Omnichain(オムニチェーン)相互運用性プロトコル「LayerZero」とOmnichain NFTについて、分かりやすく徹底解説！

2022年4月15日

どうも、イーサリアムnavi運営のでりおてんちょーです。

今回は、Omnichain相互運用性プロトコルを標榜する「LayerZero」について紹介・解説していきたいと思います。

読み方は「Omnichain（オムニチェーン）」です。

執筆時点では、StargateというLayerZero上で稼働するDeFiがローンチされていたり、Gh0stly Gh0stsやLayer Zero PunksなどがOmnichainNFTとしてローンチされており、徐々に頭角を現しながら話題になってきています。

「Omnichain NFT」を完全に理解しました。

今回は以下を試してみましたが、すごく簡単で感動しました👏

💡Omnichain NFTをBSCテストネットでmint
💡Mumbaiテストネットにトークンを転送

Omnichain NFTの概要/ポイント/使い方など記事にする予定なので、お楽しみに。@LayerZero_Labs @PrimordialAA pic.twitter.com/bpgF065oj0
— でりおてんちょー｜derio (@yutakandori) April 11, 2022

ちなみに、上記以外にもOmnichainNFTを謳ったNFTプロジェクトは実にたくさんローンチされている状況です。

derio

後の項で試してみますが、OmnichainNFT自体は実装が簡単なので、今後もOmnichainNFTを標榜するNFTプロジェクトは多数出てきて、「フルオンチェーンNFT」のようにマーケティング用語化するのではないかと予想しています。

フルオンチェーンNFTというのは、画像データがsvg形式などによって直接ブロックチェーン上に保持されているタイプのNFTのことです。

一方で、一般的なサーバー保管型NFTは、NFTの画像部分がデータベースへのリンクになっていて、要はブロックチェーンの外の世界から画像情報を引っ張ってきています。 pic.twitter.com/LXWDbrQ5ZJ
— でりおてんちょー｜derio (@yutakandori) October 20, 2021

ということで今回は、執筆時点で徐々に頭角を現しつつある「LayerZero」「OmnichainNFT」を中心に取り上げていき、その概要やコンセプトなどを紐解いていくことで、実態を理解していただくことを目的とします。

でははじめに、この記事の構成について説明します。

STEP

LayerZeroとは

まずは、LayerZeroの概要やコンセプトなどについて、完結かつ抽象的な表現も交えつつ可能な限り分かりやすく解説してまいります。

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既存モデルとの違いを比較

次に、LayerZeroのモデルが既存のクロスチェーン/マルチチェーン・L2(Layer2)とどのように違うのかについて解説してまいります。

STEP

LayerZeroのOmnichainコントラクトをデプロイ/転送してみる

最後に、皆様にLayerZero/OmnichainNFTについての理解を深めていただくことを目的とし、Hardhatを使って実際にコントラクトをデプロイしたり、NFTを別チェーンに転送してみるまでの一連の流れを解説いたします。

本記事が、「LayerZero」「OmnichainNFT」の概要やコンセプト・開発の一例などについて理解したいと思われている方にとって、少しでもお役に立てれば幸いです。

※本記事は一般的な情報提供を目的としたものであり、法的または投資上のアドバイスとして解釈されることを意図したものではなく、また解釈されるべきではありません。ゆえに、特定のFT/NFTの購入を推奨するものではございませんので、あくまで勉強の一環としてご活用ください。

LayerZeroとは

LayerZeroは、「Omnichain相互運用性プロトコル」であることを標榜するプロトコルであり、開発主体はカナダのバンクーバーを拠点とするチーム「LayerZero Labs」です。

Omniというのは、ラテン語omnisが由来の単語で「すべての」を意味する接頭辞であることから、すべてのチェーンを包括するようなレイヤーという意味合いだと筆者は解釈しています。

多くの異なるユーザーアプリケーション（LayerZeroを使用してブロックチェーン間でメッセージを送受信するコントラクト）が、ベースレイヤー(Layer0)として使用できるようにするための基盤プロトコルであることを提唱しています。

少しイメージが湧きづらい方は、まずは既存の暗号資産における中央集権取引所（CEX）の挙動をイメージしてみてください。

例えば、BTCを売却してETHを購入するというシーン。

本来であれば、この行為を直接的におこなうことはブロックチェーンの違いにより難しいのですが、CEXを使うことで即座にエクスチェンジすることができますよね。

これは、CEXが裏側でBTCとETHを保有して、さらに交換業務を担っているからこそ為せるのですが、このシーンはイメージしやすいでしょう。

LayerZeroは、このCEXが裏側でおこなっているような仕組みを、それぞれ独立したオラクル/リレイヤー・ULN (Ultra Light Node)を用いることにより、トラストレスかつシームレスに実現するというコンセプトです。

異なるチェーン上のユーザーアプリケーション間で、オンチェーンかつマルチチェーンにメッセージ検証をおこないます。

LayerZero Endpoint（ULN）が、各アプリケーションの接続部となるイメージ。

仕組みとしては、異なるチェーン（ここではA, B）のブロックヘッダーを伝達するオラクル（Oracle）と、トランザクションの証明を取得するリレイヤー（Relayer）という2つの独立したエンティティを組み合わせることで実現しています。

オラクルとリレイヤーを何にするかはユーザーが自由にカスタマイズ可能ですが、デフォルトではLayerZeroが提供するリレイヤーサービスと、Chainlinkの分散型オラクルネットワークとなっています。
参考：Default Config

ここで、以下のように疑問に思われる方もいらっしゃるかもしれません。

トラストレスとはいえ、オラクル/リレイヤーに依存したモデルでは？

これは非常に的を得た批判かと思いますし、筆者も最初に本プロトコルを見たときにそのように思いました。

実際にその指摘は的を得ている側面もありますが、LayerZeroではオラクル/リレイヤーをそれぞれ「独立」させることにより、以下のような効果を生み出しています。

オラクルとリレイヤーが結託して悪事をはたらくことを防ぐ
被害を受けた際の被害を最小限に止める

つまり、オラクルとリレイヤーが共謀することを防ぎつつ、かつそれが起きた際でも被害が最小限に止まるように設計されています。

クロスチェーンブリッジ（ミドルチェーン設計）では、単一の脆弱性が全ペアネットワーク・全流動性を危険にさらす可能性があるのに対し、LayerZeroでは悪用されるリスクを、悪用される特定のオラクル/リレイヤーペアに制限します。

この設計によって、高いセキュリティを保ちつつも、各チェーンを跨いだトークンの転送が可能になり利便性向上が見込めるという利点が挙げられます。

またその他のメリットとして、統一した標準規格/ルールを設けることによって、開発者が異なるチェーン間（※EVM互換性を問わない）で通信するための実装における「車輪の再発明」をなくすことが期待されるでしょう。

初期のフェーズではEVM互換性のあるチェーン（Ethereum/Arbitrum/Avalanche/BSC/Fantom/Optimism/Polygon）のみをサポートしていますが、将来的にCosmos Hub/Terraなどの非EVMチェーンのサポートも追加する予定となっています。

LayerZeroに関するさらなる詳細はこちらのホワイトペーパーに記載されているので、深掘りして調べたいという方はぜひご参考ください。

既存モデルとの違いを比較

本章では、Omnichain相互運用性プロトコルを標榜するLayerZeroと、以下の既存モデルとの違いを比較していくことで、LayerZeroについての理解をより深めていくことを目的とします。

クロスチェーン/マルチチェーン
L2(Layer2)

クロスチェーン/マルチチェーンとの違い

昨今ではDeFi領域を中心に、シングルチェーンからマルチチェーンへとトレンドが変わりつつある状況ですが、その中で以下のような課題が挙げられています。

流動性がサイロ化され分散してしまうことで生じる資本効率・UXの悪さ
独立するそれぞれのチェーン間での非効率的な通信
ブリッジ機能を一元的に備えたコントラクトのハッキングリスク

これらの課題に対するソリューションとして登場したのがLayerZeroであり、現在大きな注目を集めているといった背景があります。

まず前提として、既存のNFTにおける主なクロスチェーンブリッジと今回取り上げているLayerZero（Omnichain NFT）では、どちらもMint/Burn方式が採用されています。

L2(Layer2)との違い

LayerZeroが異なるチェーン間でネイティブな直接通信を実現するのに対して、Layer2は単一のL1チェーンと繋がるものであるという明確な違いがあります。

例えば、Arbitrum/Optimism/StarkNetなどはL1（Ethereum）と繋がるL2ですが、それぞれに異なるプールが存在していてサイロ化された構造となっており、資金効率やUXの面で課題となっています。

この課題を解決するために、ミドルチェーンによるブリッジングソリューションが試みられてはいるものの、セキュリティリスクの高さなどがネックとなっています。

この問題を根本から（Layer0ベースで）解決しようと試みるのがLayerZeroのアプローチであり、完結かつ抽象的に表現すると、L2が建物であればLayerZeroは土地である程の明確な構造的違いがあると言えます。

LayerZeroのOmnichainコントラクトをデプロイ/転送してみる

本章では、LayerZeroの大まかな概念を理解した次のステップとして、実際にLayerZeroのOmnichainコントラクトをデプロイしてみることで理解を深めることを目的とします。

今回、筆者の作業実行環境は以下です。

macOS Big Sur v11.6.2
Node.js v16.14.2
コードエディター：Visual Studio Code
Solidity開発環境：Hardhat

前提

OmnichainNonFungibleTokenでは、開始トークンIDと最大ミント数を引数として、コントラクトをチェーン上にデプロイします。

このとき重要なのは『トークンIDを分けること』なのですが、それは異なるチェーンで同じトークンIDがmintされることがないようにするためです。

今回は例として、bsc-testnetとmumbaiという2つのチェーンにLayerZero-Labsが提供しているsolidity-examples内のコントラクトをデプロイし、OmnichainNFTを発行してみたいと思います。

チェーン名	開始トークンID	最大ミント数
bsc-testnet	0	50
mumbai	50	100

引数はそれぞれ上記で設定

このようにしておくことで、同じチェーンで同じトークンIDのNFTをmintすることができなくなります。

ちなみにこれらの設定は、solidity-examples/constants/onftArgs.jsonファイルに記載されています。

チェーン間で転送がおこなわれた場合、OmnichainNFTは転送元のチェーン（今回はbsc-testnet）でburnされ、転送先のチェーン（今回はmumbai）でmintされることになります。

.envファイルを作成

Note: Remember to add a .env file with your MNEMONIC=”
注意：MNEMONIC=”.envファイルを追加することを忘れないでください。
出典：README.md

まずはREADME.mdの指示に従って、.envファイルを作成します。

上写真のように、サンプルとして.env.exampleファイルが用意されているので、以下のコマンドで.envファイルとして複製し、MNEMONICの部分をご自身の開発用walletアドレスの12wordsに書き換えて保存します。

cp .env.example .env

ちなみに、誤って.envファイルをGitHubなどにアップロードしてしまうとWallet内の資産を全部抜かれたりOwner権を失ってしまうので、扱いには十分気をつけましょう！！

.gitignoreで指定しておくことが大切ですが、筆者はよく分かっていないのでそもそもGitHubなどにアップロードしないようにしています。

MetaMaskにネットワークを追加

サンプルではfujiを使っていますが、今回は代わりにmumbaiを使用していきます。

hardhat.config.jsファイルに書かれた情報を元に、bsc-testnetとmumbaiそれぞれのネットワークをMetaMaskに追加しておいてください。

constants/onftArgs.jsonの情報も、6行目の”fuji”を”mumbai”に書き換えて保存しておきましょう。

faucetでテストネット用のトークンを取得

今回使用するbsc-testnetとmumbaiそれぞれのテストネット用トークンを、それぞれ以下のサイトなどを利用して獲得してください。

OmnichainNFTをデプロイ/転送してみる

では下準備が完了したので、ここからは実際にOmnichainNFTをデプロイ/転送していきます。

① 2つのコントラクトを、それぞれのチェーンにデプロイする

「クロスチェーン/マルチチェーンとの違い」節で述べた通り、チェーンを跨いだ先のNFT「X’」の発行主体について、クロスチェーンの場合がブリッジコントラクトであるのに対して、OmnichainはNFT「X」のコントラクトデプロイ主であるという違いがあります。

ということで、まずは2つのコントラクトを各チェーンにデプロイしていきます。

npx hardhat --network bsc-testnet deploy --tags OmnichainNonFungibleToken

npx hardhat --network mumbai deploy --tags OmnichainNonFungibleToken

② 信頼できるソースを設定し、各コントラクトが互いに、そして互いに”のみ”メッセージを受信できるようにする

OmnichainNFTは、クロスチェーンブリッジのように直接FT/NFTなどアセットを移動するわけではなく、メッセージを送受信してステート管理するという仕組みです。

ということで、各チェーン（今回はbsc-testnet/mumbai）のコントラクトがメッセージを送受信できるように設定します。

npx hardhat --network bsc-testnet omnichainNonFungibleTokenSetTrustedSource --target-network mumbai

npx hardhat --network mumbai omnichainNonFungibleTokenSetTrustedSource --target-network bsc-testnet

③ 各チェーンにOmnichainNFTをmintする

bsc-testnet/mumbaiそれぞれのチェーンで、OmnichainNFTをmintします。

npx hardhat --network bsc-testnet omnichainNonFungibleTokenMint

npx hardhat --network mumbai omnichainNonFungibleTokenMint

④ 自身が、そのチェーン上の、そのトークンの保有者であることを確認する

先ほどmintしたOmnichainNFTのowner（保有者）が、あなたのwalletアドレスであることを確認します。

npx hardhat --network bsc-testnet  omnichainNonFungibleTokenOwnerOf --token-id 1
npx hardhat --network mumbai omnichainNonFungibleTokenOwnerOf --token-id 51

⑤ OmnichainNFTをチェーンを跨いで転送する（bsc-testnet => mumbai）

先ほどbsc-testnetチェーンでmintしたOmnichainNFTを、mumbaiチェーンに転送してみます。

npx hardhat --network bsc-testnet omnichainNonFungibleTokenTransfer --target-network mumbai --token-id 1

insufficient funds for intrinsic transaction costとエラーが表示されてしまう場合は、bsc-testnetのfaucetでテストネット用トークンを多めに確保した状態で再度試みてください。

⑥ 転送元チェーン上にトークンが存在しないことを確認する

『④ 自身が、そのチェーン上の、そのトークンの保有者であることを確認する』で実行したコマンドと同じものを試してみます。

npx hardhat --network bsc-testnet  omnichainNonFungibleTokenOwnerOf --token-id 1

「ERC721: owner query for nonexistent token.」なので、転送元チェーン上に対象トークンが存在しないことが分かる

⑦ 最後に転送先チェーン上にトークンが存在することを確認する

npx hardhat --network mumbai  omnichainNonFungibleTokenOwnerOf --token-id 1

転送先チェーン上に「ownerOf(1)」と表示されているので、転送先チェーン上に対象トークンが存在することが分かる

以上で、bsc-testnetチェーンでmintしたOmnichainNFT（tokenID = 1）を、mumbaiチェーンに転送（bsc-testnetチェーンでburn / mumbaiチェーンでmint）することができました。

他にも、OmnichainFT（Omnichain ERC20）やOmniCounterのセットアップ手順も掲載されているので、より理解を深めたいという方はぜひこちらを参考に遊んでみてください！

参考：
LayerZero_Whitepaper_Release.pdf
Full-chain interoperability: Understanding the LayerZero protocol and its first project, Stargate
LayerZero- An Omnichain Interoperability Protocol

まとめ

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本記事では、執筆時点で徐々に頭角を現しつつある「LayerZero」「OmnichainNFT」を中心に取り上げていき、その概要やコンセプトなどについて私見を交えながら解説しました。

本記事が、「LayerZero」「OmnichainNFT」の概要やコンセプト・開発の一例などについて理解したいと思われている方にとって、少しでもお役に立ったのであれば幸いです。

また励みになりますので、参考になったという方はぜひTwitterでのシェア・コメントなどしていただけると嬉しいです。

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今回は、Omnichain相互運用性プロトコルを標榜する「LayerZero」および「Omnichain NFT」について解説しました⛓

✅クロスチェーン/マルチチェーンとの違い
✅L2との違い
✅Omnichain NFTのデプロイ/転送方法
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— イーサリアムnavi (@ethereumnavi) April 15, 2022