにはネットワーク上に 100 ～ 250 のノード バリデータが集まりますが、この方法の欠点は、各ノードがトランザクションを検証する必要があるため、ユーザーが長時間待たされることです。さらに、ノードの運用コストはプロトコルにとって無視できず、最終的にはユーザーに転嫁されます。第二に、Thorchain は、プロジェクトのネイティブ トークン RUNE を使用して、取引ペアごとに流動性プールを設定します。資産をクロスするたびに、資産を RUNE に交換し、ターゲット チェーン資産と交換する必要があります。このモデルには、サポートする資金が多く、損耗も伴うため、長期的には、これはクロスチェーン プロトコルにとって最適なソリューションではありません**。ヒント: Thorchain はコードの脆弱性 (システムは偽の ETH シンボルを本物の ETH シンボルとして扱う) が原因で攻撃されており、検証方法のセキュリティとは何の関係もありません。

2.1.2 改善点

この現象に基づく変更: ワームホールは、トランザクションの信頼性を検証するために 19 個のバリデーターを選択します。これらのバリデーターには、Jump crypto などのよく知られたノード バリデーターが含まれます。これらの検証者は、ETH、OP、その他のネットワーク上で検証業務を同時に実行しますが、この方法は集中化しすぎるリスクがあります。著者は、完全な分散化が必ずしも最良の選択であるとは限らないと考えています。コストを削減するには、最終プロジェクトで大規模な使用を実現し、経済的利益を最大化する必要があります。ヒント: ワームホールはコントラクトの抜け穴により攻撃されました。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、それ自体の検証セキュリティとは何の関係もありません。

他のクロスチェーン プロトコルと比較すると、Axelar は POS に基づくパブリック 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、検証のために自身のメイン ネットワークに送信し、完了後にターゲット チェーンに送信します。 **検証コストはセキュリティに反比例することに注意してください。検証情報の数が増加すると、検証に参加してネットワークの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が、理論的にはノードの上限はなく、ノード数の増加により転送コストが増加します。将来的にはこのジレンマ。 **

2.2 楽観的検証 (2 番目のタイプ)

OP の成功は、現在の安全性、信頼性、低コスト、速度の利点が楽観的に検証されたことを表しています。したがって、Synapse などのクロスチェーン プロトコルもこの検証モードを採用しています。しかし、Synapse では資産の交換に Lock/Mint 方式を採用しているため、ハッカーによる攻撃を受ける危険性があり、その理由については 2.3.1 で説明します。 また、楽観的検証は現在のニーズのみを満たすことができ、将来的には速度とコストの利点を維持しながら、より安全で信頼性の高い検証方法が必要となります。ここで、著者は楽観的検証に代わる二重検証を導入します。

2.3 2要素認証（3番目のタイプ）

市場で最も人気のある 2 要素認証プロトコルは、Layerzero と Chainlink です。結論から先にお話しますと、二重検証は現在のクロスチェーンプロトコルの分野で最も発展の見込みがあり、安全性、速度、応答時間の点で他のプロトコルよりも優れていると筆者は考えています。

（1）レイヤーゼロ

Layerzero のイノベーションの 1 つは、各チェーンに超軽量ノードを展開して、検証のためにオフチェーンのリレーラーと Oracle (Chainlink が提供) にデータを送信することです。最初のプロトコルと比較して、重いコンピューティング タスクが回避されます。 Oracle がブロックヘッダー情報を生成し、Relayer がトランザクションの信頼性を検証し、両者にエラーがない場合にのみ、トランザクションが解放されます。 **両方とも独立した操作であることを強調しておく必要があります。ハッカーが Relayer と Oracle を同時に制御した場合にのみ、資産が盗まれます。楽観的な検証と比較して、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。 **

コストとセキュリティの利点: 著者は Stargate を使用して実験を行いました (Layerzero テクノロジーを使用)

1. OP から ARB まで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 まで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 までのトランザクション完了には 1 分 30 秒かかります — $11.42

要約すると、2 要素認証モデルは絶対的な主導的地位にあります。

（2）金網

DON をコミットすると、トランザクション情報が収集されます。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 ツリーを再形成し、それをコミット 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」された後、トランザクションが送信されます実行に DON を使用することも、その逆も同様です。注: ARM は独立したシステムです。 **Chainlink が使用するテクノロジーは Layerzero の原理と 90% 似ており、どちらも「情報収集 + 情報検証 (各トランザクションの検証)」というモデルを採用しています。 **

Chainlink が現在サポートしているプロジェクトは、Synthetix (sUSD のクロスチェーン転送) と Aave (クロスチェーン ガバナンス投票) です。セキュリティの観点から見ると、ARM と DON の使用は 2 つのシステムに属しますが、どちらも Chainlink 自体によって制御されており、自己盗難の対象となる可能性があります。さらに、同じテクノロジーを使用して、Chainlink は、このサービスを使用してバンドルを実現するために、綿密な協力を得ていくつかの古いプロジェクトを誘致します。そして、Layerzero はいくつかの新しいプロジェクトを導入するよう誘致するでしょう**が、サポートされるネットワークとエコシステムの観点から見ると、Layerzero の方が優れています。 **さらに、一般にプロジェクト関係者は、人気のあるエコシステムに製品を展開することも望んでいます。

2.3.1Layerzero 不可能な三角形

セキュリティ: チェーン間で資産を転送するには 4 つの方法があります

1. ロック/ミント: クロスチェーン プロトコルは各ネットワークに資金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 を転送したい場合、チェーン A の ETH をロックしてから、同量の ETH をミントする必要があります。チェーン B. 、チェーン B からチェーン A に戻るときに、wETH が破壊され、チェーン A の ETH のロックが解除されます。このリスクは、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す。ロックの量が十分な規模であれば、ハッカーは間違いなく資本プールを攻撃することを選択します。

**2) バーン/ミント: トークンは OFT (Omnichain Fungible Token) の形式で鋳造され、一定量のトークンをソース チェーンでバーンし、対応する量のトークンを B チェーン ミントで発行できます。多すぎることによる攻撃のリスクは理論的には安全であり、トークンの発行時に OFT モデルが選択されるのが一般的であり、これは DAPP 間の循環に役立ちます。古いプロジェクトでもトークンをOFTに変更することは可能ですが、変更後の他のdappsのネイティブトークンをどうするかなど多くの関係者の利害が関わるため実現が難しく、新規プロジェクトのみが採用可能ですこのモデル。要するに、古いプロジェクトはリスクを取る必要がなく、既存の路線に従って開発すれば良いので、安全性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、一定量のトークンを保管するために両方のチェーンに資金プールを確立します。ユーザーがクロスチェーンする場合、ユーザーはAチェーンの資本プールに資産を預け、BチェーンはBチェーンの資本プールから対応する金額を引き出してユーザーに送信します。プラス1回、減算1回で、いつでも入出金可能で、安全率が高いです。

4. 中間トークン: たとえば、2.1 Thorchain は磨耗を引き起こし、待ち時間が長すぎます。

現在、アトミック スワップが最も広く使用されていますが、将来的にクロスチェーンの摩耗ゼロを実現し、セキュリティを維持するには、書き込み/ミント モードに近づける必要があります。古いプロジェクトが Layerzero の使用を懸念している理由の 1 つは、オラクル マシンの価格操作です。オラクル マシンが攻撃されるケースは数多くあります。この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態度を選択します。

監査：LayerzeroのRelayerとEndpointの検証パラメータはプロジェクト当事者自身が設定するものであり、プロジェクト当事者による悪意のある操作が行われるリスクがあるため、特に監査が厳しく、Layerzeroのプロジェクトがあまりサークルから外れていない。 。 **監査を諦めて古いプロジェクトに Layerzero を使用させる場合、セキュリティは保証されません。セキュリティを選択した場合、新しいプロジェクトが監査に合格するのは特に困難になります。 **これにより、Layerzero の開発にはまだ時間がかかります。

2.4 モジュラークロスチェーンプロトコル (AMB 検証、4 番目のタイプ)

Connext はモジュール型のクロスチェーン相互運用性プロトコルであり、モジュール構造はハブアンドスポークであり、チェーン A とチェーン B の検証は、AMB (任意メッセージ ブリッジ、任意メッセージ ブリッジ) に引き渡されます。それぞれのチェーン - スポークはチェーン A&B、生成されたマークル ツリー証明書は ETH メイン ネットワークに保存され、ETH はハブです。

このプロトコルは、ETH ネットワークのセキュリティを信じており、共有セキュリティの原則を使用しているため、最高レベルのセキュリティを備えています。Layerzero テクノロジーを使用する場合、信頼しなければならないのはプロジェクト自体であり、理論的にはプロジェクト自体が安全です。 -二重検証と呼ばれます。 **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の問題がある可能性があり、将来の傾向は ZKP または二重検証モデルに向かうでしょう。一方、ネイティブ トークン間のセキュリティ検証の場合、各チェーンは検証に独自の AMB モジュールを使用するため、これらの検証の送信時間は一貫していない可能性があります。公式 AMB は通常、検証に時間がかかり、検証が完了するまでに最大 4 時間、またはそれ以上待たなければならない場合もあります。これにより、全体的な経済的利益と広範な使用の観点から、Connext プロトコルの規模が制限される可能性があります。 **

3.ZKP クロスチェーン相互運用性プロトコル

既存のクロスチェーン プロトコル間の競争はすでに非常に熾烈を極めており、多くのプロジェクト関係者が ZKP に注目しており、ZK ロールアップの概念を維持したいと考えており、ZKrelayer や ZKlight エンドポイントなどのテクノロジーを使用して最高のセキュリティに重点を置いています。しかし、著者は今後 5 年から 10 年以内に ZKP をクロスチェーン分野に適用するには時期尚早であり、以下の理由により既存のクロスチェーン プロトコルと競合するのは困難になると考えています。

(1) 生成にかかる時間とコストが高すぎることの証明。ゼロ知識証明には ZK STARK と ZK SNARK があり、前者は大きな証明を生成するが時間がかかり、後者は小さな証明を生成するが時間がかかります（証明が大きくなるほどコストが高くなります）。クロスチェーンのコストが高すぎる場合、このソリューションを選択するユーザーはいないため、ほとんどの ZKP クロスチェーンは ZK SNARK を選択します。では、長すぎる時間の問題を解決するにはどうすればよいでしょうか?一部のプロトコルは、OP のモデルに似た「ファスト トラック」を追加することを選択します。最初にトランザクションを渡し、次にそれを検証します。その場合、これは厳密な意味での ZKP ではなく、OP Plus バージョンに属します。

(2) 高品質の機器要件。 ZKPは設備要件が高く、大量のデータの計算や性能サポートが必要となるため、大規模に利用すると計算能力が不足し、インフラの購入に多額の費用がかかるプロトコルとなります。現時点では経済効果はありません。

(3) 技術的な反復の不確実性。いくつかの既存のクロスチェーンプロトコルの中で、二重検証方式の安全性はすでに現在のセキュリティニーズを満たすのに十分に高いため、現時点では ZKP は必要ないように見えますが、将来の技術の反復によってこの状況が変わる可能性があります。 20 年前に三線都市に高架高速道路を建設する必要があったのと同様に、短期的にはその必要はないかもしれません**が、長期的には ZKP がクロスチェーン分野の開発の基礎となる可能性があります。 **したがって、まだ ZKP の時期ではありませんが、テクノロジーの開発速度は予測できないため、チームは研究と探索を継続し、注意を払い続ける必要があります。

#4. まとめと考え方

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とって重要です。さまざまなクロスチェーン プロトコルの中でも、2 要素検証モデルはセキュリティ、コスト、速度の点で優れたパフォーマンスを発揮しており、業界の 2 つのリーダー、Layerzero と Chainlink において特に優れています。両者の技術的な実装は基本的に同じですが、Layerzero の方が環境に優しい構築が豊富であるため、現時点ではより競争上の優位性があります。ただし、セキュリティと監査メカニズムのせいで、Layerzero のエコロジカルな開発は遅れていますが、将来的にはさらに多くの開発の機会があると考えられています。 ZKP クロスチェーン については、現状の実用化はまだ遠いですが、開発の方向性はこの方向に進むことが予想されており、今後も注目していきたいと思います。

著者はLayerzeroとクロスチェーン分野について楽観的な見方をしているが、潜在的な問題もいくつか提起している。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) に属し、主に資産転送と情報転送 (ソーシャル、ガバナンスなど) に使用されます。 **著者は、本当の意味で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、アセットが実際に別のチェーン (バーン/ミント) にクロスすることを意味すると考えています。既存の古いプロジェクトをすべて転覆し、新しいプロジェクトに置き換える必要があり、トークンの発行は OFT モデルですが、実現するのは非常に難しく、移行には長い時間がかかります。 **

実際、誰もが依然として「サードパーティ」に依存した世界に住んでおり、その鎖は依然として閉じられています。 情報伝送の点では、各チェーンはメッセージ伝送のためにトランスポート層に依存できますが、現在の需要は大きくありません。たとえば、Lens と Cyber 間のメッセージ伝送にはクロスチェーンが必要ですが、最初に「ソーシャル分野とは何ですか? 規模の発展にはまだ問題があります。第二に、ほとんどの dapps が Lens エコシステムにデプロイされ、dapps 自体が自由に通信できるのであれば、クロスチェーンは必要ありません。クロスチェーンは必要ありません。」 - チェーンは競争の激しい環境でのみ十分な大きさになります。

ここから、レイヤー 2 スーパーチェーンに対する新たな脅威のトピックが拡張され、たとえば、OP スーパーチェーンの成功により、より多くのレイヤー 2 が同様のテクノロジーを使用して構築できるようになり、(資産を) シームレスに接続できるようになります。将来的にブロックチェーンが成功すると、OP やその他のロールアップはあまりにも多くのユーザーやトランザクションを処理できなくなり、より多くのレイヤー 2 が生成されることになります。ここでのシームレスな接続の本質は、決済層を共有することです。このように、** 資産の移転には第三者を経由する必要はありませんが、取引データは同じ決済層から取得され、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 プロトコルが最も望んでいることは、OP、ARB、ZKsync、Starnet が互いに競合し、高低の間に明らかな違いがなく、クロスチェーンが相互間の転送を満たすことができるようにすることです。これらのチェーン エコロジーがそうでない場合、特定のレイヤー 2 がシェアの 80% を占めている場合、チェーンを横断する必要はありません。ただし、将来についてはまだ変動要素が多く、これはあくまで筆者の懸念であり、いずれ決定されるだろう。