4つのクロスチェーン通信モードの簡易分析：なぜゼロ知識証明を用いてクロスチェーンプロトコルを開発するのか？
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4つのクロスチェーン通信モードの簡易分析：なぜゼロ知識証明を用いてクロスチェーンプロトコルを開発するのか？
「一超多強」のパブリックチェーン構造の中では、ユーザーはより安全で、より汎用的かつ使いやすいチェーン間通信プロトコルを必要としている。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察ユーザーが求めるクロスチェーンサービスとは
ここ数年で、さまざまな独立型パブリックチェーンやイーサリアムのLayer 2が登場しました。
セキュリティ、低コスト、高速取引、開発者およびユーザーコミュニティの違いなど、それぞれのチェーンは異なる強みを持っており、ユーザーが複数のチェーンを切り替えながら利用することは一般的です。
イーサリアムチェーンと比較して、Layer2やその他の独立型パブリックチェーンでは手数料がより安価であり、取引速度もより高速です。そのため、ユーザーは取引コストを削減したり、他のチェーン上で提供されているより優れたあるいは独自のアプリケーションを利用するために、クロスチェーンブリッジを使用する必要があります。
もしクロスチェーンブリッジを「現金輸送車」に例えるなら、誰かがそれを襲撃しようとも、どのような手段で襲撃されようとも、輸送車自体は強固な防御能力を持ち、いかなるセキュリティ上の問題も許容できません。設計・製造段階に問題があってはならず、護送プロセス、送信・受信の各段階でも問題があってはなりません。現在のクロスチェーンブリッジのソリューションは、アーキテクチャ設計の問題、コードの脆弱性、あるいはプロトコル自体が送受信や中継プロセスにおいて何らかの信頼前提に依存しているという課題を抱えています。これらすべてがクロスチェーンブリッジの安全性を大きく低下させています。
クロスチェーンブリッジは、個々のパブリックチェーン上に構築される橋渡しとして、多数のパブリックチェーン間の流動性分断を解決するものであり、資産のクロスチェーン移転において非常に重要なソリューションであることに疑いの余地はありません。
しかし、ユーザーのクロスチェーン技術に対する要求は、資産の移転に留まりません。資産のクロスチェーンは、実際にはクロスチェーンプロトコルにおけるDeFi分野の一応用にすぎないのです。2つのまったく異なるネットワークがクロスチェーンプロトコルを通じて相互運用性を持つことで、トークンの独立プラットフォーム間での移転だけでなく、大容量ファイルやデータパケットのチェーン間通信も実現する必要があります。
Web3.0のマルチチェーンエコシステムにおいて、ユーザーは単一のアプリケーションを通じてすべての主要パブリックチェーンと資産およびデータをシームレスにやり取りできることが望まれます。
このやり取りの過程で、ユーザーは頻繁にウォレットやネットワークを切り替えることを望んでいません。
「一強多極」のパブリックチェーン構図のもとで、ユーザーが求めているのは、より安全で、より汎用的かつ使いやすいチェーン間通信プロトコルです。
存在するクロスチェーン通信モード
ネイティブ検証モード
本機検証（ネイティブ検証）は、ソースチェーンとターゲットチェーンの仮想マシン内にライトクライアントを実行し、リレーヤーを通じてチェーン間通信を行う方式です。この方式の特徴は、複数のパブリックチェーン間に別のチェーンを運営する必要がないことです。Way Networkのようにゼロ知識証明（ZKP）を採用すれば、LayerZeroが持つ信頼前提を排除することも可能です。
図1：ネイティブ検証モード
外部検証モード
外部検証では、1人または複数の検証者がソースチェーンの特定アドレスを監視します。ユーザーがソースチェーン上の特定アドレスに資産を送信すると、その資産は一時的にロックされます。
第三者の検証者は情報を検証し、合意に達する必要があります。合意が成立すると、対応する資産がターゲットチェーン上で生成されます。
この通信方式の欠点は、「信頼前提」があること、すなわち「単一障害点」または「局所的障害」によって資産が盗難されるリスクが高まることです。
図2：外部検証モード
ローカル検証モード
ローカル検証は部分的検証の一種であり、P2Pの流動性ネットワークです。各ノード自体が「ルーター」となり、ルーターは派生資産ではなく、ターゲットチェーンのオリジナル資産を提供します。
この方式の欠点は「汎用性」が欠如しており、資産のクロスチェーン移転にしか利用できず、一般情報やデータのチェーン間伝送には対応できないことです。
図3：ローカル検証モード
アップストリームチェーンモード
アップストリームチェーンは、dAppが自らのチェーン上にスマートコントラクトをデプロイすることを求め、メッセージが複製されて他のLayer1パブリックチェーンに送信されることで状態更新を実現します。
この方式の主な欠点はビジネス運営面にあり、このチェーンは協力するよりもすべての第1層チェーンと競合することになり、互いにdAppの導入を奪い合う構図となります。
図4：アップストリームチェーンモード
なぜzkRelayerがチェーン間通信の鍵なのか？
優れたチェーン間通信ソリューションは、以下の利点を備えていなければなりません：
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信頼前提なし、安全、つまりTrustless、Secure；
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無許可、非中央集権的、つまりPermissionless、Decentralized；
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汎用性、つまりGeneral、Universal；
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拡張性、つまりExtensible；
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迅速で低コスト、つまりEfficient、Low Cost；
これらの利点はすべてのクロスチェーンソリューションに共通するわけではなく、また各利点の重要度も異なります。
ユーザーはやや遅いクロスチェーンサービスを我慢できますし、高いコストも受け入れ可能であり、あらゆるデータ形式のクロスチェーン伝送を即座に求めるわけではありません。
しかし、第一の要件である「Trustless（信頼不要）」は、緊急かつ最重要です。初期の外部検証モードは、あるチェーンを使って他のパブリックチェーンの通信問題を解決しようとするものでしたが、方法論的にはやや重たいアプローチであり、EVMとNon-EVM、PoWとPoSといった異なるコンセンサスメカニズムを持つチェーン間の通信問題を解決するのは困難でした。
同時に、中間チェーン自体が単一の中央集権的ツールであり、「自らの清廉さを証明する」ことが難しく、外部検証モードは非中央集権的なセキュリティも信頼不要のセキュリティも実現できていません。
一方、ネイティブ検証のLayerZeroやHyperlaneは、SenderとReceiverという2つのクライアントの役割を強調し、RelayerとOracleの役割を弱めています。
これには以下のような問題があります：
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第一に、ユーザーはRelayerとOracleが共謀して悪意ある行動をしないと信じなければならない；
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第二に、ユーザーはプロトコル自体がRelayerの段階で悪意ある行動をしないと信じなければならない。
つまり、現在のすべてのソリューションではTrustless Securityを実現できていません。単一障害点や局所的障害は、根本的な欠陥を持つクロスチェーン通信ソリューションの中に、いつ爆発するかわからない爆弾のように存在しています。
zkRelayerは、Way Networkが提案したチェーン間通信のためのゼロ知識証明リレーヤーであり、その利点は、ユーザーが外部の第三者やプロトコル自体を信用する必要がないことです。数学および暗号学の証明プロセスが完全かつ正確であれば、このシステムは一般に受け入れられます。ここで本質的な変化が起きています。ユーザーが信じるのは「真理」であり、特定の人や組織ではありません。人は間違いを犯し、悪意を持つ可能性がありますが、真理は決してそうしません。Chain A→ Sender→ zkRelayer → ZK Verifier→ Receiver→ Chain Bという一連の流れの中で、zkRelayerはSenderとReceiverという2つのライトクライアントを越えて、ソリューションの中核的存在となります。
zkRelayerの中核部品はZK ProverとMessage Aggregatorです。Way NetworkのZK Proverが採用するゼロ知識証明方式はFox Techが提案したZK-FOAKSであり、非常に高速であり、Recursive（再帰的）かつTrustless（信頼不要）の特性を持っています。その線形的な証明時間と準線形的な検証時間はすでに理論下限に達しています。ZK-FOAKSをチェーン間通信のRelayerに適用することで、通信全体がTrustlessかつEfficient、Low Costであることが保証されます。
zkRelayerこそが、チェーン間通信の扉を開く鍵です。zkRelayerの支援により、チェーン間通信は新たな時代を迎えるでしょう。
図5：Way Networkの汎用的チェーン間通信アーキテクチャ
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