[논문 리뷰] LayerZero: Trustless Omnichain Interoperability Protocol

Ryan Zarick, Bryan Pellegrino외 1명|arXiv (Cornell University)|2021. 10. 26.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 7인용 수 11

한 줄 요약

LayerZero는 중개자, 검증자 또는 래pped 토큰 없이도 어떤 블록체인 간에도 직접적이고 네이티브로 상호 운용 가능한 신뢰할 수 있는, 온체인 간 상호 운용 프로토콜을 제안한다. 오라클과 리레이어라는 두 개의 독립적인 오프체인 엔티티를 활용하여 암호학적 증명을 통해 메시지의 유효한 전달을 보장함으로써, 최소한의 신뢰 가정으로 레이어1 및 레이어2 블록체인 간에 안전하고 저수준의 통신을 실현한다.

ABSTRACT

The proliferation of blockchains has given developers a variety of platforms on which to run their smart contracts based on application features and requirements for throughput, security, and cost. However, a consequence of this freedom is severe fragmentation; Each chain is isolated, forcing users to silo their liquidity and limiting options to move liquidity and state between walled ecosystems. This paper presents LayerZero, the first trustless omnichain interoperability protocol, which provides a powerful, low level communication primitive upon which a diverse set of cross-chain applications can be built. Using this new primitive, developers can implement seamless inter-chain applications like a cross-chain DEX or multi-chain yield aggregator without having to rely on a trusted custodian or intermediate transactions. Simply put, LayerZero is the first system to trustlessly enable direct transactions across all chains. Allowing transactions to flow freely between chains provides opportunities for users to consolidate fragmented pockets of liquidity while also making full use of applications on separate chains. With LayerZero, we provide the network fabric underlying the fully-connected omnichain ecosystem of the future.

연구 동기 및 목표

• 고립된 블록체인 간의 원활하고 신뢰할 수 있는 통신을 가능하게 하여 블록체인 생태계의 분열 문제를 해결하기 위해.
• 크로스체인 거래의 기본적인 신뢰 문제를 해결하기 위해 수탁자, 래pped 토큰 또는 중간 합의 계층에 의존하지 않도록 하기 위해.
• 다양한 응용 프로그램(예: 크로스체인 디엑스 및 다중체인 수익 집계기)을 지원하는 경량이며 조합 가능한 통신 프리미티브를 설계하기 위해.
• 두 개의 독립적인 오프체인 엔티티에 의한 암호학적 검증을 통해 크로스체인 메시지의 보안성과 최종성을 확보하기 위해.
• 개발자가 기반 체인의 의미론을 수정하거나 레이어1 체인에서 높은 비용을 부담하지 않고도 네이티브 크로스체인 애플리케이션을 구축할 수 있도록 하기 위해.

제안 방법

• 오라클이 소스 체인의 블록 헤더를 제공하고, 리레이어가 거래 증명을 제공하는 이중 신뢰 모델을 사용하며, 이들 모두는 신뢰할 수 없지만 상호 협력하지 않는 것으로 가정한다.
• 특히 메르클-패트리샤 트리 증명을 사용한 암호학적 검증을 통해 거래가 소스 체인에 확정되었음을 검증한다.
• 크로스체인 메시징을 추상화하고 최소한의 오버헤드로 어떤 블록체인에도 지원할 수 있는 경량이며 확장 가능한 인터페이스인 LayerZero 엔드포인트를 도입한다.
• 생산 수준의 신뢰성과 가용성을 확보하기 위해 체인링크의 탈중앙화된 오라클 네트워크를 기반으로 한 레퍼런스 구현에 의존한다.
• EVM 전용 데이터, 예를 들어 스마트 계약 주소를 크로스체인 메시지 전송을 위한 표준화된 패킷 형식으로 인코딩한다.
• 블록 헤더와 거래 증명이 독립적으로 검증되고 암호학적으로 일관될 경우에만 메시지 전달을 보장한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중간 체인이나 수탁 엔티티에 의존하지 않고 크로스체인 거래를 어떻게 신뢰할 수 있게 만들 수 있는가?
• RQ2 오직 오프체인 구성 요소만을 사용하여 이질적인 블록체인 간에 안전하고 직접적인 통신을 가능하게 하는 아키텍처 패턴은 무엇인가?
• RQ3 최소한의 신뢰와 낮은 비용으로 레이어1 및 레이어2 블록체인 모두를 지원하는 통합 메시징 프리미티브를 구축할 수 있는가?
• RQ4 독립적인 소스에서 온 암호학적 증명을 어떻게 조합하여 온체인 상태 기계 복제가 필요 없이도 메시지 유효성을 보장할 수 있는가?
• RQ5 기존의 블록체인 애플리케이션, 예를 들어 디엑스 및 수익 집계기 등은 네이티브 크로스체인 메시징을 통해 어느 정도 향상될 수 있는가?

주요 결과

• LayerZero는 중간 토큰이나 사이드체인 없이도 어떤 두 블록체인 간에도 직접적이고 신뢰할 수 있는 크로스체인 거래를 성공적으로 구현한다.
• 오라클과 리레이어라는 두 개의 독립적인 오프체인 엔티티를 사용하여 암호학적으로 거래의 확정성을 검증함으로써 유효한 전달를 달성하며, 상호 협력하지 않는 것으로 가정한다.
• LayerZero 라이브러리의 EVM 전용 구현은 개방 소스 기반의 기반 구조를 활용해 효율적인 메르클-패트리샤 트리 검증을 가능하게 하며, 정확성과 성능을 보장한다.
• 이 디자인은 네이티브 자산 이전을 지원하여 크로스체인 디엑스가 1:1 가격 정책을 유지할 수 있고, 래pped 토큰이나 중간 체인의 유동성 풀이 필요 없이 운영할 수 있다.
• LayerZero 기반의 다중체인 수익 집계기는 모든 체인의 최적 수익 기회를 동시에 접근할 수 있어 단일 체인 대비 잠재 수익을 크게 증가시킨다.
• LayerZero를 사용하는 대출 프로토콜은 다른 체인에 잠금된 네이티브 자산을 사용해 한 체인에서 자산을 빌릴 수 있게 하여 브리지 및 스왑 수수료를 제거하면서도 자산의 완전한 제어를 유지한다.