この記事ではブロックチェーンブリッジングの現状と将来の状況を紹介します。

ソース | 1kxネットワーク

著者 | ドミトリー・ベレンゾン

長年の研究開発を経て、ついにマルチチェーン市場構造を形成しました。現在、100 を超えるアクティブなパブリック ブロックチェーンがあり、その多くには独自のアプリケーション、ユーザー、地理的分布、セキュリティ モデル、設計上のトレードオフがあります。個々のコミュニティが何を信じているかに関係なく、現実には宇宙はエントロピーを増加させる傾向にあり、これらのネットワークの数は今後も増加し続ける可能性があります。

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この記事では、次のことを行います。

この記事では、次のことを行います。

• ブリッジングが重要である理由を説明する

• さまざまな橋の設計とその長所と短所の概要

• 現在のブリッジング全般の概要

• 最初のレベルのタイトル

相互運用性が革新的な可能性を解き放つ

副題

▲ 既存の暗号化資産の生産性と実用性を向上

ブリッジングにより、既存の暗号資産を新しいプラットフォームに転送して新しいことを行うことができます。のように：

• DAI を Terra に送信して、Mirror で合成資産を購入するか、Anchor で収益を獲得します

• NFTfi の担保として Flow から Ethereum に TopShot を送信します

• 副題

▲既存プロトコルの製品機能を拡張

ブリッジングにより、プロトコルが実装できる設計スペースが拡張されます。例えば：

• Solana と Avalanche の Yearn vault を使用した流動性マイニング

• イーサリアムのNFTクロスチェーン共有オーダーブックとRaribleプロトコルのフロー

• 副題

▲ ユーザーと開発者向けに新しい機能的ユースケースを解放する

ブリッジングにより、ユーザーと開発者にはより多くのオプションが提供されます。のように：

• Optimism、Arbitrum、Polygon で DEX 間で SUSHI の価格を裁定取引する

• Arweave ストレージの料金をビットコインで支払う

• 最初のレベルのタイトル

ブリッジング 101

抽象レベルでは、ブリッジは 2 つ以上のブロックチェーン間で情報を転送するシステムとして定義できます。そして、「情報」とは、資産、契約書、証拠、または状態を指す場合があります。ほとんどの橋の設計は次の部分で構成されます。

• モニター：メッセージング/リレー:

• メッセージング/リレー:コンセンサス：

• コンセンサス：サイン：

• サイン：参加者は、単一の署名またはしきい値署名スキームの一部として、ターゲット チェーンに送信される情報に暗号的に署名する必要があります。

ブリッジ スキームには大きく 4 つのタイプがあり、それぞれに長所と短所があります。

• 資産固有:このブリッジ タイプの唯一の目的は、外部チェーン固有の資産へのアクセスを提供することです。これらの資産は通常、「ラップされた」資産（保管または非保管の方法で、原資産によって完全に担保されている資産）です。ビットコインは他のチェーンにブリッジされる最も一般的な資産であり、イーサリアムだけでも 7 つの異なるブリッジがあります。この種のブリッジングは実装が最も簡単で、そこから莫大な流動性が得られます。ただし、その機能は制限されているため、各ターゲット チェーンに再実装する必要があります。例としては、wBTC やラップされた Arweave があります。

• チェーン固有:2 つのチェーン間のブリッジ。通常、ソース チェーン上のトークンのロックとロック解除をサポートし、ターゲット チェーン上の任意のカプセル化されたアセットのミントをサポートします。これらのブリッジの複雑さは限られているため、多くの場合、市場投入までの時間が短縮されますが、より広範なエコシステムに簡単に拡張することもできません。ユースケースは Polygon の PoS ブリッジです。これにより、ユーザーはイーサリアムから Polygon へ、またはその逆に資産を転送できますが、これら 2 つのチェーンのみが対象です。

• アプリケーション固有 (アプリケーション固有):2 つ以上のブロックチェーンへのアクセスを提供するアプリケーションですが、そのアプリケーション内でのみアクセスできます。アプリケーション自体の利点は、コード ベースが小さくなることです。各ブロックチェーン上にアプリケーション全体の個別のインスタンスを持つ代わりに、多くの場合、より軽量でモジュール式の「アダプター」が存在します。 「アダプター」を実装するブロックチェーンは、接続されている他のすべてのブロックチェーンにアクセスできるため、ネットワーク効果が生じます。欠点は、その機能を他のアプリケーション (たとえば、融資アプリケーションから取引アプリケーション) に拡張するのが難しいことです。具体的なユースケースには、クロスチェーン融資とトランザクション専用の独立したブロックチェーンをそれぞれ構築する Compound Chain と Thorchain が含まれます。

• 一般化:画像の説明

2021年9月14日現在

また、クロスチェーントランザクションを検証する仕組みに応じて、ブリッジの設計には大きく分けて3種類あります。

▲ タイプ 1: 外部バリデーターとフェデレーション

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外部バリデータとフェデレーテッド システムの簡略図

▲ タイプ 2: ライトクライアントとリレー

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ライトクライアント/リレーシステムの抽象的なイラスト

▲ タイプ 3: 流動性ネットワーク

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流体ネットワークの抽象的なイラスト

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上記のブリッジはいずれも双方向通信チャネルであることに注意することが重要です。各チャネルに個別のモデルが存在する可能性があるため、この分類は Gravity、Interlay、tBTC などのハイブリッド モデルを正確に表しません。なぜなら、どちらも一方の方向にライトクライアントがあり、もう一方の方向にバリデータノードがあるからです。

安全性：

• 安全性：スピード：

• スピード：トランザクション完了までのレイテンシとファイナリティの保証。通常、速度とセキュリティの間にはトレードオフがあります。

• 接続性:資本効率:

• 資本効率:ステートフルネス:

• ステートフルネス:特定の資産、より複雑な状態を転送したり、クロスチェーンコントラクト呼び出しを実行したりする機能。

要約すると、これら 3 つの設計メカニズムのトレードオフは、次の図の観点から評価できます。

さらに、セキュリティはスコープであり、大まかに次のカテゴリに分類できます。

• トラストレス:ブリッジのセキュリティは、ブリッジする基盤となるブロックチェーンに関連付けられています。基礎となるブロックチェーンがコンセンサスレベルの攻撃を受けない限り、ユーザーの資金が紛失したり盗まれたりすることはありません。とはいえ、これらすべてのシステムの経済、エンジニアリング、および暗号コンポーネントには信頼の前提 (コードに脆弱性がないなど) が含まれているため、完全にトラストレスではありません。

• 被保険者:攻撃者はユーザーの資金を盗むことができますが、それによって利益が得られない可能性があります。なぜなら、ネットワークに参加するにはまず担保を提供する必要があり、間違った行為や悪質な行為があった場合には没収されてしまうからだ。ユーザーの資金が失われた場合、プロトコルは攻撃者の担保を没収することでユーザーを補償します。

• 保税:保険モデルと似ています（たとえば、参加者の経済的利益は参加者の行動に密接に関連しています）が、間違いや悪意のある行動によりユーザーの担保が没収される点が異なります。担保の種類は保険と担保モデルの両方にとって重要です。内生担保（担保として使用されるプロトコル トークン）は、ブリッジが失敗するとトークンの価値も崩壊する可能性が高く、セキュリティがさらに低下するため、よりリスクが高くなります。ブリッジの保証。

• 信頼できる:画像の説明

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最初のレベルのタイトル

設計メカニズムのトレードオフを要約する

「外部バリデータとフェデレーション」は、トランザクションをトリガーし、データを保存し、任意の数のターゲット チェーン上のデータとの対話を可能にするため、一般に状態と接続の点で優れています。ただし、ユーザーは定義上、送信元チェーンや宛先チェーンではなくブリッジのセキュリティに依存するため、これにはセキュリティが犠牲になります。現在、ほとんどの外部検証メカニズムは信頼ベースのモデルですが、一部のメカニズムでは担保資産が必要で、そのサブセットはエンドユーザーの保証に使用されます。残念ながら、彼らの保険メカニズムは反射的なことが多いです。プロトコル トークンが担保として使用される場合、トークンの価値はユーザーの損失を補償するのに十分であると想定されます。さらに、住宅ローン資産が保険資産と異なる場合、オラクルマシンの価格の流れにも依存する必要があるため、ブリッジの安全性もオラクルマシンの安全性まで低下します。また、信託モデルがなければ、これらのブリッジは経済的処理能力を促進する一方、担保の規模も比例的に増加する必要があるため、資本効率が最も低くなります。

「ライト クライアントとリレー」は、ブロック ヘッダー リレー システムがあらゆる種類のデータを送信できるため、ステートフルであることにも優れています。リレーは情報を送信する必要があるため、生存性の仮定がありますが、追加の信頼の仮定を必要としないため、非常に安全でもあります。同時に、資産をロックアップする必要がないため、最も資本効率の高い橋です。ただし、これらの利点には接続性が犠牲になります。チェーンのペアが接続されるたびに、開発者はソース チェーンとターゲット チェーンに新しいライト クライアント スマート コントラクトをデプロイする必要があります。コントラクトの複雑さは O(LogN) と O(N) の間です (理由はこの間にあります)同じコンセンサス アルゴリズムを使用してチェーン サポートを追加するのが比較的簡単であるためです)。また、不正行為の証明に依存する楽観的モデルには速度に関する重大な欠陥があり、遅延が最大 4 時間増加する可能性があります。

「リキッド ネットワーク」は、ローカルで検証されたシステムであるため (つまり、世界的な合意を必要としない)、セキュリティと速度の点で優れています。また、資本効率はセキュリティではなく取引フロー/価値に関連しているため、ステーキング/保険メカニズムの外部バリデーターメカニズムよりも資本効率が高くなります。たとえば、組み込みのリバランス メカニズムを考慮すると、流動性ネットワークは、両方のチェーンのトランザクション フローが等しいと仮定して、任意に大きな経済スループットを促進できます。

未解決の問題

未解決の問題

分散システムでは、堅牢なクロスチェーン ブリッジを構築することは困難な問題です。この分野では多くの試みが行われてきましたが、まだ未解決の問題がいくつかあります。

• ファイナリティとロールバック:確率論的なファイナリティを持つチェーンでは、ブリッジはブロックの再編成や時間泥棒攻撃にどのように対処するのでしょうか?たとえば、いずれかのチェーンで状態のロールバックが発生した場合、Polkadot から Ethereum に自分自身を送信するユーザーはどうなるでしょうか?

• NFT の転送と来歴 (NFT の転送と来歴):ブリッジは複数のチェーンにわたる NFT の起源をどのように追跡しますか?たとえば、イーサリアム、フロー、ソラナの複数の市場で取引されている NFT がある場合、これらすべての取引と所有者はどのように記録されますか?

• ストレステスト:最初のレベルのタイトル

ブロックチェーンブリッジングの未来

ブリッジングにより、ブロックチェーン エコシステムのイノベーションの可能性がさらに広がりますが、チームが研究開発で近道をすると、大きなリスクが生じる可能性もあります。 Poly Network クロスチェーン攻撃インシデントは、脆弱性の潜在的な規模と攻撃による経済的損失を示しており、将来的にはより大規模な攻撃が発生すると予想されます。橋梁建設業者にとって、現在のネットワークは非常に細分化されており、競争は熾烈です。ただし、チームは厳しく規律を保ち、リリース速度よりもセキュリティを優先する必要があります。

究極の理想は、すべてのものに共通する「同形の橋」を建設することですが、現実には、おそらく単一の「最良の」橋の設計は存在しません。さまざまなタイプのブリッジが、さまざまな特定のアプリケーション (資産転送、コントラクトコール、トークン鋳造など) に適しています。

さらに、最良のブリッジとは、最も安全で、接続可能で、高速で、資本効率が高く、コスト効率が高く、検閲に強いものである必要があります。 「ブロックチェーンインターネット」のビジョンを実現するには、これらの特性を最大限に活用する必要があります。

これまでのところ、最適な橋は構築されていません。そして、すべてのブリッジ タイプには、いくつかの興味深い開発方向があります。

• ブロックヘッダー検証のコストを削減します。ライトクライアントのコストのかかるヘッダー検証を修正することで、完全にユニバーサルでトラストレスな相互運用性に近づくことができます。興味深い設計は、これらのコストを削減するために L2 にブリッジすることです。たとえば、zkSync 上に Tendermint ライト クライアントを実装します。

• トラストベースのモデルからステーキングモデルへの移行:ステーキングバリデーターは資本効率がはるかに低い一方で、「社会契約」はユーザーの資金数十億ドルを安全に保つほど安全ではありません。さらに、派手なしきい値署名メカニズムによって信頼性が低下することはなく、署名者のグループは引き続き信頼できる第三者に属します。担保がない場合、ユーザーは事実上、自分の資産を外部の保管機関に引き渡すことになります。

• 住宅ローンモデルから保険付きモデルへの移行:資産を失うことはユーザーにとって最も避けたいことです。抵当資産のバリデーターとリレーラーは悪意のある行為をある程度防ぐことができますが、プロトコルはさらに進んで、没収された資金でユーザーに直接補償する必要があります。

• 流動性ネットワークの流動性を拡大する:「流動性ネットワーク」はおそらく資産移転の最速の橋渡しであり、信頼と流動性の間には興味深い設計上のトレードオフがいくつかあります。たとえば、流動性ネットワークはステーキングされたバリデーター モデルを活用して資金供給をアウトソーシングする場合があり、その場合、ルーティングはステーキングされた流動性を備えたしきい値マルチシグになる可能性もあります。

• ブリッジ集約:ブリッジの使用は特定の資産の指数関数に従う可能性がありますが、Li Finance のようなアグリゲーターは開発者とエンド ユーザーのエクスペリエンスを同様に向上させることができます。