L2ブリッジの現状：23のクロスチェーンブリッジを一文で理解する

2023.03.02

共有先

TechFlow厳選深潮セレクト

L2ブリッジの現状：23のクロスチェーンブリッジを一文で理解する

なぜクロスチェーンブリッジはL2にとって重要なのか？

2023.03.02 - 02:18:14

跨链桥

Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察

なぜクロスチェーンブリッジはL2にとって重要なのか？

L2 ブリッジの現状：23 のクロスチェーンブリッジを一文で理解する

執筆：エンタープライズイーサリアムアライアンス（EEA）コミュニティプロジェクト L2 標準ワーキンググループ Andreas Freund

翻訳：Kyle、DeFi 之道

我々は多チェーンの世界に生きている。数十億ドル規模の資産が100以上のブロックチェーンにロックされている。これらのブロックチェーン資産の所有者は、伝統的金融における資産所有者と同様に、利益を得るために裁定取引の機会を探している。しかし、伝統的金融とは異なり、ある国の資産を他の国での裁定活動に信頼できる仲介機関を通さずに使用することは、長年にわたりブロックチェーンでは不可能だった。その理由は以下の3つである：

資産のチェーン間移転、
さまざまなブロックチェーンの利点を利用できる新しい分散型アプリケーション（dApps）やプラットフォームにより、ユーザーの能力を高めるもの、
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て新たなソリューションを構築すること。

ブロックチェーン上での資本効率の低さを解決し、同時に収益を得るために、積極的な個人たちは上記3つの課題に対処するための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同士をつなげ始めた――そう、現在ではイーサリアム上でビットコインを取引できるようになった。もちろん、クロスチェーンブリッジは他の機能にも利用可能だが、主な目的は資本効率の向上にある。

ブロックチェーンブリッジとは？

大まかに言えば、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、情報および／または資産の送信を通じて、それらの間で安全かつ検証可能な通信を促進する。

これにより、以下のような多くの機会が生まれる：

資産のチェーン間移転、
さまざまなブロックチェーンの利点にアクセスできる新しい分散型アプリケーション（dApps）やプラットフォームにより、ユーザーの能力を高めること、
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て新たなソリューションを構築すること。

ブリッジには基本的に2つのタイプがある：

1. 信頼型ブリッジ

中央集権的な実体またはシステムに依存する。資金の保管およびブリッジの安全性に関する信頼前提。ユーザーは主にブリッジ運営者の評判に依存する。ユーザーは暗号資産の制御を放棄しなければならない。

2. 非信頼型ブリッジ

スマートコントラクト内に組み込まれたアルゴリズムなど、非中央集権的なシステムを利用する。ブリッジの安全性は基盤となるブロックチェーンと同等。ユーザーはスマートコントラクトを通じて資金を自己管理できる。

この二種類の信頼前提に基づき、一般的なクロスチェーンブリッジの設計タイプを区別できる：

ロック・ミント・バーン方式のトークンブリッジ：目標チェーン上の資産は即時に発行され、トランザクション失敗の可能性がないため、即時確定性が保証される。ユーザーは本来の資産ではなく、合成資産（通常「ラップド資産」と呼ばれる）を受け取る。
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：一つのブロックチェーン上の単一資産プールが他のチェーン上のプールと接続され、相互に流動性を共有する。この方法では即時かつ確実な最終性を達成できない。共有プールに流動性が不足すると、取引が失敗する可能性がある。

しかし、すべての設計、およびあらゆる信頼前提において、ブロックチェーンブリッジは以下の2つの難題を解決しなければならない。

StargateのRyan Zarickが提唱した「ブリッジトリレンマ（Bridging Trilemma）」

ブリッジプロトコルは以下の3つの特性のうち、2つしか持てない：

即時確定性：ソースチェーンでの取引実行後、ターゲットチェーン上で即座に資産を受け取れることを保証する。
統一流動性：ソースとターゲットのチェーン間ですべての資産に対して単一の流動性プールを持つこと。
ローカル資産：ソースチェーンのオリジナル資産を模倣してブリッジが発行する資産ではなく、ターゲットチェーンの本来の資産を受け取ること。

ConnextのArjun Bhuptaniが提唱した「相互運用性のトリレンマ」

相互運用性プロトコルは以下の3つの属性のうち、2つしか持てない：

非信頼性：基盤ブロックチェーンと同じセキュリティ保証を持ち、新たな信頼前提を必要としない。

拡張性：異なるブロックチェーンを接続できる能力。

汎用性：任意のデータメッセージの送信を可能にする。

巧妙な設計によって解決可能なトリレンマに加え、ブロックチェーンブリッジ最大の課題はセキュリティである。2021年から2022年にかけてWormhole、Ronin、Harmony、Nomadなどの多数のハッキング事件がそれを証明している。根本的に、ブロックチェーン間のブリッジは、橋渡しされる資産の中で最も安全性の低いブロックチェーンに匹敵する程度の安全性しか持たない。ただし、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関しては、この問題は生じない。なぜなら、共通のL1から同じセキュリティ保証を共有しているためである。

なぜL2にとってクロスチェーンブリッジが重要なのか？

ここまでは、L1ブロックチェーンを拡張しつつL1のセキュリティ保証を継承するL2プラットフォームについて具体的に述べてこなかった。というのも、L2自体はある意味特定のタイプのブリッジ、すなわちネイティブブリッジだからである。しかし、L2同士のブリッジを構築する際には、optimistic rollup、zk-rollup、Validium rollup、Volition rollupといった違いが生じる。これらは信頼前提や最終性の点でL1および異なるL2間と差異があり、特有の課題をもたらす。

L2間のブリッジが重要な理由はL1の場合と同じく、L2上の資産が他のL2での資本効率、ポータビリティ、その他の機能を求めるためである。

前述のように、接続されるL2が同じL1にアンカーされていれば、L2プラットフォーム間の信頼前提の差異は克服できる。また、追加の信頼前提を設ける必要もない。しかし、L1上でのL2トランザクションの最終性に関する差異により、L2間での資産ブリッジングは信頼最小化の形で行うのが困難になる。

L2ブロックチェーンブリッジのタイプ：概要

L2ブリッジについて深掘りすると、理想的なL2-L2ブリッジは以下の基準を満たすべきであることがわかる：

クライアントは、抽象層を通じて接続される各L2プロトコルから抽象化されなければならない――緩やかな結合（loose coupling）パラダイム。

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なければならない。理想としては、ターゲットL2プロトコルで使われる信頼モデルを変更せずに検証できるべき。

インターフェースとして使うL2プロトコルは、構造／プロトコルの変更を要求されない。

第三者が独立してターゲットL2プロトコルのインターフェースを構築できるようにしなければならない――理想としては標準化されたインターフェース。

現状を見ると、ほとんどのL2ブリッジはL2を別のブロックチェーンとして扱っている。注目すべき点は、「通常の」L1からL1へのブリッジで使われるブロックヘッダやMerkle証明の代わりに、optimistic rollupの詐欺証明やzk-rollupの有効性証明が使われていることである。

現在のL2ブリッジの状況

以下に、現在存在する非常に多様なL2ブリッジの状況をまとめた。名称、簡単な概要、およびブリッジ設計タイプを含む：

1.Hope Exchange

Rollup-to-rollupの汎用トークンブリッジ。チャレンジ期間を待たずに、ほぼ即時に一種のrollupから別のrollupへトークンを送信できる。

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

LayerZero上に構築された、組み合わせ可能なネイティブ資産ブリッジおよびdApp。DeFiユーザーはStargate上で単一トランザクションでネイティブ資産をチェーン間で交換できる。アプリケーションはStargateを組み合わせて、アプリケーションレベルでネイティブなクロスチェーン取引を実現。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の統一流動性プールによって支えられている。

設計タイプ：流動性ネットワーク

3.Synapse Protocol

チェーン間およびチェーン内の交換を実行するために、バリデーターと流動性プールを利用するトークンブリッジ。

設計タイプ：ハイブリッド設計（トークンブリッジ／流動性ネットワーク）

4.Across

オプティミスティックブリッジ。中継者（リレーヤー）がターゲットチェーン上のユーザーの送金リクエストを満たす。その後、イーサリアム上のOptimisticオラクルに自身の行動証明を提出することで報酬を得る。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個別の入金／償還プールを活用しており、後者は正規ブリッジを使って再バランスされる。

設計タイプ：流動性ネットワーク

5.Beamer

ユーザーがトークンを一つのrollupから別のrollupに移動できるようにする。ユーザーはソースrollup上でトークンを提供して送金をリクエスト。流動性提供者がそのリクエストを処理し、ターゲットrollup上のユーザーに直接トークンを送る。このプロトコルの核心は、最終ユーザーにとって可能な限り使いやすくすることにある。これは、最終ユーザーへのサービス提供と、流動性提供者の資金回収という2つの関心事を分離することで実現している。リクエスト到達と同時に、楽観的にサービスを提供する。ソースrollupからの払い戻しは、それ自体のメカニズムによって保証され、実際のサービス提供とは分離されている。

6.Biconomy Hyphen

スマートコントラクト型ウォレットを利用して、ユーザーが流動性提供者とやり取りしながら、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動させるマルチチェーンリレー網。

設計タイプ：流動性ネットワーク

7. Bungee

説明：SocketインフラとSDKを基盤とし、Socket流動性レイヤー（SLL）を主要コンポーネントとするブリッジ。SLLは複数のブリッジとDEXの流動性を集約し、P2P決済も可能にする。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（コスト、遅延、セキュリティなど）に応じて最適なブリッジを動的に選択・ルーティングする。

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およびL2 rollupにまたがる110以上のトークンをサポートする、非中央集権的かつ非管理型の資産ブリッジ。Celerのチェーン間メッセージフレームワーク上に構築されており、それはさらにCeler State Guardian Network（SGN）上に構築されている。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あり、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する。

設計タイプ：流動性ネットワーク

9.Connext

説明：資金のクロスチェーン送金に関連するメッセージのスケジューリングと処理を行う。標準資産、高速流動性、安定交換のための信託基金を採用。Connextコントラクトはダイヤモンドパターンを使用しており、一連のファセット（Facets）を備え、機能グループの論理的境界を形成する。ファセットはコントラクトストレージを共有し、個別にアップグレード可能。

設計タイプ：ハイブリッド設計（トークンブリッジ／流動性ネットワーク）

10.Elk Finance

ElkNetは以下の機能を持つ：

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かつ信頼できる送金
Elkがサポートするすべてのブロックチェーン間で、ElkNetを通じて数秒以内にクロスチェーン価値移転を実行
開発者向けインフラとしてのブリッジ・アズ・ア・サービス（BaaS）により、カスタムブリッジソリューションをElkNetで実装可能
接続されたすべてのブロックチェーン間でのクロスチェーン交換
流動性提供者に対する無償損失保護（ILP）
独自の能力と特性を持つ非代替性トークン（Moose NFT）

設計タイプ：ハイブリッド設計（トークンブリッジ／流動性ネットワーク）

11.LI.FI

ブリッジおよびDEXアグリゲーター。任意のチェーン上の任意の資産を、目的のチェーン上の目的の資産へルーティング可能。API／コントラクトレベルでSDKとして、またはdApp内に埋め込み可能なウィジェットとして提供。

設計タイプ：流動性プールアグリゲーター

12.LayerSwap

中心化取引所口座から第2層（L2）ネットワーク（オプティミスティックおよびzk-rollups）へ、低手数料で直接トークンをブリッジ。

設計タイプ：流動性ネットワーク（AMMを使用）

13.Meson

ハッシュ時間ロック契約（HTLC）を使用するアトミックスワップアプリケーション。ユーザー間の安全な通信と、流動性提供者の中継ネットワークを組み合わせて、サポート対象のトークンを処理。

設計タイプ：流動性ネットワーク

14.O 3 Swap

O 3のSwapおよびBridgeのクロスチェーンメカニズムは、複数のクロスチェーン流動性プールを集合化し、ガス代が必要な各チェーン上でガス代を補う「給油所（gas station）」を計画することで、シンプルなワンクリック確認取引を可能にする。

設計タイプ：流動性プールアグリゲーター

15.Orbiter

イーサリアムネイティブ資産を転送するための非中央集権的クロスロールアップブリッジ。システムには2つの役割がある：SenderとMaker。「Maker」はOrbiterのコントラクトに超過担保を預け入れた後、「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る。通常のプロセスでは、「Sender」が「Source Network」上で資産を「Maker」に送信し、「Maker」が「Destination Network」上で資産を「Sender」に返却する。

設計タイプ：流動性ネットワーク

16.Poly Network

Lock-Mint交換方式で異なるブロックチェーン間で資産を移転できるようにする。Poly Networkチェーンを使って、サポートされるチェーン上のリレーヤー間のメッセージを検証・調整する。各チェーンには一組のリレーヤーがおり、Poly Networkチェーンには一組のキーパーがいて、クロスチェーンメッセージに署名する。Poly Bridgeと統合されたチェーンは、ライトクライアント検証をサポートする必要がある。なぜなら、クロスチェーンメッセージの検証には、Merkle証明によるブロックヘッダとトランザクションの検証が含まれるためである。ブリッジインフラで使用されるいくつかのスマートコントラクトはEtherscan上で検証されていない。

設計タイプ：トークンブリッジ

17.Voyager (Router Protocol)

ルータープロトコルは経路探索アルゴリズムを使い、CosmosのIBCに類似したルーターネットワークを活用して、資産をソースチェーンからターゲットチェーンへ移動させる。

設計タイプ：流動性ネットワーク

18.Umbria Network

Umbriaには3つの主要プロトコルがあり、これらが協働する：

クロスチェーン資産ブリッジ；互換性のない他のブロックチェーンおよび暗号資産ネットワーク間での資産移転をサポート。
ステーキングプール；ユーザーがブリッジに流動性を提供することで、暗号資産の利子を得られる。UMBRの流動性提供者は、ブリッジが発生させるすべての手数料の60%を獲得。
分散型取引所（DEX）；定常積公式を基にした自動流動性プロトコル。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る。

2つのプロトコルが協働して、暗号資産ネットワーク間の資産移転を実現。

設計タイプ：流動性ネットワーク（AMMを使用）

19. Via Protocol

このプロトコルはチェーン、DEX、ブリッジのアグリゲーターであり、資産送信経路を最適化する。これにより、以下の3通りの資産ブリッジングが可能になる：

異なるブロックチェーン上で複数の取引を行う。
DEX統合型の非中央集権的ブリッジを通じて1回の取引を行う。
半中央集権的ブリッジを通じて1回の取引を行い、ターゲットチェーン上で2回目の取引をトリガーする。

設計タイプ：ハイブリッド設計（トークンブリッジ／流動性ネットワーク）

20.Multichain

Multichainは外部検証型ブリッジ。SMPC（安全なマルチパーティ計算）プロトコルを実行するノードネットワークを使用。トークンブリッジおよび流動性ネットワークを通じて、数十のブロックチェーンと数千のトークンをサポート。

設計タイプ：ハイブリッド設計（トークンブリッジ／流動性ネットワーク）

21.Orbit Bridge

Orbit BridgeはOrbit Chainプロジェクトの一環。サポートされるブロックチェーン間でトークンを移動できるクロスチェーンブリッジ。トークンはソースチェーン上で預けられ、「代表トークン」がターゲットチェーン上で発行される。預けられたトークンは正確にロックされず、Orbit FarmがDeFiプロトコルで利用可能。発生した利息はトークン預入者に直接渡されない。ブリッジコントラクトおよびFarmコントラクトのソースコードはEtherscan上で検証されていない。

設計タイプ：トークンブリッジ

22.Portal (Wormhole)

Portal Token BridgeはWormhole上に構築されており、Wormholeは専用ノードネットワークを活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ある。

設計タイプ：トークンブリッジ

23.Satellite (Axelar)

SatelliteはAxelarネットワークが提供するトークンブリッジ。

設計タイプ：流動性ネットワーク

L 2B eatプロジェクトは、L2関連のブロックチェーンブリッジリストを維持管理しており、そのロック総額（TVL）、説明、および簡易リスク評価（該当する場合）を含んでいる。

L2ブリッジのリスクプロファイル

最後に、ユーザーがL2ブリッジを使用する際には、実質的にすべてのブリッジで注意が必要であり、以下のリスクを特定のブリッジごとに評価するべきである：

資金損失

オラクル、リレーヤー、またはバリデーターが共謀し、不正な証明（例：ブロックハッシュ、ブロックヘッダ、Merkle証明、詐欺証明、有効性証明）を提出したり、不正な送金を中継したりする。
バリデーター／リレーヤーの秘密鍵が漏洩する。
バリデーターが悪意を持って新規トークンを発行する。
虚偽の主張に対して適切な異議が timely に提起されない（オプティミスティックメッセージプロトコル）。
オプティミスティックオラクル／リレーヤーの異議期間終了後に、ターゲットブロックチェーンのリオーガナイゼーションが発生する（オプティミスティックメッセージプロトコル）。
関与または使用される未検証のコントラクトソースコードに、悪意のあるコードまたは機能が含まれており、コントラクト所有者／管理者によって悪用される可能性がある。
トークンブリッジ所有者が不正行為を行い、またはユーザー資金に影響を与えるタイムセンシティブな緊急措置を講じ、ユーザーコミュニティとの適切なコミュニケーションを行わない。
プロトコルコントラクトが停止される（機能があれば）。
プロトコルコントラクトが悪意あるコード更新を受ける。

資金のフリーズ

リレーヤー／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。
プロトコルコントラクトが停止される（機能があれば）。
プロトコルコントラクトが悪意あるコード更新を受ける。
ブリッジ上のターゲットトークンに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、あるいはその両方のオラクルまたはリレーヤーが、送金（メッセージ）を促進できない。
プロトコルコントラクトが停止される（機能があれば）。

このリストは包括的ではないが、現在のブリッジ利用に伴うリスクの良い概要を提供している。

ゼロ知識証明（ZKP）技術を用いた新たな開発が進行中であり、上記のリスク要因の一部を軽減し、2つのブリッジ難題を解決しようとしている。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る：

非信頼かつ安全。ソースおよびターゲットブロックチェーン上のブロックヘッダの正当性はzk-SNARKsで証明でき、EVM互換ブロックチェーン上で検証可能。したがって、外部の信頼前提は不要。ソース・ターゲットブロックチェーンおよび使用されるライト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と仮定すればよい。
許可不要かつ非中央集権的。誰でもブリッジの中継ネットワークに参加可能で、PoSスタイルや類似の検証スキームは不要。
拡張性が高い。アプリケーションはZKP検証済みのブロックヘッダを取得し、アプリ固有の検証や機能を実行できる。
効率的。新しい最適化された証明スキームにより、証明生成時間が短く、証明検証も高速。

まだ初期段階ではあるが、こうした開発はブリッジエコシステムの成熟と安全性を加速させる可能性を秘めている。

まとめ

以上、L2ブリッジに関する議論と概要を次のようにまとめる：

L2ブリッジはL2エコシステムの重要な接着剤であり、L2間の相互運用性と、エコシステム全体における資産およびアプリケーションの効率的利用をさらに促進する。
イーサリアムメインネットなど、同一L1にアンカーされたL2上で使用されるL2ブリッジは、L1間のブリッジよりも安全である――ソースコードが安全であると仮定すれば。ただし、これはしばしば大きな仮定である。
すべての分散システムアーキテクチャと同様、重要なトレードオフが存在する。すなわち、ブリッジトリレンマおよび相互運用性のトリレンマで表現される2つの三難問題である。
L2ブリッジは、信頼型 vs 非信頼型ブリッジといった非常に異なる信頼前提、およびロック・ミント・バーン vs 流動性ネットワークといった非常に異なる設計選択を持っている。
L2ブリッジエコシステムは依然として初期段階にあり、常に変化している。
ユーザーはデュー・ディリジェンスを行い、自身のニーズに最も適したリスク・リターンプロファイルを提供するL2ブリッジを評価すべきである。
最新のZKP技術を用いた新たな開発が進行中であり、これらは2つのブリッジ三難問題を効果的に解決し、ブリッジ全体の安全性向上に貢献する。