Interoperabiliteit: uitdagingen en oplossingen voor een verenigd gedecentraliseerd ecosysteem.

Inleiding tot interoperabiliteit

De interoperabiliteit van blockchains is al lange tijd een centraal onderwerp en blijft aan belang winnen in een steeds meer multichain-wereld.

Binnen een blockchain is het mogelijk om handelingen op een "trustless" manier uit te voeren, d.w.z. we zijn er zeker (of bijna zeker) van dat ze zullen plaatsvinden omdat ze afhankelijk zijn van de code die een netwerk bestuurt waarvan de architectuur de actoren die het bedienen dwingt tot coördinatie. Tegen deze code ingaan en het netwerk compromitteren zou vrijwel onmogelijk en vooral onrendabel zijn.

Echter, er ontstaat een probleem wanneer we proberen twee blockchains met elkaar te laten communiceren, aangezien ze a priori elkaar niet kunnen vertrouwen.

Verschillende oplossingen proberen dit probleem aan te pakken.

Trusted bridges: Wrapped Bitcoin en Circle's CCTP

Een groep spelers kan worden vertrouwd om crypto's van de ene keten naar de andere over te dragen. Dit is met name nuttig wanneer men een blockchain zoals Bitcoin (die geen programmeerbaarheid heeft) wil laten communiceren met een andere.

Om dit aan te pakken, is een groep gecentraliseerde spelers (voornamelijk Bitgo, Kyber Network en Ren) samengekomen rond een DAO om WBTC (Wrapped BTC, d.w.z. bitcoins 'verpakt' op een andere blockchain) uit te geven.

Dit neemt de vorm aan van een synthetisch activum, met name aanwezig op de Ethereum-, Base-, Osmosis- en Tron-netwerken. De regel is dat voor elke WBTC die op een van deze ketens wordt gecreëerd, er een parallelle bitcoin wordt aangehouden door bewaarders op de Bitcoin-blockchain, zodat het altijd mogelijk is om 1 BTC te claimen in ruil voor 1 WBTC.

Momenteel zijn er 153.200 WBTC in omloop (ongeveer $10 miljard).

Hoewel er audits van rekeningen zijn en inspanningen worden geleverd voor transparantie, is dit systeem verre van perfect, aangezien het niet geautomatiseerd is en vertrouwen vereist in een kleine groep spelers.

Echter, gecentraliseerde bridges zijn niet altijd even problematisch, met name wanneer ze tokens overdragen die ook gecentraliseerd zijn.

Circle, het bedrijf dat de stablecoin USDC uitgeeft, heeft het Cross Chain Transfer Protocol (CCTP) geïmplementeerd, waarmee USDC kan worden overgedragen tussen ondersteunde ketens (Arbitrum, Avalanche, Base, Ethereum, Noble, Optimism, Polygon PoS en Solana).

CCTP is gebaseerd op een "Burn & Mint"-systeem dat mogelijk wordt gemaakt doordat Circle de officiële uitgever van USDC is. Elke USDC die via CCTP wordt overgedragen, wordt dus altijd beschouwd als een canoniek (niet-synthetisch) activum. Het gebruik van CCTP introduceert daarom geen extra vertrouwensaanname ten opzichte van het simpelweg aanhouden van de USDC.

Algemene berichtoverdrachtsinfrastructuren: Wormhole, Layer Zero, Hyperlane, enz.

Algemene berichtoverdrachtsinfrastructuren stellen de ketens die ze integreren in staat om elk type bericht uit te wisselen. Op deze infrastructuren is het mogelijk om allerlei toepassingen te bouwen, zoals DEX's, cross-chain leenprotocollen en vooral bridges.

Onder deze projecten kunnen we Axelar, Wormhole, LayerZero (lees onze projectanalyse) en het recente Hyperlane noemen.

Het interessante aan Hyperlane is dat elke blockchain zonder toestemming verbinding kan maken met zijn netwerk. Dit betekent dat blockchainprojecten niet langer tijd hoeven te besteden aan onderhandelingen met interoperabiliteitsinfrastructuren om zich ermee te verbinden, wat handig is in een wereld waar het aantal blockchains dagelijks toeneemt.

Elke infrastructuur brengt zijn eigen standaard voor het creëren van tokens die eenvoudig van de ene keten naar de andere kunnen worden overgedragen met "Burn & Mint"-systemen.

Deze infrastructuren brengen extra vertrouwensaanames met zich mee, aangezien zeer beperkte commissies van operators moeten worden vertrouwd.

Echter, restaking (lees ons onderzoek) helpt dit probleem te verminderen door de economische veiligheid van deze infrastructuren te versterken. Zo vertrouwt Renzo (lees onze projectanalyse) op de veiligheid die wordt geboden door EigenLayer (lees onze projectanalyse) om ezETH cross-chain transfers te waarborgen, aangezien Hyperlane een EigenLayer AVS is.

Orakels: Chainlink en zijn CCIP

Orakels zijn entiteiten die een blockchain in staat stellen te communiceren met de buitenwereld, inclusief andere blockchains. Op deze manier kunnen orakels concurreren met infrastructuren uit de vorige categorie.

Dit is met name de ambitie van Chainlink, dat sinds medio 2023 het Chainlink Cross-Chain Interoperability Protocol (CCIP) ontwikkelt, dat in staat is om alle soorten berichten en crypto's tussen blockchains over te dragen.

De beperking van deze benadering is het kleine aantal geïntegreerde netwerken in vergelijking met de vorige categorie (alleen EVM-ketens, waaronder Ethereum, Optimism, Arbitrum, Polygon, Base, enz.), evenals de hogere kosten van overdrachten.

Ter vergelijking: Hyperlane beheert Cosmos en Starknet naast EVM. Layer Zero ondersteunt ook Aptos en Solana. En Wormhole kan ook verbinding maken met Solana en Sui.

De oplossing van Chainlink komt moeilijk van de grond, aangezien tot nu toe slechts twee kleine projecten het lijken te hebben overgenomen.

De Cosmos IBC

Het Inter-Blockchain Communication Protocol (IBC) is een reeks interoperabiliteitsstandaarden die standaard zijn ingebouwd in ketens die zijn gebouwd met de Cosmos SDK, de gemeenschappelijke ontwikkelkit voor het Cosmos-universum, maar het kan ook worden uitgebreid naar andere ketens.

IBC maakt elk type communicatie tussen blockchains mogelijk, of het nu gaat om crypto-overdrachten of het uitwisselen van berichten.

Om het eenvoudig te stellen, vertrouwt de IBC op een reeks "light clients" (nodes die de staat van een blockchain controleren zonder deze volledig te downloaden) die ervoor zorgen dat berichten die door "relayers" (off-chain entiteiten) worden vervoerd correct zijn.

Als de relayers proberen foutieve berichten te verzenden, worden deze geweigerd door de light clients. Deze ontwerpkeuze onderstreept de afweging van IBC, die veiligheid boven bedrijfscontinuïteit stelt.

IBC is een van de veiligste middelen van interoperabiliteit en heeft zijn waarde tot nu toe bewezen, maar het is daarmee niet immuun voor kwetsbaarheden.

De beperkingen van IBC omvatten het aantal light clients dat een blockchain moet integreren om te communiceren met andere verbonden blockchains, evenals de kosten van het verifiëren van uitgewisselde berichten, die zeer hoog kunnen zijn, met name op Ethereum. Het Union-protocol beoogt deze problemen op te lossen door IBC te koppelen aan zero-knowledge proofs.

Layer 2 canonieke bridges

Layer 2's zijn allemaal verbonden met hun layer 1 via een canonieke bridge, wat een soort officiële bridge is.

Een canonieke bridge heeft hetzelfde beveiligingsniveau als het project dat deze uitrolt. Het gebruik van crypto's die via deze bridges worden overgedragen, voegt daarom geen extra vertrouwensaanname toe bovenop die inherent aan het gebruik van de betreffende layer 2.

Een van de beperkingen van canonieke bridges is hun traagheid, bedoeld om maximale veiligheid te waarborgen. Ze moeten wachten tot een transactie onomkeerbaar is voordat ze overdragen. Dit duurt vaak meerdere dagen.

"Intents": Across en Everclear

Op "intent" gebaseerde bridges stellen gebruikers in staat een intentie tot waardeoverdracht uit te geven. Een groep off-chain entiteiten, "relayers" of "solvers" genoemd, concurreert vervolgens om deze intentie te vervullen, waarbij ze de best mogelijke prijs en de kortst mogelijke termijn bieden.

Deze relayers zijn vaak geavanceerde spelers, zoals market makers, die liquiditeit bezitten op meerdere ketens en het risico accepteren dat een transactie kan worden geannuleerd. Dit overdrachtsysteem legt de risico's bij de relayers, die pas worden vergoed nadat gebruikers zijn bediend. Across is een van de belangrijkste bridges die intents gebruikt (lees onze analyse).

Verschillende ontwikkelingen zullen de efficiëntie van relayers en dus de bridges die zij bedienen blijven verbeteren.

De eerste is de introductie van standaarden, waardoor relayers van verschillende projecten met elkaar kunnen communiceren, zoals de ERC-7683 ontwikkeld door Across en Uniswap.

De tweede is de ontwikkeling van een clearing house voor intent-gebaseerde protocollen. Ontwikkeld door Everclear (voorheen Connext), zal dit het liquiditeitsbeheer voor relayers aanzienlijk verbeteren.

Agglayer: Polygon's visie

Agglayer is de interoperabiliteitsoplossing ontwikkeld door Polygon, waarmee elk kanaal (layer 1 en layer 2) verbinding kan maken (lees onze analyse van Polygon en Agglayer).

De Agglayer bestaat uit twee componenten:

1. Een uniforme bridge op Ethereum waarmee alle gebridgde activa tussen ketens die op de Agglayer zijn aangesloten, onderling fungibel zijn.
2. Een verificatie- en aggregatiesysteem voor zero-knowledge proofs (ZKP's). ZKP's hebben de eigenschap beknopt te zijn, wat betekent dat ze een onbeperkte hoeveelheid gegevens zeer snel kunnen verifiëren. ZKP's maken het dus mogelijk dat twee ketens met elkaar communiceren zonder een vertrouwensaanname te introduceren dankzij een uitwisseling van wiskundige bewijzen van hun staten.

ZkSync gebruikt een vergelijkbare architectuur om zijn "Elastic Chain" te ontwikkelen.

De huidige beperkingen van ZKP's zijn hun kosten en generatietijd. Er is de afgelopen jaren enorme vooruitgang geboekt, en deze verbeteringen zouden moeten versnellen met steeds meer projecten in deze sector en de ontwikkeling van gespecialiseerde hardware.

The Big Whale's mening

Sommige projecten proberen alle soorten berichten over te dragen (Wormhole, Layer Zero en Hyperlane), het probleem is dat hun architectuur momenteel relatief gecentraliseerd is, de integratie van restaking pakt dit probleem deels aan, en hun werking is vaak vrij traag.

Hun belangrijkste kracht is hun vermogen om standaarden te creëren voor overdraagbare tokens zonder wrijving tussen ketens, het probleem is dat elk zijn eigen standaarden meebrengt.

Aan de andere kant richten de protocollen die op intents vertrouwen (Across en Everclear) zich uitsluitend op waardeoverdrachten en lijken ze het best geplaatst om alle crypto's over te dragen die niet met de voorgaande standaarden zijn gecreëerd. Het voordeel is dat ze in staat zijn vergelijkbare standaarden te accepteren en hun synergieën te verbeteren.

Op middellange tot lange termijn zou de vermindering van de kosten en tijd voor ZKP-generatie ketens in staat moeten stellen snel en trustless met elkaar te communiceren en dus in de meeste gevallen de huidige infrastructuren te vervangen. De benaderingen van Polygon en Union lijken dan ook het meest veelbelovend.

‍

‍

De interoperabiliteit van blockchains is een belangrijk vraagstuk in een steeds meer multichain-wereld. Ons onderzoek verkent de uitdagingen van communicatie tussen blockchains en presenteert innovatieve oplossingen, zoals gecentraliseerde bridges, berichtoverdrachtsinfrastructuren, orakels, intents, enz.