Hop、Connext、Nomadを例に挙げて、Trustlessブリッジが資金の利用効率をどのように最適化するかを詳しく解説します。

著者：Hakeen、Marina、Evelyn、W3.Hitchhiker
原文タイトル：《Trustlessブリッジ：相互運用性の危機を解決し、流動資金の利用効率を最適化する》

マルチチェーン時代の到来に伴い、ブロックチェーンネットワークの相互運用性に対する要求が高まっており、2021年からクロスチェーンブリッジは爆発的な成長を見せています。クロスチェーンブリッジは「情報」を伝達することができ、ここでの情報は資産だけでなく、スマートコントラクトの呼び出し、身分証明、状態の相互作用なども含まれます。2022年4月末までに、暗号の世界には65以上のクロスチェーンブリッジが登場しました。

クロスチェーンブリッジは流動性不足の問題をうまく解決できます。クロスチェーンブリッジは資産の引き渡しにおいて重要な役割を果たすだけでなく、基盤となるパブリックチェーンの性能不足の問題も解決できます。現在のイーサリアムLayer 2は、取引のスループットをレイヤーからオフチェーンシステムに移行するのを助け、全体のプロセスはブリッジを通じて資金を保管し、レイヤーの膨大な取引量の圧力を解放します。しかし、このようなブリッジには一定の欠点もあり、主チェーンから独立したブロックチェーンネットワークとして、大多数は自らの安全モデルにのみ焦点を当てているため、一定の安全リスクを抱えています。

理想的なクロスチェーンブリッジは、クロスチェーン環境の高度な透明性と改ざん防止を保証しつつ、資産などの情報の相互作用を満たし、極めて高い安全保障を持ち、各パブリックチェーンのプロトコル、アプリケーション、取引などのカテゴリの合意においてより高い性能を達成することができます。このようなモデルで発展していくことで、クロスチェーンブリッジの「ミドルウェア」としての役割が市場に認められ、より高頻度で使用されるようになり、業界の発展も無差別なクロスチェーン相互作用の時代に入ることができるでしょう。

本稿では、主に資産クロスチェーンブリッジの安全性に基づき、誰が検証システムを担っているかに応じて分類し、最近注目を集めている3つのTrustlessクロスチェーンブリッジを選び、それぞれの運用原理、チーム、投資・資金調達、費用などをまとめて、長所と短所を明らかにします。

一、クロスチェーンブリッジの分類

安全性と迅速性はクロスチェーンブリッジの最優先事項です。市場にあるLayer 2クロスチェーンブリッジは主にイーサリアム上に構築されているため、資金をLayer 2に置くと、資金は依然としてイーサリアムの検証者によって保護されます。もし私たちがArbitrum上の資産をクロスチェーンブリッジを通じてOptimismに移動させると、ArbitrumとOptimism自体もイーサリアムによって安全が保証されます。イーサリアム上の検証者は、イーサリアムの強力な合意基盤が極めて高い安全性を提供しますが、ブリッジプロトコルは外部の検証者のグループを採用しており、資金はもはやイーサリアムによって保護されず、ブリッジの検証者によって保護されます。木桶の原理に従い、安全性を決定するのはその最も脆弱な部分です。

したがって、誰が検証システムを担っているかに基づいて、以下の3つのカテゴリに分けることができます：

1、ネイティブ検証

これは、ターゲットチェーンの仮想マシン内でソースチェーンの軽量クライアントを実行することで検証を完了します。

例：IBC、BTC Relay、Near Rainbow Bridge、Polkadot SnowBridge、LayerZero、Movr、Optics、Gravity Bridgeなど。

2、外部検証

このタイプの検証方法には、1つまたは1組の検証者が含まれ、検証者はソースチェーンの特定のアドレスを監視する必要があります。ユーザーは資産をソースチェーン上の特定のアドレスに送信してロックし、第三者の検証者がこれらの情報を検証し、合意に達する必要があります。合意が成立すると、ターゲットチェーン上に対応する資産が生成されます。

このタイプのクロスチェーンブリッジには、Synapse、Thorchain、Anyswap、PolyNetwork、WBTC、WormHole、Qredo、Roninなどが含まれます。

このタイプの検証者には主に2種類があります：

1つは管理主体を持つものです。移転された資産は管理者によって保管され、これには管理者への完全な信頼が必要です。このモデルは完全にブリッジ運営者自身の信頼性に依存します。本質的に、彼らはユーザーのネイティブ資産を持ち去ることができ、クロスチェーン資産は価値を失います。例えば、wBTCの管理者がwBTCの価値を支えるすべてのBTCを持ち去った場合、wBTCは無価値になりますが、この確率は非常に低いです。

もう1つは一組の検証者です。検証者になるためには、悪事を防ぐために資産をバインドする必要があります。バインドされた資産は2つのカテゴリに分けることができます。1つは対応するクロスチェーン資産をバインドすることです。例えば、BTCまたはETHのクロスチェーンを実現するために、検証者はBTCまたはETHをバインドする必要があります。もう1つは、トークン資産を自分のプロトコルにバインドすることです。例えば、ThorchainはRUNEをバインドし、Synapseは将来的に自分のトークンSYNをバインドする計画を立てています。このモデルでは、ブリッジ参加者がユーザーの資金を盗む機会がありますが、「ゲーム」メカニズム（つまり、自分の資金をステークし、資金を盗むことに対する罰則メカニズムが存在する）によって、彼らはそうすることはないはずです。

以下で言及するローカル検証プロトコルは、複雑なマルチパーティ検証問題をよりシンプルな2者間の相互作用に変換し、各当事者が相手方のみを検証することができます。経済的に対立している限り、このモデルは有効です------つまり、両者が共謀してより広範なチェーンから資金を取得することはできません。

3、ローカル検証

ローカル検証は部分的な検証モデルであり、ピアツーピア流動性ネットワークです。各ノード自体が「ルーター」であり、ルーターはターゲットチェーンの原始資産を提供し、派生資産ではありません。さらに、ロックと紛争解決メカニズムを通じて、ルーターはユーザーの資金を引き出すことができません。

このようなモデルには、Hop、Connext、Celer、Liqualityなどが含まれ、このピアツーピアモデルは安全性、コスト、速度、多チェーン接続の拡張性において比較的良好なパフォーマンスを示します。

各検証システムの長所と短所の比較

4、まとめ

外部検証モデルを用いたクロスチェーンブリッジは、速度が速く、コストが低く、データ伝送が汎用的で、多チェーン接続が容易で、ユーザー体験が良好などの利点がありますが、このモデルの潜在的な欠点はその安全性です。外部参加者の役割が導入されるため、ユーザーの安全はソースチェーンまたはターゲットチェーンの安全性だけでなく、ブリッジの安全性にも依存します。クロスチェーンで資産を移転する過程で、ブリッジが安全でない場合、資産はリスクにさらされます。

ネイティブ検証モデルは、信頼を必要としないクロスチェーンブリッジであり、第三者の検証者による潜在的な安全性のトレードオフがありません。さまざまな汎用データを伝送することができます。クロスチェーンブリッジの安全性はブロックチェーン自体の安全性に関連しています。ユーザーの財務安全はブリッジ自体の影響を受けません。安全性の問題があれば、それはチェーン自体の問題です。同時に、資産をステークする必要がなく（資金効率が高い）、このモデルは十分な活動が欠けており、多チェーン接続も不足しています。任意の2つのチェーン間で、開発者はソースチェーンとターゲットチェーンの両方に新しい軽量クライアントスマートコントラクトを開発およびデプロイする必要があります。さらに、速度が遅く、コストが高いという欠点もあります。

ローカル検証モデルは流動ネットワークのモデルを使用しています。ローカル検証を使用し、グローバル検証を必要としないため、速度が速く、コストが低くなります。相対的に、資金効率は外部検証モデルより高く、ネイティブ検証モデルより低いです。同時に、ピアツーピア流動性ネットワークのスループットも大きくなります。当然ながら、これにも欠点があります。情報伝送に限界があり、普遍的な情報伝送を実現できません。

二、発展のトレンド

異なるモデルのクロスチェーンブリッジは、異なるトレードオフの重点があります。したがって、異なる段階で、ユーザーの速度、コスト、汎用性、安全性などの異なるニーズに応じて、異なるモデルのクロスチェーンブリッジは異なる段階で異なる効果を達成する可能性があります。初期段階では、外部検証モデルとローカル検証モデルは、コストと速度の経験的優位性により、より迅速な開発速度を得る可能性があります。安全性への関心が高まり、技術が発展するにつれて、ネイティブ検証モデルも後に徐々に発展する可能性があります。

時間が経つにつれて、一部のクロスチェーンブリッジが徐々に優位に立ち、クロスチェーンブリッジ市場の主要な参加者となるでしょう。Layer 2の継続的な発展に伴い、クロスチェーンブリッジは未来のマルチチェーン時代の重要な構成要素となるでしょう。

三、いくつかのクロスチェーンブリッジを挙げる

1、Hopプロトコル

• 運用原理

roll upとroll upの移転

Arbitrum公式が発行したETHをAMMを通じてhETHに移転し、その後ブリッジコントラクトを通じてArbitrumチェーン上のhETHをロックし、別のブリッジでhETHを発行し、Op上にデプロイされたAMMを通じてOp公式が発行したETHに変換します。

この過程ではLayer 1との相互作用は必要ありません。

ユーザーはHopプロトコルを通じてOpチェーン上でETHの引き換えリクエストを送信し、HopプロトコルはBounderに通知します。Bounderは資産を前払いすることを確認し、Layer 1上でユーザーにETHを送信し、ユーザーは即座に受け取り、チャレンジ期間が終了し、BounderはLayer 1から引き出したETHを得ます。

この時、Layer 1との相互作用が必要で、Bounderは競争があるため、自分でガス代を支払う必要があり、コストを抑えるために複数の取引を1つにまとめるため、相互作用に必要な時間は不定です。

Hopプロトコルには3つの重要な役割があります：

1. AMM：自動化されたマーケットメイカーとして、異なるクロスチェーンに流動性を提供します。
2. ブリッジコントラクト：ネットワークの移転を担当し、流動性を提供します。
3. Bounder：チャレンジ期間のあるチェーンに対して前払いを行います。

• 費用

注：この表のデータはイーサリアムが$2650の時の試算であり、費用はイーサリアムのガス代の変動に応じて変わります。試算の時間が異なるため、ネットワークの混雑状況によって結果が大きく変動することがありますので、参考程度にご覧ください。

• チーム状況

Shane Fontaine：イーサリアム開発者、Authereum共同創設者であり、ロサンゼルス地域のイーサリアムミートアップの主催者です。彼はCoinCircleのチーフ暗号開発者であり、Level Kの開発に参加し、UNIKOINやSynapse Capitalの技術顧問を務めた経験があります。Solidity言語で多くのスマートコントラクトコードを作成しました。

Lito Coen：Crypto Testersの創設者で、Hop Protocolでビジネス成長を担当しています。彼はWeb3分野で10以上のプロジェクトに投資しています。以前はSatoshiPayのビジネス開発マネージャーを務めていました。

Christopher Whinfrey：Authereum共同創設者で、分散型アプリケーションの開発者であり、以前はLevel Kの創設者でした。

• 投資・資金調達

資金調達情報は不明ですが、現在のところ1confirmation、6th man ventures、infinite capitalなどの投資者が公開されています。

2、Connext

• 運用原理

オークション：ユーザーと流動性提供者がペアを組み、流動性提供者が送金のための流動性を提供します。Op上でDAIをロックし、Arbitrum上でDAIを提供します。

準備：この段階では、双方が資金をロックして送金を行います------送信チェーンのユーザーと受信チェーンのルーターです。

履行：この段階では、双方が資金を解除して送金を行います。ユーザーは受信チェーン上の資金を解除するために署名を提供し、流動性提供者は同じ署名を使用して送信チェーン上の資金を解除します。

• 具体的なプロセス

1. senderがNATSメッセージネットワークに取引リクエストをブロードキャストします。
2. routerがネットワークを監視し、見積もりを行い、ネットワークが自動的に低コストのrouterを選択します。
3. senderとrouterがペアを組みます。
4. senderが資産と見積もり情報をnxtpコントラクトに送信し、コントラクトが取引準備完了信号をブロードキャストします。
5. routerがnxtpに送金準備を送信します。
6. senderが資金提供に必要な情報と署名をrelayerに送信し、relayerが送金取引を受信チェーンのnxtpコントラクトに送信するのを支援します。
7. routerがnxtpコントラクトからローカル署名を取得し、routerがアドレスに資金を提供します。
8. userが別のチェーンで資産を取得し、署名します。
9. routerが署名メッセージを取得し、senderチェーンのnxtpコントラクトから前払い資産を取得します。

• 運用費用

注：この表のデータはイーサリアムが$2650の時の試算であり、費用はイーサリアムのガス代の変動に応じて変わります。試算の時間が異なるため、ネットワークの混雑状況によって結果が大きく変動することがありますので、参考程度にご覧ください。

• チーム

Arjun Bhuptani：創設者、アメリカのコルゲート大学（名門リベラルアーツカレッジ）、Moloch daoの共同創設者。

Layne Haber：最高執行責任者、アメリカのカリフォルニア大学ロサンゼルス校、2つのスタートアップのCEO。

Rahul Sethuram：最高技術責任者、カリフォルニア大学サンタクルーズ校、以前はNASAの研究助手、TESLAのテストエンジニア、イーサリアム開発者。

• 投資・資金調達

総資金調達額は1570万ドルで、現在Aラウンドの資金調達を完了しています。

投資機関には#Hashed、Ethereum foundation、Consensys、1kx、OK ventures、huobi ventures、coinbase ventures、polychain、jinglan wang（optimism）、Sandeep Nailwal（polygon）などが含まれます。

3、Nomad

• 運用原理

Optimismチームからインスピレーションと経験を吸収したNomadは、Optimistic Interchain Communicationの実装と拡張です。システムの安全保証は、参加者がすべての詐欺証明を発行でき、すべての参加者が詐欺行為に反応するためのウィンドウを持つことです。

Nomadはクロスチェーン通信ネットワークの基盤層を形成し、汎用メッセージを送信でき、より高い普遍性を持っていますが、遅延は30分です。

送信チェーン（ホームチェーン）は一連のメッセージ（ドキュメント）を生成し、契約公証人（アップデーター）が署名します。公証人が偽造コピーを提示すると、罰則を受け、ブロードキャストされ、すべての顧客がその悪意を知り、アカウントへのアクセスを防ぐことができます。

Nomadは楽観的証明をプロトタイプとして、いくつかのデータ証明を送信し、タイマーが経過した後に有効として受け入れ、挑戦者が詐欺証明を提出することを導入します。

Nomadは複数のチェーンを横断します。送信チェーンはメッセージの発信源であり、メッセージはメルクルツリー（「メッセージツリー」）に提出されます。このツリーの根はアップデーターによって公証され、「更新」によってリレイヤーを通じて受信チェーンに中継されます。更新はアップデーターによって署名されます。彼らは前の根と新しい根を約束します。任意のチェーンは、アップデーターと現在の根の知識を含む「コピー」コントラクトを維持できます。署名された更新はコピーによって保持され、タイムアウト後に受け入れられます。

これにより、アップデーターが詐欺更新に署名する可能性が残ります。楽観的な集約とは異なり、Nomadは詐欺を許可し、これは安全モデルの最も重要な変化です。重要なのは、常に送信チェーン上のホームコントラクトに対して詐欺行為を証明できることです。したがって、アップデーターは送信チェーン上に担保を提出する必要があります。詐欺は常に送信チェーン上で証明でき、担保を罰則として削減できます。

• 費用

注：この表のデータはイーサリアムが$2540の時の試算であり、費用はイーサリアムのガス代の変動に応じて変わります。試算の時間が異なるため、ネットワークの混雑状況によって結果が大きく変動することがありますので、参考程度にご覧ください。

• チーム

Nomadチームの具体的なメンバーは不明ですが、創設チームは相互運用性に4年以上取り組んでいます。

• 投資・資金調達

シードラウンドで2240万ドルの資金調達を行い、ポリチェーンキャピタルがリードし、他の投資者にはthe graph、celestia、amber group、mina、circle、avalanche、1kx、polkadot、A&T capital、coinbaseなど27社が含まれます。

NomadとConnextの統合

Connextの利点は、クロスチェーンとL2のTrustlessな価値送信とコントラクト呼び出しを実現したことですが、欠点は完全に汎用的な通信を許可しないことです。しかし、遅延は確かに大幅に低くなります。Nomadの高い安全性に依存し、Nomadの信頼/リスクを吸収します。

Connextの低遅延流動性プールを利用することで、最終ユーザーは数分以内に送金を完了でき、30分以上の遅延を回避できます。Connextの公式報告によれば、クジラや機関はNomadのブリッジ時間を完了するのに35分以上かかる必要があります。

ConnextとNomadは、低遅延の流動性と安全性の組み合わせであり、Connextの流動性が増加するにつれて、Nomadの採用も将来的には機関資本や大規模な資金に傾く可能性があります。

4、まとめ

場外の熱度から見ると、Hopブリッジは現在も圧倒的な存在感を示しており、ConnextとNomadの統合によって注目が高まっています。

総合的に見ると、Nomadは安全性が高く、その上での詐欺のコストが高いため、Nomadはより汎用的なクロスチェーン操作の理想的なプロトコルです。これらの操作は通常DAOや他の組織によって実行され、最終ユーザーによってではないため、相応の使用とクロスチェーン時間はそれほど便利で迅速ではありません。しかし、Connextとの統合により、部分的な問題を補うことができます。

最近数ヶ月のハッキング事件を振り返ると：

現在、ブロックチェーンにおける最大のハッキング事件はほぼすべてクロスチェーンブリッジから発生しています。例えば、Ronin Networkは6.24億ドル、Poly Networkは6.11億ドル、Wormholeは3.26億ドル…これらの攻撃は、ユーザーがどう考えようとも、大規模なアプリケーションにとって分散型が実際の安全性の必要性を持つことを思い出させます。
私たちはクロスチェーンブリッジ攻撃の超高い誘惑、超高いコスト対効果を目の当たりにしています。クロスチェーンブリッジが成功するための最初の前提は安全性であり、将来的には数十億ドル、数百億ドルの資産をどの機関も補償することはできません。クロスチェーンブリッジの理想的な状態は、安全で相互接続され、迅速で資本効率が高く、コストが低く、検閲に強いことです。将来的な技術の進化に伴い、ネイティブ検証が優位に立つでしょうが、現在の経済的側面と安全性のトレードオフから見ると、ローカル検証が現時点での最良の解決策です。

もちろん、クロスチェーンブリッジは資産のクロスチェーンに限らず、メッセージやコントラクトの呼び出し、データの相互作用、状態の相互作用などもクロスチェーンブリッジの応用方向です。多様なクロスチェーンのニーズは、全体のトラックの未来に無限の潜力をもたらします。