Hyperlane：開発者向けにAPIおよびSDKコンポーネントを提供する、チェーン間メッセージ転送プロトコル

2022.10.28

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マルチチェーンエコシステムが暗号資産業界の未来になりつつある。

Hyperlane：開発者にAPIおよびSDKコンポーネントを提供するインターシャンメッセージングプロトコル

執筆：Paul Veradittakit、Pantera Capitalパートナー

翻訳：TechFlow

マルチチェーンエコシステムは暗号資産業界の未来となりつつある。

最新技術を活用してブロックチェーンのトリレンマを解決するレイヤー1ブロックチェーン、Rollup、アプリケーションチェーンなどが登場し、ユーザーがさまざまなプロトコルと相互作用する方法を根本から変えている。

しかし、こうした変化は開発者にとって新たな課題をもたらしている。彼らは今やエコシステム間での選択を迫られ、流動性の断片化に対処しなければならない。各チェーンのコードは個別の「ステート」であるため、「クロスチェーン」ソリューションは安全でない資産を使って相互運用を行うか、あるいはすべてのチェーン上で互いをサポートするプロトコルを展開する必要がある。我々がマルチチェーン環境へ移行する中で、これらの課題に対応するためにクロスチェーン技術は進化しなければならない。暗号資産の広範な採用の基盤には、シームレスなブロックチェーン間通信と優れた開発者体験の実現がある。

真のインターシャンプロトコルを実現するため、Hyperlaneはブロックチェーン間にネットワーク通信層を構築している。同社の開発者向けソリューションは、インターシャンメッセージAPIと適切なSDK・ツールを提供し、インターシャンアプリケーションの構築に必要な時間を短縮することを目指している。これによりエンジニアはユーザーエクスペリエンスやセキュリティに集中できるようになる。

インターネットの起源と現在のブロックチェーン拡張の間には多くの類似点がある。インターネット以前には、多くの学校、企業、政府機関にそれぞれ独自のイーサネットがあり、これらは分散的かつ閉鎖的であり、コンピュータネットワーク間の通信は標準化されていなかった。その後、1983年にTCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）が新しい通信プロトコルとして導入され、パブリックネットワークの開放と共有が可能になった。これにより、すべてのネットワークをつなぐ共通言語が生まれたのである。

インターネットと同様に、Hyperlaneのモジュラーアーキテクチャとチェーン構造により、誰でも新しいチェーンをインターシャンメッセージ高速道路に接続できるようになっている。このソリューションはブロックチェーンにインターネットのような相互接続性をもたらし、暗号資産世界における革新のネットワーク効果を加速させるだろう。

現状

現在までに、クロスチェーンブリッジのようなアセット相互運用ソリューションが開発され、各チェーンを接続している。ユーザーはあるブロックチェーン上で一定量のデジタル資産をロックすることで、別のチェーン上での流動性を得ることができる。ブロックチェーン間の相互運用性は着実に向上しているものの、クロスチェーンブリッジはハッカーたちにとっての宝庫ともなっている。

2022年には、暗号資産関連の攻撃事件のうち69%がクロスチェーンブリッジに対するものであり、損失額は20億ドル以上にのぼった。クロスチェーンブリッジに接続されるチェーンが増えれば増えるほど、その運用を維持するために必要なスマートコントラクトの数も指数関数的に増加し、わずかなバグがあれば壊滅的な連鎖反応を引き起こすリスクがある。

クロスチェーンインタラクションを実現するには、このようなセキュリティ保証の欠如、スケーラビリティの難しさ、高コストといった課題を克服しなければならない。開発者がDeFiおよび経済システムの次世代パラダイムを構築できるように、マルチチェーンプラットフォーム向けのソリューションが必要なのである。

Hyperlaneによるクロスチェーンアプリの実現方法

Hyperlaneは以下の3つの主要技術によって、クロスチェーンアプリを可能にしている：

メッセージングAPI
通信セキュリティのためのPoS（プルーフ・オブ・ステーク）
主権的コンセンサス（Sovereign Consensus）

ブロックチェーンメールボックス

TCP/IPと同様に、HyperlaneはユーザーがHyperlaneメールボックスを通じてチェーン間でメッセージを送受信できるようにする。

各チェーンには、他のチェーンからのメッセージを受信するためのn-1個の受信箱と、メッセージを送信するための1つの送信箱がある。

Hyperlaneメールボックスは任意のスマートコントラクトチェーンに設定でき、アプリケーションがチェーン間メッセージを送受信できるようにする。

クロスチェーンメッセージの送受信には以下の3つのステップが必要である：

ソースチェーン上では、アプリケーションが送信箱コントラクトを呼び出す。ユーザーは宛先チェーンの受信箱ドメイン、受信者のアドレス、メッセージ内容を入力することでチェーン間メッセージを送信できる。これらのメッセージは送信箱のMerkle木に挿入される。
ネイティブチェーンのバリデータが新しいMerkleルートに署名する。
リレーヤーは、ステップ2の署名付きメッセージを提出することで、メッセージを指定された受信者に転送する。宛先チェーン上の受信箱コントラクトは、受信者がメッセージを受け取る前にMerkle証明を検証する。

不正行為へのコスト付加

各ブロックチェーンからのメッセージは、独自のバリデータグループによって保護されており、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）コンセンサス方式により、Hyperlaneメッセージの安全性が保証されている。ユーザーはトークンをステーキングし、1人または複数のHyperlaneバリデータに委任することで、経済的セキュリティを提供できる。

バリデータは、チェーン上の送信箱コントラクトを監視し、新しいメッセージ送信時に継続的にMerkleルートに署名することが責務である。

悪意のある行動者がメッセージの拒否またはフィルタリングを試みた場合、詐欺証明（fraud proof）によってその人物にペナルティを課し、バリデータのステークを削減（slash）することで、メッセージ伝達プロトコルの安全性を高めることができる。

カスタマイズ可能なチェーン間セキュリティ

デフォルトのプルーフ・オブ・ステークが経済的セキュリティを提供する一方で、Hyperlaneは「主権的コンセンサス（Sovereign Consensus）」という防御システムを導入しており、プログラマーがアプリケーションのチェーン間セキュリティモジュール（ISM）を変更できるようにしている。ISMとは、アプリケーションのセキュリティモデルを定義するスマートコントラクトである。アプリケーションはセキュリティモデルを修正し、主権的コンセンサスを用いて信頼の前提条件を分散させることで、自らの要件に最適化できる。

この技術により、セキュリティは静的なソリューションからモジュラーなソリューションへと進化する。同チームは将来の潜在的なセキュリティモデルにも対応すべく開発を進めている。例えば、ブロックチェーンのステートに関するZK証明を独立させ、それをISMとして利用する可能性もある。主権的コンセンサスは、トップレベルのチェーン間通信性能を維持しつつ、高度にカスタマイズされた最先端のセキュリティ対策を実現する。

現在のISMの例としては以下がある：

マルチシグ：シンプルなt-of-n型セキュリティモデル。プルーフ・オブ・ステークアダプタコントラクトを使用してメンバーシップを変更し、最も経済的に安全なHyperlaneバリデータを見つけることができる。
オプティミスティックセキュリティ：Optics社が開発したセキュリティ手法。オプティミスティックなISMは詐欺ウィンドウを組み込んでおり、その期間中に1-of-nのいずれかがシステムを停止できる。
ダイナミック：メッセージ内容やアプリケーションのステートに応じて、時間とともにその設定を変更するISM。

チーム

Hyperlaneは、複数のプロトコルを設計・実装してきた業界のベテランによって設立された。Asa Oines、Nan Chi Hoai、Jon KolがHyperlaneの背後で、相互運用性を実現するための安全な通信ネットワークの構築を目指している。

Galaxy在籍時、Jonは投資チームを率い、Solana、FTX、Chaos Labsなどを支援した。AsaとNamはcLabsの初期エンジニアリングチームの一員として、Celoプロトコルの実装を主導した。CosmosおよびIBCの創設者であるZaki Manian、Diemの共同創設者Morgan Bellerも創業者陣に密接な助言を提供している。さらに、この強力なコアチームにはGoogleの分散システムおよびcLabsのプロトコルエンジニアも含まれている。