Cosmosのクロスチェーン通信実現メカニズムと具体的な製品の詳細解説

出典：Interchainブログ

元記事：《Welcome to the IBC gang, let's talk》

翻訳：ビスケット、チェーンキャッチャー

2020年の暗号ストーリーのテーマはDeFiとコンポーザブルファイナンスシステムに関するものであり、2021年の物語の主軸はさまざまなパブリックチェーン間の相互運用性が急速に発展していることです。2016年にCosmosのホワイトペーパーは先見の明を示し、各パブリックチェーンが自らの価値を体現し、資産が自由にクロスチェーンできることを、Cosmosのホワイトペーパーと実際の開発の核心部分としました。

Tendermintコア、クロスチェーン通信プロトコル（IBC）、Cosmos SDK、Cosmos Hubはすべてクロスチェーンを基に設計されています：相互運用性を第一原則としています。多様なエコシステムの中で、IBCは異なるパブリックチェーンが共通の言語を見つけることを可能にし、IBCの最新機能------クロスチェーンアカウントは、一つのチェーンが別のチェーンにメッセージを送信でき、同時に受領確認を受け取ることができます。

IBC とクロスチェーン通信の概要

クロスチェーン相互運用性の安全性は、その最も弱いリンクに依存し、異種チェーン間の通信のクロスチェーンソリューションは分散型の第三者プロトコルに依存しています。

相互運用性プロトコルの設計目的は、二つのエコシステム間で伝達される価値を検証することです。取引の安全性に対する信頼は、プロトコル上の検証者------信頼できる第三者の検証者、資産に委託されます。このような設計はオラクルやクロスチェーンブリッジに適していますが、すべてのクロスチェーンシナリオにおいて、このような相互作用モデルはあまり安全ではありません。

IBCの設計は信頼不要です。まずネットワークの相互作用を開始し（TCP/IP接続を模擬）、次に接続したい二つのチェーン間で確認を行います。取引を確認するために、Aチェーンのルールは直接BチェーンのIBCクライアントにエンコードされ、これらのルールに基づいて状態検証が行われます。たとえば、Cosmos SDKのibc-go実装はTendermint軽量クライアントを使用しており、ブロックのMerkle証明を検証することでIBC取引のもう一方のチェーンの状態を確認し、取引に関連するヘッダーと取引相手チェーンの最新の合意状態を関連付けます。

図表はAditya Sripalからのものです

この技術は、リレー運営者のネットワークのデータパケットを即時に検証し、IBCが高い安全性と許可不要の性能を維持することを保証します------どのチェーンでもIBCクライアントとリレーを設定し、他のネットワークに接続できます。さらに重要なのは、Cosmos-SDKチェーン以外の任意のチェーンがIBCを通じて接続でき、Interchain（IBCエコシステム）に参加できることです。

IBCプロトコルは二つの異なる層で構成されています：伝送層は、伝送、認証、順序付けを行い、チェーン間で安全な接続を確立しデータパケットを検証します。そしてアプリケーション層は、これらのデータパケットを誰がパッケージ化して送信し、解析するべきかを正確に定義します。

人々が相互運用プロトコルについて話すとき、通常は伝送層を指しますが、IBCはこの層に最も安全な設計を提供します。IBCの巨大な潜在能力は、伝送層を最適化するだけでなく、アプリケーション層も最適化できることにあります：信頼不要で汎用的な伝送層があり、多様で革新的なアプリケーションをサポートするプログラムがこの層にクロスチェーン同期取引検証、オラクルデータなどを展開できます。

アプリケーション層が直面する課題は、資産をAチェーンからBチェーンに移動させる方法と、チェーン間で資産が何であるかを理解する方法です。IBCアプリケーション層プロトコル標準とIBCトークンモジュールの伝送、オラクルデータ、2022年第2四半期に完成したクロスチェーンNFT伝送およびIBCクエリ標準がこの問題を解決しました。資産がすでに移転されているので、次に何をすべきか？IBCの答えはクロスチェーンアカウントです。

クロスチェーンアカウントとコンポーザビリティクロスチェーン

クロスチェーンアカウントはクロスチェーン取引においてコンポーザビリティを実現し、これによりチェーンはデータを交換するだけでなく、状態を書き込むことも可能になります。これにより、ユーザーは資産の移動に伴い、さまざまなインターフェースを選択する必要がなくなります。

コンポーザブルシステムは、さまざまなコンポーネントをデカップリングし、より大きなシステムのモジュールとして再構成します。高度にコンポーザブルなシステムでは、各コンポーネントが革新と最適化を行うことができます。コンポーザビリティは全体が部分の合計を超えることを可能にします。IBCでコンポーザビリティを有効にすることは、全体のクロスチェーンシステムをアップグレードすることなく、さまざまな革新的なアプリケーションを展開できることを意味し、よりスケーラブルです。これは、低レベルのコンポーネントを作成、最適化し、それを共有インフラストラクチャに構築することを可能にすることで実現されます。このインフラストラクチャは状態を持ち、許可不要であり、情報の伝達とアクセス可能性を通じて価値を生み出します。

クロスチェーンアカウント取引

クロスチェーンアカウント取引は、IBC取引にパッケージ化されたターゲットブロックです。受取人（Bチェーン）が取引をどのように処理するかは、受取人自身のロジックによって決まります。取引の種類に関係なく、クロスチェーンアカウントを使用して取引コードを渡すことが許可されています。特定のアプリケーションチェーンは、非常に便利にそれらのコンポーザブルモジュールを移植できます------ビジネスモデルは元のチェーンから一つのチェーンに移動し、再びクロスチェーンに戻ります。これは、特定のクロスチェーンアカウントのチャネルを介して実現されます。

クロスチェーンアカウントは、二つのチェーンからのオンチェーンガバナンスを受け入れることができます。これらは取引メッセージをエンコードし、Ethereumの委任呼び出しでエンコードされた関数のように、送信者（Aチェーン）が受取人（Bチェーン）で実行するのではなく、実行されるものです。非常に簡単に言えば、クロスチェーンアカウント取引は、受取人に次に何をすべきかを伝える手紙が箱に入っていると理解できます。

クロスチェーンアカウントが迅速なクロスチェーンを実現する方法

理論的には、新しいIBCアプリケーション標準を作成することで、類似の取引プロセスを実現できます。たとえば、流動性プールに関連する機能を持つIBCの新しい標準があれば、各送信者と受信者はIBC伝送層ポートを介してデータパケットを対応するメッセージタイプに解析し、取引を実行できるようになります。

しかし、設計された標準は全エコシステムを見据えており、IBC標準の背後にある技術委員会はシステム設計の反復とスケーラビリティを考慮しなければなりません。したがって、安全な標準を開発するには多くの時間とリソースが必要です。現実には、クロスチェーンエコシステムの新しいIBCアプリケーション層標準を開発することは非常に困難であり、最終目標から逸脱しやすいです。アプリケーション層の革新をコア伝送層の開発と密接に結びつけることは、アプリケーション標準に不必要な遅延をもたらし、クロスチェーン価値の創造を妨げることになります。

図表はJosh Leeのブログからのものです

拡張部分

以下に、クロスチェーンアカウントの発展を先導し、クロスチェーンネイティブ製品の未来を切り開くいくつかの実際の製品の例を示します：

Cosmos Hub とHub-as-Fund

Cosmos HubはIBCエコシステムの非常に重要な部分であり、IBCを含むCosmos技術スタック全体の開発を資金提供しているだけでなく、最も安全なバリデーターでもあります。これは、今後登場するHub Interchain Services製品（Interchain Securityなど）の基盤です。現在、新しい提案が進行中であり、Hub上で別の価値あるクロスチェーンサービスを提供する予定です。バインディングメカニズムを使用して、ガバナンストークンを割引価格で提供し、ガバナンスが選定した資産を提供するユーザーに販売します。Cosmos Hubはオープンな注文書を提供し、すべてのトレーダーが使用できます。

ガバナンスコミュニティは資産リストと価格を設定し、クロスチェーンアカウントを介してこれらの資産を展開することで、担保をサポートしたり、流動性を提供したり、貸出プロトコルに資産を展開したりします。たとえば、Cosmos HubはOsmosis OSMO/ATOM GAMM流動性証明書を1株あたり1.25個のATOMの価格で購入することを決定できます。ユーザーがこの注文を埋めると、そのモジュールはクロスチェーンアカウントを使用してこれらの資金をステーキングし、報酬をATOMステーキング者に返します。

このプロトコルによる価値の制御モデルは、二つの重要な影響をもたらす可能性があります。まず、ATOMの価値をIBCネットワークの価値とより明確に結びつけることができ、IBCネットワークはその資金提供の下に構築された技術です。最も流動性の高い取引ペアとして、ATOMの価値はInterchainと共に成長します。これは、Interchainの継続的なエアドロップとATOMが強力な流動性を提供する結果です。ATOMにInterchainをコーディングすることは、ATOMの評価モデルの新たな進化となるでしょう。この価値の成長を補完するために、プロトコルによって制御された流動性はATOMに価格の下限を提供し、ATOMの価値をさらに高めます。

さらに、プロトコルによって制御された価値は、Hubがクロスチェーンアカウントを「Hub-as-Fund」として使用する一つの方法に過ぎません。これはATOMがIBCエコシステムで果たす役割の重要な進化です。Hubは大規模なATOM保有者として、コミュニティプールの金庫を利用してさまざまなガバナンス活動に参加し、自らの地位を体現するより直接的な方法です。

Sommelier プロトコルと流動性

Sommelier ProtocolはEthereumとCosmos上の流動性を最適化するサービスを提供しており、Sommelierを使用して複雑な取引戦略を作成し、実行してポートフォリオを再バランスし、管理します。これにより、信頼できる仲介者なしで行うことができます。これらの自動化取引は流動性提供者にとって、流動性を最も効果的に管理するための強力なツールを提供します。

現在、Sommelierは非管理型の双方向ブリッジを使用してEthereumに流動性を提供し、Ethereum上に展開されたスマートコントラクトを使用してこれらの取引を実行しています。Sommelier ProtocolとOsmosis（IBCエコシステム内の主要な分散型取引所）との類似の設定は、Osmosis上にSommelier Cellarsモジュールを展開する必要があり、これには各チェーンのフルチェーンアップグレードが必要で、アップグレード後にモジュール開発が可能になります。

クロスチェーンアカウントの統合により、任意の側のクロスチェーンアカウント間でCellars情報を簡単に送受信し、これらのメッセージを実行して流動性プールの流動性を再バランスまたは再投資することができます。Cellars機能の展開と拡張は許可不要であり、非常に大きな効率を向上させます。

未来の発展方向はどこに？

Interchain Accountsは現在全面的にレビューされており、公式リリース候補版をrepoで見つけることができます！Chainapsis（特にTony YunとJosh Leeの規範への初期貢献）、Informal Systems、Ethan Freyの投入とサポートがなければ、このバージョンをこれほど効率的にリリースすることは不可能でした。心から感謝と称賛を申し上げます。

IBC取引モジュールのミドルウェアモジュールの作業を完成させることに加えて、現在新しいクロスチェーン標準の研究を開始しています。この標準は現在作業部会形式を採用しており、クロスチェーン取引の技術基盤を築くことになります。クロスIBCエコシステムのチェーンクエリは、ユーザーが別のチェーンからの状態を検証し、操作を変更する能力を持つことを可能にし、公開されたRPCエンドポイントをクエリしたり、自分でノードを運営したりする必要がなくなります。この標準や他の今後登場するIBC標準に関する議論に参加し、成長するIBCアプリケーションレベルモジュールに貢献することを歓迎します。

この記事はIBCエコシステムで進行中の作業のほんの一部を説明したものですが、少なくとも読者にクロスチェーンの未来についての小さな理解を提供できればと思います。これがインスピレーションを与えることを願っています：豊かで多様で、まだ計画されていない全チェーンエコシステムが、クロスチェーンの地図を構成することになります。