23のクロスチェーンブリッジを比較し、L2ブリッジの現状を深く理解する

原文タイトル：The Current State of Layer 2 Bridges

著者 ：Andreas Freund

原文編訳：Kyle，DeFi の道

私たちはマルチチェーンの世界に生きており、数十億ドルの資産価値が100以上のチェーンにロックされています。そして、これらのブロックチェーン資産の所有者の行動は、彼らが伝統的な金融で持つ資産と同じように、アービトラージの機会を探して利益を上げようとしています。しかし、伝統的な金融の世界とは異なり、伝統的な金融の世界では、一国の資産は他国のアービトラージ活動に利用でき、信頼できる仲介機関を介して資産を移転する必要はありません。同様の方法は、長い間ブロックチェーンには機能しませんでした。その理由は以下の3つです：

1）ブロックチェーンは相互に通信できない；

2）公共ブロックチェーンの無信任性のため、特定のブロックチェーンでアービトラージを行うには、すべての関連資産がそのブロックチェーン上に存在する必要がある；

3）無信任ブロックチェーン間には、伝統的な金融における信頼できる仲介者が存在しない。

ブロックチェーン上の資本効率の低さを解決し、その過程で利益を上げるために、積極的な個人がこれらの3つの課題に対処するためにブロックチェーンブリッジを作成し、ブロックチェーンエコシステムを接続し始めました------はい、今ではイーサリアム上でビットコインを取引できます。もちろん、クロスチェーンブリッジは他の機能にも使用できますが、主な機能は資本効率を向上させることです。

ブロックチェーンブリッジとは？

高レベルでは、ブロックチェーンブリッジは2つのブロックチェーンを接続し、情報や資産の転送を通じてこれらのブロックチェーン間の安全で検証可能な通信を促進します。

これにより、資産のクロスチェーン移転、新しい分散型アプリケーション (dApps) やプラットフォームが生まれ、ユーザーはさまざまなブロックチェーンの利点にアクセスできるようになります------これにより、異なるブロックチェーンエコシステムの開発者が協力し、新しいソリューションを構築できます。

ブリッジには2つの基本的なタイプがあります：

1. 信頼されたブリッジ

中央のエンティティまたはシステムに依存して操作します。資金の保管とブリッジの安全性に関する信頼の仮定があります。ユーザーは主にブリッジオペレーターの評判に依存します。ユーザーは自分の暗号資産の管理を放棄する必要があります。

2. 無信任ブリッジ

埋め込まれたアルゴリズムを持つスマートコントラクトなどの分散型システムを使用して操作します。ブリッジの安全性は、基盤となるブロックチェーンの安全性と同じです。ユーザーはスマートコントラクトを通じて資金を管理できます。

2つの信頼の仮定のグループの中で、異なる一般的なクロスチェーンブリッジ設計タイプを区別できます：

ロック、ミント、バーントークンブリッジ：最終性を即座に保証します。なぜなら、ターゲットブロックチェーン上のミントされた資産は、必要に応じて発生し、取引失敗の可能性がないからです。ユーザーはターゲットブロックチェーン上で合成資産を受け取ります。通常、これはネイティブ資産ではなく、ラップされた資産と呼ばれます。統一流動性を持つローカル資産プールの流動性ネットワーク：1つのブロックチェーン上の単一の資産プールが、他のブロックチェーン上の他の資産プールと接続し、互いの流動性へのアクセスを共有します。この方法では、即時の保証された最終性を実現できません。なぜなら、共有プールに流動性が不足している場合、取引が失敗する可能性があるからです。

しかし、すべての設計は、どの信頼の仮定の下でも、ブロックチェーンブリッジが直面する2つの難題を解決する必要があります。

StargateのRyan Zarickが提唱したクロスチェーンブリッジの三難困難（Bridging Trilemma）

ブリッジプロトコルは、次の3つの属性のうちの2つしか持てません：

即時保証された最終性：ソースブロックチェーン上での取引の実行とターゲットブロックチェーン上での取引の最終確定後、即座にターゲットブロックチェーン上で資産を受け取ることを保証します。

統一流動性：ソースとターゲットブロックチェーン間のすべての資産の単一流動性プール。ローカル資産：ソースブロックチェーン上の元の資産を代表するブリッジミントされた資産ではなく、ターゲットブロックチェーン資産を受け取ります。

ConnextのArjun Bhuptaniが提唱した相互運用性の三難困難

相互運用性プロトコルは、次の3つの属性のうちの2つしか持てません：

無信任：基盤となるブロックチェーンと同じ安全保証、新しい信頼の仮定はありません。

スケーラビリティ：異なるブロックチェーンを接続する能力。

汎用性：任意のデータメッセージの送信を許可します。

巧妙な設計によって解決できる三難困難の他に、ブロックチェーンブリッジの最大の課題は安全性です。これは、2021年と2022年に発生した多くのハッキング事件が証明しています；Wormhole、Ronin、Harmony、Nomad事件などです。根本的に、ブロックチェーン間のブリッジは、資産のブリッジ（チェーン）で使用される最も安全でないブロックチェーンと同じくらい安全です。しかし、同じ第1層（L1）ブロックチェーンにアンカーされた第2層（L2）プラットフォーム間のブリッジにとって、後者の問題は問題ではありません。なぜなら、これらは共有されたL1ブロックチェーンから同じ安全保証を共有しているからです。

なぜクロスチェーンブリッジはL2にとって重要なのか？

これまでのところ、L1ブロックチェーンを拡張し、L1の安全保証を引き継ぐことを目的としたL2プラットフォームについて具体的に議論していません。なぜなら、L2は厳密には特定のタイプのブリッジ、すなわちローカルブリッジだからです。しかし、L2間にブリッジを作成する際、L2プラットフォームにはいくつかの特性があります。たとえば、オプティミスティックロールアップ、zkロールアップ、バリディウムロールアップ、ボリションロールアップなどです。これらの違いは特に重要です。なぜなら、L2はL1および異なるL2間で信頼の仮定と最終性において違いがあるからです。

L2間のブリッジが重要な理由はL1と同じです：L2資産は他のL2の資本効率、可搬性、その他の機能を求めています。

前述のように、ブリッジされたL2が同じL1にアンカーされている場合、L2プラットフォーム上のローカル信頼の仮定の違いを克服できます。そして、このブリッジは追加の信頼の仮定を必要としません。しかし、L1上のL2取引の最終性の違いは、信頼を最小限に抑えた方法でL2間で資産をブリッジすることを困難にします。

L2ブロックチェーンブリッジのタイプ：概要

L2ブリッジを深く掘り下げると、理想的にはL2-L2ブリッジは以下の基準を満たすべきです：

クライアントは、抽象層を介して接続されている各L2プロトコルから抽象化される必要があります------疎結合の例。

クライアントは、抽象層から返されたデータが有効であることを検証できる必要があります。理想的には、ターゲットL2プロトコルで使用されるモデルに信頼モデルを変更する必要はありません。

インターフェースL2プロトコルは、構造/プロトコルの変更を必要としません。

第三者は、ターゲットL2プロトコルのインターフェースを独立して構築できる必要があります------理想的には標準化されたインターフェースです。

現状では、ほとんどのL2ブリッジがL2を別のブロックチェーンと見なしていることがわかります。オプティミスティックロールアップで使用される詐欺証明やzkロールアップソリューションで使用される有効性証明は、「通常の」L1からL1へのブリッジで使用されるブロックヘッダーやMerkle証明に取って代わります。

現在のL2ブリッジの状況

以下に、L2ブリッジの現在の非常に多様な状況をまとめました。名前、簡単な要約、ブリッジ設計タイプを含みます：

1.Hope Exchange

説明：Rollup-rollup汎用トークンブリッジ。ユーザーは、ほぼ即座にトークンをあるロールアップから別のロールアップに送信できます。ロールアップのチャレンジ期間を待つ必要はありません。

https://hop.exchange/whitepaper.pdf

設計タイプ：流動性ネットワーク（AMMを使用）

2.Stargate

説明：

組み合わせ可能なネイティブ資産ブリッジで、LayerZeroに基づいて構築されたdApp。DeFiユーザーは、単一の取引でStargate上でネイティブ資産をクロスチェーン交換できます。アプリケーションは、アプリケーションレベルでネイティブクロスチェーントランザクションを作成するためにStargateを構成します。これらのクロスチェーン交換は、コミュニティが所有するStargateの統一流動資金プールによってサポートされています。

設計タイプ：流動性ネットワーク

3.Synapse Protocol

説明：

チェーンと流動性プール間の検証者を利用して、クロスチェーンおよび同チェーン交換を実行するトークンブリッジ。

設計タイプ：混合設計（トークンブリッジ/流動性ネットワーク）

4.Across

説明：

クロスチェーンオプティミスティックブリッジで、リレイヤーと呼ばれる参加者を使用して、ターゲットチェーン上のユーザーの転送リクエストを満たします。リレイヤーは、その行動証明をイーサリアム上のオプティミスティックオラクルに提供することで報酬を得ます。このアーキテクチャは、イーサリアム上の単一流動性プールとターゲットチェーン上の独立した預金/返済プールを利用し、これらのプールは規範的なブリッジを使用して再バランスされます。

設計タイプ：流動性ネットワーク

5.Beamer

説明：

ユーザーがトークンをあるロールアップから別のロールアップに移動できるようにします。ユーザーは、ソースロールアップ上でトークンを提供することで転送をリクエストします。流動性提供者はその後、リクエストを満たし、直接ターゲットロールアップ上のユーザーにトークンを送信します。このプロトコルの核心的な焦点は、最終ユーザーができるだけ便利に使用できるようにすることです。これは、最終ユーザーに提供されるサービスと、流動性提供者が資金を回収することの2つの異なる焦点を分離することで実現されます。リクエストが到着すると、楽観的にサービスが提供されます。ソースロールアップの払い戻しは、そのメカニズムによって保証され、実際のサービスから分離されています。

6.Biconomy Hyphen

説明：

マルチチェーンリレーネットワークは、ユーザーが流動性提供者と相互作用し、異なる（オプティミスティック）L2ネットワーク間でトークンを移転するために、スマートコントラクトに基づくウォレットを利用します。

設計タイプ：流動性ネットワーク

7.Bungee

説明：

このブリッジは、ソケットインフラストラクチャとSDKの上に構築され、ソケット流動性層 (SLL) を主要コンポーネントとしています。SLLは、複数のブリッジとDEXの流動性を集約し、P2P決済も可能にします。これは流動性プールネットワークとは異なり、この単一のメタブリッジは、ユーザーの好みに応じて（コスト、遅延、安全性など）最適なブリッジを動的に選択し、資金をルーティングします。

設計タイプ：流動性プールアグリゲーター

8.Celer cBridge

説明：

30以上のブロックチェーンとL2ロールアップを超えて110以上のトークンをサポートする分散型の非管理型資産ブリッジです。Celerのチェーン間メッセージフレームワークの上に構築されており、Celerのチェーン間メッセージフレームワークはCeler State Guardian Network (SGN)の上に構築されています。SGNは、Tendermint上に構築されたプルーフ・オブ・ステーク (PoS) ブロックチェーンで、異なるブロックチェーン間のメッセージルーターとして機能します。

設計タイプ：流動性ネットワーク

9.Connext

説明：

クロスチェーンでの資金送信に関連するメッセージをスケジュールし、処理します。資産の規範、迅速な流動性、安定した交換のための管理ファンド。Connext契約はダイヤモンドパターンを使用しており、機能グループの論理的境界として機能する一連のファセットを含んでいます。ファセットは契約ストレージを共有し、個別にアップグレードできます。

設計タイプ：混合設計（トークンブリッジ/流動性ネットワーク）

10.Elk Finance

説明：

次の機能を持つElkNetを使用：

価値移転のためのクロスチェーンユーティリティトークン（$ELK）従来のブリッジと比較して安全で信頼性の高い転送をElkがサポートするすべてのブロックチェーン間で数秒でクロスチェーン価値移転ブリッジとしてのサービス（BaaS）を開発者に提供し、ElkNetを利用してカスタムブリッジソリューションを実現するすべての接続されたブロックチェーン間のクロスチェーン交換流動性提供者に無償損失保護（ILP）を提供するユニークな能力と特性を持つ非代替トークン（Moose NFT）

設計タイプ：混合設計（トークンブリッジ/流動性ネットワーク）

11.LI.FI

説明：

ブリッジとDEXアグリゲーターで、任意のチェーン上の任意の資産を所望のチェーン上の所望の資産にルーティングします。SDKを介してAPI/契約レベルで提供されるか、dApp内の埋め込みウィジェットとして提供されます。

設計タイプ：流動性プールアグリゲーター

12.LayerSwap

説明：

低コストでトークンを中央集権取引口座から第2層（L2）ネットワーク（オプティミスティックおよびzkロールアップ）に直接ブリッジします。

設計タイプ：流動性ネットワーク（AMMを使用）

13.Meson

説明：

ハッシュ時間ロック契約（HTLC）を使用した原子スワップアプリケーションで、ユーザー間の安全な通信と流動性提供者リレーネットワークを組み合わせて、サポートされているトークンを使用します。

設計タイプ：流動性ネットワーク

14.O3 Swap

説明：

O3のスワップとブリッジのクロスチェーンメカニズムは、クロスチェーンの複数の流動性プールを集約し、計画中の給油所との簡単な一回の確認取引を可能にし、各チェーンのガス費用の要求を解決します。

設計タイプ：流動性プールアグリゲーター

15.Orbiter

説明：

イーサリアムのネイティブ資産を転送するための分散型クロスロールアップブリッジ。システムには2つの役割があります：SenderとMaker。「Maker」は、Orbiterの契約に過剰担保を預ける必要があり、その後「Sender」のクロスロールアップサービスプロバイダーとして資格を得ます。通常のプロセスでは、「Sender」は「Source Network」で資産を「Maker」に送信し、「Maker」は「Destination Network」で資産を「Sender」に返します。

設計タイプ：流動性ネットワーク

16.Poly Network

説明：

ユーザーがLock-Mintを使用して異なるブロックチェーン間で資産を移転することを許可します。Poly Networkチェーンを使用して、サポートされているチェーン上のリレイヤー間のメッセージングを検証および調整します。各チェーンにはリレイヤーのセットがあり、Poly Networkチェーンにはクロスチェーンメッセージに署名するためのKeeperのセットがあります。Poly Bridgeと統合されたチェーンは、クロスチェーンメッセージの検証に軽量クライアント検証をサポートする必要があります。なぜなら、クロスチェーンメッセージの検証には、Merkle証明を介してブロックヘッダーと取引を検証することが含まれるからです。ブリッジインフラストラクチャで使用されるいくつかのスマートコントラクトは、Etherscanで検証されていません。

設計タイプ：トークンブリッジ

17.Voyager (Router Protocol)

説明：

ルータープロトコルは、ルーティングアルゴリズムを使用して最適なパスを見つけ、CosmosのIBCに似たルーターネットワークを利用して資産をソースチェーンからターゲットチェーンに移動させます。

設計タイプ：流動性ネットワーク

18.Umbria Network

説明：

Umbriaには、協力して機能する3つの主要なプロトコルがあります：

クロスチェーン資産ブリッジ；他の互換性のないブロックチェーンや暗号通貨ネットワーク間で資産を移転することをサポートします。

ユーザーがブリッジに流動性を提供することで、暗号資産の利息を得ることができるステーキングプール。UMBRの流動性提供者は、ブリッジが生成するすべての手数料の60％を獲得します。

分散型取引所 (DEX)；自動流動性プロトコルは、一定の製品公式によってサポートされ、スマートコントラクトで展開され、完全にオンチェーンで管理されます。

2つのプロトコルは、暗号通貨ネットワーク間の資産移転を提供するために協力します。

設計タイプ：流動性ネットワーク（AMMを使用）

19.Via Protocol

説明：

このプロトコルは、チェーン、DEX、およびブリッジのアグリゲーターであり、資産転送パスを最適化します。これにより、資産を3つの方法でブリッジできます：

異なるブロックチェーン上での複数の取引

DEXを統合した分散型ブリッジでの単一取引

半中央集権的ブリッジでの単一取引で、ターゲットチェーン上の2回目の取引をトリガーします。

設計タイプ：混合設計（トークンブリッジ/流動性ネットワーク）

20.Multichain

説明：

Multichainは外部検証されたブリッジです。SMPC（安全多者計算）プロトコルを実行するノードネットワークを使用しています。トークンブリッジと流動性ネットワークを介して、数十のブロックチェーンと数千のトークンをサポートします。

設計タイプ：混合設計（トークンブリッジ/流動性ネットワーク）

21.Orbit Bridge

説明：

Orbit BridgeはOrbit Chainプロジェクトの一部です。これは、ユーザーがサポートされているブロックチェーン間でトークンを移転できるクロスチェーンブリッジです。トークンはソースチェーンに保管され、「表現トークン」がターゲットチェーンでミントされます。預け入れられたトークンは正確にロックされておらず、Orbit FarmはDeFiプロトコルで使用できます。発生した利息はトークンの預金者に直接渡されません。ブリッジ契約の実装とFarm契約のソースコードはEtherscanで検証されていません。

設計タイプ：トークンブリッジ

22.Portal (Wormhole)

説明：

Portal Token BridgeはWormholeの上に構築されており、Wormholeは専用のノードネットワークを利用してクロスチェーン通信を実行するメッセージングプロトコルです。

設計タイプ：トークンブリッジ

23.Satellite (Axelar)

説明：

SatelliteはAxelarネットワークによってサポートされるトークンブリッジです。

設計タイプ：流動性ネットワーク

L2Beatプロジェクトは、L2に関連するブロックチェーンブリッジのリスト、その総価値ロック (TVL)、および説明と簡単なリスク評価（ある場合）を維持しています。

L2ブリッジのリスク概要

最後に、ユーザーがL2ブリッジを使用する際、実際には、どのブリッジも注意が必要であり、特定のブリッジに対して以下のリスクを評価する必要があります：

資金の損失

オラクル、リレイヤー、または検証者が共謀して詐欺的な証明（例えば、ブロックハッシュ、ブロックヘッダー、Merkle証明、詐欺証明、有効性証明）を提出し、またはリレーが未緩和の詐欺的な転送を行う

検証者/リレイヤーの秘密鍵が漏洩する

検証者が悪意を持って新しいトークンをミントする

虚偽の声明がタイムリーに異議を唱えられない（オプティミスティックメッセージプロトコル）

ターゲットブロックチェーンの再構成がオプティミスティックのオラクル/リレイヤーの争議時間が過ぎた後に発生する（オプティミスティックメッセージングプロトコル）。

プロトコルに関与または使用される未検証の契約ソースコードに悪意のあるコードや機能が含まれ、契約所有者/管理者によって悪用される可能性がある

トークンブリッジの所有者が不正行為を行う、またはユーザー資金に影響を与える時間的に敏感な緊急行動を開始し、ユーザー群との適切なコミュニケーションを行わない

プロトコル契約が一時停止される（機能が存在する場合）

プロトコル契約が悪意のあるコードの更新を受け取る

資金の凍結

リレイヤー/流動性提供者がユーザーの取引（メッセージ）に対して行動を起こさない

プロトコル契約が一時停止される（機能が存在する場合）

プロトコル契約が悪意のあるコードの更新を受け取る

ブリッジ上のターゲットトークンの流動性が不足している

ユーザーの検閲

ターゲットまたはターゲットL2、またはその両方のオラクルまたはリレイヤーが転送（メッセージ）を促進できない

プロトコル契約が一時停止される（機能が存在する場合）

このリストは網羅的ではありませんが、ブリッジを使用する際の関連リスクをよく概説しています。

ゼロ知識証明 (ZKP) 技術を使用した新しい開発が進行中で、上記のいくつかのリスク要因を軽減し、2つのブリッジの難題を解決することを目的としています。特に、ZKPの使用により、以下のブリッジ設計特性が可能になります：

無信任かつ安全である。なぜなら、ソースブロックチェーンとターゲットブロックチェーン上のブロックヘッダーの正確性は、zk-SNARKsによって証明され、zk-SNARKsはEVM互換のブロックチェーン上で検証できるからです。したがって、外部の信頼の仮定は必要ありません。ソースとターゲットブロックチェーン、および使用される軽量クライアントプロトコルが安全であり、リレーネットワークに1-of-Nの誠実なノードが存在することを仮定します。

許可なしで分散化されている。なぜなら、誰でもブリッジのリレーネットワークに参加でき、PoSスタイルや類似の検証スキームは必要ないからです。スケーラブルである。なぜなら、アプリケーションがZKP検証されたブロックヘッダーを取得し、アプリケーション固有の検証と機能を実行できるからです。効率的である。なぜなら、新しい最適化された証明スキームは、短い証明生成時間と迅速な証明検証時間を持つからです。

まだ早いですが、これらのタイプの開発は、ブリッジエコシステムの成熟と安全性を加速することが期待されています。

概括

私たちは、L2ブリッジに関する上記の議論と概要を次のように要約できます：

L2ブリッジはL2エコシステムの重要な接着剤であり、L2の相互運用性をさらに促進し、エコシステム全体での資産とアプリケーションの効率的な使用を可能にします。

同じL1にアンカーされたL2で使用されるL2ブリッジは、L1間のブリッジよりも安全です------ソースコードが安全であると仮定すれば、これは通常大きな仮定です。

すべての分散システムアーキテクチャと同様に、重要なトレードオフを行う必要があります。これは、2つの仮定の三難困難------ブロックチェーンブリッジの三難困難と相互運用性の三難困難によって表現されています。

L2ブリッジには非常に異なる信頼の仮定があり、信頼できるブリッジと無信任ブリッジのように、非常に異なる設計選択肢があります。たとえば、ロック-ミント-バーンと流動性ネットワークです。

L2ブリッジエコシステムはまだ初期段階にあり、常に変化しています。

ユーザーには、どのL2ブリッジがニーズに最適なリスク・リターンプロファイルを提供できるかを評価するために、デューデリジェンスを行うことをお勧めします。

最新のZKP技術を使用した新しい開発が進行中で、これらの技術は2つのブリッジの三難困難を効果的に解決し、ブリッジの全体的な安全性を向上させるのに役立ちます。

Tas Dienes（イーサリアム財団）、Daniel Goldman（Offchain Labs）、Bartek Kiepuszewski（L2Beat）に感謝します。彼らは原稿を注意深く読み、貴重な内容の提案をしてくれました。