モジュール化から集約へ：Polygon 2.0 の Agglayer コアを探る

著者: YBB Capital Researcher Zeke

TLDR

• AgglayerはPolygon 2.0のコアコンポーネントであり、分散したブロックチェーンを統一するために、アトミッククロスチェーン取引を集約し確保します。その目的は、単一チェーンレベルのシームレスなユーザー体験を提供し、既存のブロックチェーンエコシステムの流動性と状態の分散問題を解決することです。

• Agglayerは「悲観的証明」と呼ばれる新しい検証メカニズムを使用しており、すべての接続チェーンが安全でないと仮定し、最終的にゼロ知識証明を利用してクロスチェーン操作の正確性を確保します。

• Agglayerはより簡潔で効率的であり、その最終形態は次世代Web3の定義により適した理想的なチェーン抽象を実現します。

一、Agglayerのモジュール化時代からの派生

1.1 Agglayerの概要

AgglayerはPolygon 2.0のコアコンポーネントの一つであり、そのプロトコル名の「Agg」は英語の「aggregation」（集約）の略であり、中国語では「聚合层」と呼ばれます。このプロトコルの役割は本質的にLayerzero、Wormholeなどの全チェーン相互運用性プロトコルと変わりません。その目的は、断片化されたブロックチェーンの世界をつなぐことです。しかし、構築の考え方においては、両者にはいくつかの違いがあります。一般的に言えば、従来の全チェーン相互運用性プロトコルは、異なるチェーンやプロトコルに橋を設計し構築するエンジニアリング会社のようなものであり、異種チェーンの適合が難しいです。一方、Agglayerはその名の通り、形態的には交換機構で構成された「ローカルネットワーク」に似ており、接続チェーンは「ネットワークケーブル」（ZK proof）を挿入するだけで「ローカルネットワーク」に接続し、データ交換を行うことができます。橋を渡るよりも速く、使いやすく、より良い相互運用性を提供します。

1.2 Shared Validity Sequencing

Agglayerの思想は、Umbra ResearchによるShared Validity Sequencing（共有有効性順序）の設計に大きく依存しています。このソリューションは、複数のOptimistic Rollup間のアトミッククロスチェーン相互運用性を実現することを目的としています。共有順序器を通じて、システム全体が複数のRollupの取引順序と状態ルートの公開を統一的に処理し、原子性と条件付き実行を確保します。

具体的な実装ロジックは、以下の3つのコンポーネントを通じて行われます：

1. クロスチェーン操作を受け入れる共有順序器：クロスチェーン取引リクエストを受け取り処理します；

2. ブロック構築アルゴリズム：共有順序器は、クロスチェーン操作を含むブロックを構築し、これらの操作の原子性を確保します；

3. 共有詐欺証明：関連するRollup間で詐欺証明メカニズムを共有し、クロスチェーン操作を強制します。

この図は、共用の順序器を使用する際のMintBurnSystemContract契約の作業プロセスを示しています。

現在のRollupは、Layer1とLayer2間で双方向にメッセージを伝達する機能を基本的に備えており、他の特別なプレコンパイルもあります。したがって、上図に示すように、UmbraはここでMintBurnSystemContract契約（BurnとMint）を追加し、3つのコンポーネントを補完するシンプルなクロスチェーンシステムを実現しました。

作業フロー

1. チェーンAでのburn操作：任意の契約または外部アカウントが呼び出すことができ、成功後にburnTreeに記録されます；

2. チェーンBでのmint操作：順序器が成功した後にmintTreeに記録されます。

不変性と一貫性

Merkleルートの一貫性：チェーンAのburnTreeとチェーンBのmintTreeのMerkleルートは等しくなければならず、これによりクロスチェーン操作の一貫性と原子性が保証されます。

この設計の下で、Rollup AとBは共有の順序器を共有します。この共有順序器は、2つのRollupの取引バッチと状態ルートをEthereumに公開する責任を負います。共有順序器は、現在のほとんどのLayer2のRollup順序器のように、中央集権的な順序器であるか、Metisのような分散型順序器である可能性があります。システム全体の重要な点は、共有順序器が同じ取引内で2つのRollupの取引バッチと状態ルートをL1に公開しなければならないことです。

共有順序器は取引を受け取り、AとBのためにブロックを構築します。A上の各取引について、順序器はその取引を実行し、MintBurnSystemContractと相互作用するかどうかを確認します。取引が成功し、burn関数と相互作用する場合、共有順序器はB上で対応するmint取引を実行しようとします。mint取引が成功すれば、共有順序器はA上にburn取引を含め、B上にmint取引を含めます；mint取引が失敗すれば、共有順序器はこれら2つの取引を除外します。

簡単に言えば、このシステムは既存のブロック構築アルゴリズムの単純な拡張です。順序器は取引を実行し、条件がトリガーされた取引を1つのRollupから別のRollupに挿入します。また、メインチェーンで詐欺証明の検証を行う際には、チェーンAのburnとチェーンBのmintが正しいことを保証するだけで済みます（つまり、上記のMerkleルートの一貫性）。この場合、複数のRollupは1つのチェーンのようになり、単一のRollupと比較して、この設計はより良いシャーディングサポート、アプリケーションの主権、相互運用性を提供します。しかし、逆に言えば、ノードの検証と順序器の負担が大きくなり、利益配分やRollupの自主性などの観点から、このソリューションが採用される可能性は依然として低いです。

1.3 Agglayerのコアコンポーネント

Agglayerは上記のソリューションを取り入れつつ、さらに効率的な改良を行い、2つの重要なコンポーネントを導入しました：統一ブリッジと悲観的証明。

統一ブリッジ：統一ブリッジの作業フローは、すべての接続チェーンの状態を集約層に収集し、集約層がEthereumに統一された証明を生成することです。このプロセスには、3つの段階の状態があります：事前確認（事前確認は一時的な状態仮定の下でより迅速な相互作用を許可）、確認（提出された証明の有効性を確認）、および最終確定です。最後に、この証明はすべての接続チェーンの取引の有効性を検証できます。

悲観的証明：Rollupsがマルチチェーン環境に接続されると、2つの主要な問題が発生します：1. 異なる検証者と合意メカニズムの導入により、安全性が複雑化すること；2. Optimistic Rollupの受取には7日かかること。これら2つの問題を解決するために、Polygonは新しいゼロ知識証明方式である悲観的証明を導入しました。

悲観的証明の考え方は、AggLayerに接続されたすべてのブロックチェーンが悪意のある行動をする可能性があると仮定し、すべてのクロスチェーン操作に対して最悪のシナリオを仮定することです。その後、AggLayerはゼロ知識証明を利用してこれらの操作の正確性を検証し、悪意のある行動があってもクロスチェーン操作の完全性を損なうことができないことを保証します。

1.4 特徴

このソリューションの下で、以下の多くの特徴を実現できます：

• ネイティブトークン。統一ブリッジを使用することで、集約層内の資産はすべてネイティブ資産であり、包装トークンはなく、クロスチェーンに第三者の信頼源を必要とせず、すべてがシームレスです；

• 統一流動性。すべての接続チェーンのTVLは共有され、共有流動性プールとも呼ばれます；

• 主権。上記のOptimistic Rollupが共有順序器を通じて相互運用性を得る方法と比較して、Agglayerはより良い主権を持ち、AggLayerは共有順序器と第三者DAソリューションと互換性があります。接続チェーンは、そのネイティブトークンをGasとして使用することさえできます；

• より速い。上記のOptimistic Rollupのソリューションとは異なり、Agglayerはクロスチェーンに7日待つ必要がありません；

• 安全性。悲観的証明は正しい行動のみを受け入れ、他方では、どのチェーンも預けた金額を超えて引き出すことができないことを保証し、集約層の共有資産プールの安全性を確保します；

• 低コスト。集約層に接続されるチェーンが多ければ多いほど、Ethereumに支払う証明費用は低くなります。これは分担されるため、Agglayerは追加のプロトコル費用を請求しません。

二、クロスチェーンソリューション

2.1 なぜクロスチェーンはそんなに難しいのか？

上記で述べたように、Agglayerと全チェーンプロトコルの目的は基本的に一致していますが、両者はどちらが優れているのでしょうか？比較する前に、まず2つの問題を理解する必要があります：1. なぜクロスチェーンが難しいのか、2. 一般的なクロスチェーンソリューションにはどのようなものがあるのか。

最も有名なパブリックチェーンの三角難題と同様に、クロスチェーンプロトコルにも相互運用性の三角選択（interoperability trilemma）が存在します。分散化という大前提の制約により、ブロックチェーンは本質的に外部情報を受け取ることができない複製状態機械です。AMMやオラクルの存在はDeFiの欠けたピースを埋めますが、クロスチェーンプロトコルにとっては、この問題は数十倍複雑です。ある意味では、私たちは元のチェーンから本物のトークンを取り出すことは永遠にできないかもしれません。そのため、さまざまなxxBTCやxxETHなどの包装トークンが存在します。しかし、この包装トークンのロジックは非常に危険で中央集権的です。なぜなら、本物のBTCやETHをクロスチェーンブリッジ契約の元のチェーンアドレスにロックする必要があり、クロスチェーンの設計全体で資産が異なる、仮想マシンが異なることによるプロトコルの非互換性、信頼問題、二重支払い問題、遅延問題など、さまざまな問題に直面する可能性があるからです。効率とコスト削減のために、ほとんどのクロスチェーンソリューションは実際にはマルチシグウォレットのソリューションを採用しています。そのため、今日に至るまで、xxクロスチェーンブリッジの暴落に関する情報をよく目にします。現在、より低いレベルの観点からこの問題を詳しく理解すると、Connextの創設者Arjun Bhuptaniの要約によれば、クロスチェーンプロトコルは以下の3つの重要な属性の中から2つを選択して最適化することしかできません：

1. 無信任性（Trustlessness）：中央集権的な信頼エンティティに依存せず、基盤となるブロックチェーンと同レベルの安全性を提供できること。ユーザーや参加者は、取引の安全性と正確な実行を確保するために、仲介者や第三者を信頼する必要がありません；

2. 拡張性（Extensibility）：プロトコルが特定の技術アーキテクチャやルールに制約されず、任意のブロックチェーンプラットフォームやネットワークに簡単に適用できること。これにより、相互運用性ソリューションは、特定のネットワークだけでなく、広範なブロックチェーンエコシステムをサポートできます；

3. 汎用性（Generalizability）：プロトコルが特定の取引タイプや資産に限定されず、任意のタイプのクロスドメインデータや資産移転を処理できること。このブリッジを通じて、異なるブロックチェーンは、暗号通貨、スマートコントラクトの呼び出し、その他の任意のデータを含むさまざまなタイプの情報や価値を交換できます。

初期のクロスチェーンブリッジの分類は、Vitalikなどの人々によって行われ、クロスチェーン技術は3つのカテゴリに分けられました：ハッシュタイムロック、ウィットネス検証、リレー検証（軽クライアント検証）。しかし、その後、Arjun Bhuptaniの分類に基づいて、クロスチェーンソリューションは原生検証（無信任性+拡張性）、外部検証（拡張性+汎用性）、原生検証（無信任性+汎用性）に再分類されました。これらの検証方法は、異なる信頼モデルと技術実装に基づいており、さまざまな安全性と相互運用性のニーズを満たすために設計されています。

本地検証（Natively Verified）：

本地検証のブリッジは、ソースチェーンとターゲットチェーン自体の合意メカニズムに依存して取引の有効性を直接検証します。この方法では、追加の検証層や仲介者は必要ありません。たとえば、一部のブリッジは、2つのブロックチェーン間で直接検証ロジックを作成するためにスマートコントラクトを利用し、これら2つのチェーンがそれぞれの合意メカニズムを通じて取引を確認できるようにします。この方法の利点は、参加チェーンの固有の安全メカニズムに直接依存するため、安全性が向上することです。しかし、この方法は技術的に実装がより複雑であり、すべてのブロックチェーンが直接的な本地検証をサポートしているわけではありません。

外部検証（Externally Verified）：

外部検証のブリッジは、第三者の検証者または検証者の集団を使用して取引の有効性を確認します。これらの検証者は、独立したノード、アライアンスメンバー、または他の形式の参加者であり、ソースチェーンとターゲットチェーンの外で動作します。この方法は通常、クロスチェーンメッセージングと検証ロジックを含み、これらのロジックは外部エンティティによって実行され、参加するブロックチェーン自体によって直接処理されることはありません。外部検証は、特定のチェーンに制約されないため、より広範な相互運用性と柔軟性を許可しますが、同時に追加の信頼層と潜在的な安全リスクを引き起こします。（大きな中央集権リスクがあるが、外部検証は最も主流のクロスチェーン方式であり、柔軟で効率的で、コストが低い特性を兼ね備えています）

原生検証（Locally Verified）：

原生検証は、クロスチェーン相互作用においてターゲットチェーンがソースチェーンの状態を検証し、取引を確認し、その後の取引をローカルで実行することを指します。通常の方法は、ターゲットチェーンの仮想マシン上でソースチェーンの軽クライアントを実行するか、両者を並行して実行します。原生検証は、誠実な少数派または同期仮定を必要とし、委員会には少なくとも1人の誠実なリレーター（つまり誠実な少数派）が必要です。また、委員会が正常に機能しない場合、ユーザーは自分で取引を伝送する必要があります（つまり、同期仮定）。原生検証は、信頼最小化の程度が最も高いクロスチェーン通信方式ですが、コストが高く、開発の柔軟性が低く、状態機械の類似性が高いブロックチェーン（たとえば、EthereumとL2ネットワーク間、またはCosmos SDKで開発されたブロックチェーン間）により適しています。

現在のクロスチェーンソリューション「1」

異なる側面での妥協は、さまざまなタイプのクロスチェーンソリューションの出現をもたらしました。検証方法の他にも、現在のクロスチェーンソリューションは多くのカテゴリに分けられ、それぞれが資産の交換、移転、契約呼び出しを実現するために独自のアプローチを取っています。

• トークン交換：ユーザーが1つのブロックチェーンで特定の資産を取引し、別のチェーンで等価の別の資産を受け取ることを許可します。原子スワップやクロスチェーンAMMなどの技術を利用することで、異なるチェーン上に流動性プールを作成し、異なる資産間の交換を実現します。

• 資産ブリッジ：この方法は、ソースチェーン上でスマートコントラクトを通じて資産をロックまたは破棄し、ターゲットチェーン上で対応するスマートコントラクトを通じて新しい資産をアンロックまたは作成することを含みます。この技術は、資産の処理方法に基づいてさらに3つのタイプに分けられます：

• ロック/ミントモード：このモードでは、ソースチェーン上の資産がロックされ、ターゲットチェーン上で等価の「ブリッジ資産」がミントされます。逆の操作では、ターゲットチェーン上のブリッジ資産が破棄され、ソースチェーン上の元の資産がアンロックされます；

• 破棄/ミントモード：このモードでは、ソースチェーン上の資産が破棄され、ターゲットチェーン上で同量の同じ資産がミントされます；

• ロック/アンロックモード：この方法は、ソースチェーン上で資産をロックし、ターゲットチェーンの流動性プールで等価の資産をアンロックすることを含みます。この種の資産ブリッジは、収益共有などのインセンティブを提供することで流動性を引き付けることがよくあります。

• ネイティブペイメント：ソースチェーン上のアプリケーションがターゲットチェーン上でネイティブ資産を使用した支払い操作をトリガーすることを許可し、または1つのチェーン上のデータに基づいて別のチェーン上でクロスチェーン支払いをトリガーすることができます。この方法は主に決済に使用され、ブロックチェーンデータや外部イベントに基づいて行われます。

• スマートコントラクト相互運用：ソースチェーン上のスマートコントラクトがローカルデータに基づいてターゲットチェーン上のスマートコントラクト関数を呼び出すことを許可し、資産交換やブリッジ操作を含む複雑なクロスチェーンアプリケーションを実現します。

• プログラム可能なブリッジ：これは、高度な相互運用性ソリューションであり、資産ブリッジとメッセージ伝送機能を組み合わせています。資産がソースチェーンからターゲットチェーンに移動する際に、ターゲットチェーン上の契約呼び出しを即座にトリガーし、ステーキング、資産交換、またはターゲットチェーン上のスマートコントラクトに資産を保存するなど、さまざまなクロスチェーン機能を実現します。

2.2 Agglayerが将来的により優位性を持つ理由

ここでは、Agglayerを現在の全チェーンプロトコルと比較し、全チェーンプロトコルの中で最も影響力のあるLayerZeroを例に挙げます。このプロトコルは、外部検証の改良版を採用しており、LayerZeroは検証の信頼源を2つの独立したエンティティ（オラクルとリレーター）に変換し、外部検証の欠陥を最もシンプルな方法で補っています。クロスチェーンソリューションとしては、さまざまな操作を実現できるプログラム可能なブリッジソリューションに分類されます。論理的には、いわゆる不可能な三角形を簡潔に解決したように見えます。大きな物語の観点から見ると、LayerZeroはWeb3全体のクロスチェーンハブになる機会があり、モジュール化時代におけるチェーンの爆発によって生じた体験の断絶や流動性の破片化などの問題に非常に適合しています。これが、主要なVCがこのようなプロトコルに対して狂ったように賭ける主な理由です。

しかし、実際の状況はどうでしょうか？最近のLayerZeroに関するエアドロップのさまざまな騒動についてはさておき、発展の観点から考えると、このようなプロトコルが理想的にWeb3全体をつなぐ状況を達成するのは非常に困難であり、分散化の問題も疑問視されています。初期のV1バージョンでは、LayerZeroが採用したオラクルにはハッキングされる可能性があり、理論的にはオラクルが悪意を持つ可能性もありました（この点について、Wormholeは業界の機関を守護者ノードとして採用しており、しばしば批判されています）。V2バージョンの分散検証ネットワーク（DVN）が誕生するまで、ソーシャルネットワーク上の批判は収まりませんでしたが、これも大量のB端リソースに基づいています。

一方、全チェーンプロトコルの開発は、異種チェーンのプロトコル、データ形式、操作ロジック、さまざまなスマートコントラクトの呼び出し問題を含みます。Web3の相互運用性を真に実現するには、自身の努力だけでなく、さまざまなプロジェクトの協力も必要です。初期のLayerZeroを使用したことがある方は、基本的にEVM系パブリックチェーンのクロスチェーンをサポートしていることに気づくでしょうし、全チェーンのエコシステムプロジェクトはあまり多くありません。この点はAgglayerにも当てはまりますが、相互運用性の面では、Agglayerは超低遅延および非同期相互運用性をサポートしており、全チェーンプロトコルよりも日常的に使用するインターネットに近いです。

総じて、Agglayerは単一チェーンの使用に似た形で集約されており、全体的により簡潔で効率的で、現在のモジュール化の流れに合っています。しかし、現時点では、両者の間に絶対的な優劣は存在せず、全チェーンプロトコルは依然として最も広範な流動性、エコシステム、より強い主体性を持ち、発展が成熟しているという利点があります。一方、Agglayerの利点は、相互に敵対するLayer1とLayer2を真に集約し、チェーンの爆発時代における異なるパブリックチェーンプロジェクトの流動性とユーザーのゼロサムゲームを打破し、マルチチェーンの低遅延相互作用を許可し、ネイティブでチェーン抽象を持ち、流動性プールを共有し、包装トークンを必要としないことです。これは、長尾チェーンやアプリケーションチェーンにとって非常に良い機会となるでしょう。したがって、長期的には、Agglayerは現在最も潜在能力のあるクロスチェーンソリューションであり、現在開発段階にある類似のプロジェクトにはPolkadotの「Join-Accumulate Machine」があり、今後も同様のソリューションが増えることが必至です。Web3の歴史は現在、単一のものからモジュールへと移行しており、次のステップは集約型へと進むでしょう。

三、Agglayerが接続するエコシステム

まだ初期段階であるため、Agglayerの接続チェーンは多くありませんが、ここでは主に3つのプロジェクトを紹介します：

3.1 X Layer

X LayerはPolygon CDKに基づいて構築されたEthereum Layer2プロジェクトであり、OKXとEthereumコミュニティを接続し、誰でも真のグローバルなチェーン上のエコシステムに参加できるようにします。主要な取引所のパブリックチェーンとして、Agglayerに接続することで、集約層内のプロジェクトに広範な流動性をもたらします。また、OKX Web3ウォレットは一般ユーザーのアクセス層として、Agglayerに対してより良いサポートを提供するかもしれません。

3.2 Union

UnionはCosmosに基づいて構築されたゼロ知識インフラストラクチャ層であり、一般的なメッセージング、資産移転、NFT、DeFiに使用されます。これは合意検証に基づいており、信頼できる第三者、オラクル、マルチシグ、またはMPCに依存しません。接続チェーンとして、集約層に入ることでEVMとCosmosの深い接続を実現します。UnionをIBCゲートウェイとして接続するだけで、Unionを接続し、IBCを接続することができます。これにより、2つの切り離されたモジュール化エコシステムが再び組み合わさります。

3.3 Astar

Astar Networkは日本および世界の企業、エンターテインメント、ゲームプロジェクトのネットワークであり、「Web3」を推進することに専念しています。PolygonとPolkadotによってサポートされるクロス仮想マシンを利用して、カスタマイズ可能なブロックチェーンソリューションを提供します。このプロジェクトはAgglayerの最初の完全統合チェーンとして、数百億ドルの流動性共有プールに直接接続し、真のユーザー成長を実現します。

参考文献

1. 一文で理解するブロックチェーン相互運用性：https://blog.chain.link/blockchain-interoperability-zh/

2. AggLayer: なぜPolygonのスケーラビリティソリューションが2024年以降のゲームチェンジャーなのか？：https://www.antiersolutions.com/agglayer-why-polygons-scalability-solution-is-a-game-changer-in-2024-beyond/

3. 集約の時代が来る：https://polygon.technology/agglayer

4. Shared Validity Sequencing：https://www.umbraresearch.xyz/writings/shared-validity-sequencing

5. Union：https://www.rootdata.com/zh/Projects/detail/Union?k=MTAxMjY%3D