Axelar: Architektur und Protokoll für universelle Blockchain-Interoperabilität

1. Einleitung

1. 1. Der Aufstieg der Multi-Chain-Umgebung

In den Anfangstagen der Blockchain-Technologie führte Ethereum die Wiederbelebung von On-Chain-Aktivitäten durch dezentrale Anwendungen (Dapps) an, die auf Smart Contracts basierten. Diese Dapps waren innerhalb des Ethereum-Ökosystems interoperabel und konnten Funktionen frei kombinieren sowie Assets und Informationen über Standards wie ERC-20 austauschen. Die begrenzte Skalierbarkeit von Ethereum verhinderte jedoch die zuverlässige Verarbeitung der zunehmenden Anzahl von Transaktionsanforderungen. Folglich stiegen die Netzwerküberlastung und die Gas-Gebühren, was die entscheidende Bedeutung von "Skalierbarkeit" unterstrich – die Fähigkeit eines Blockchain-Netzwerks, ein hohes Transaktionsvolumen stabil zu verarbeiten, wenn mehr Nutzer und Mittel in das Netzwerk eindringen.

Um die Skalierbarkeitsprobleme von Ethereum anzugehen, wurden neue monolithische Layer-1-(L1-)Blockchains wie Solana, Aptos und Sui entwickelt, die auf hohen Durchsatz und niedrige Gebühren ausgelegt sind. Darüber hinaus entstanden innerhalb des Ethereum-Ökosystems Versuche zur Lösung von Skalierbarkeitsproblemen durch Layer-2-(L2-)Lösungen, die Transaktionen in ihren eigenen Netzwerken ausführen und die Ergebnisse auf Ethereum aufzeichnen. Zusätzlich ermöglicht das Cosmos SDK-Framework die Auswahl und Kombination notwendiger Module, um anwendungsspezifische Blockchains (Appchains) für Finanzen, Spiele und andere Zwecke zu erstellen.

Darüber hinaus hat sich eine modulare Blockchain-Architektur entwickelt, um flexiblere und skalierbarere Netzwerke aufzubauen. Diese Architektur trennt Kernfunktionen wie Konsens, Ausführung und Datenverfügbarkeit in unabhängige Schichten, die organisch kombiniert werden können. Kürzlich sind im Ethereum-Ökosystem modulare Blockchain-Entwicklungsrahmen wie Arbitrum Orbit und Optimisms OP Stack aufgetaucht, was zum Aufkommen verschiedener Blockchains mit modularen Architekturen führte. Da sowohl die horizontale Expansion von L1-Blockchains als auch die vertikale Expansion von L2, L3 und Appchains gleichzeitig stattfinden, ist das heutige Blockchain-Ökosystem in eine Multi-Chain-Ära eingetreten, in der diverse Blockchain-Netzwerke koexistieren.

Diese Entwicklung gibt Entwicklern die Freiheit, die am besten geeignete Blockchain für ihre Projekte auszuwählen, und bietet den Nutzern Zugang zu einer breiteren Palette von Diensten und Chancen als je zuvor. Diese Expansion der Blockchains hat jedoch die Interoperabilität geopfert. Anwendungen auf souveränen Blockchains sind über Brücken oder Sequencer verbunden, was eine schlechte Benutzererfahrung und unverhältnismäßige Sicherheitsrisiken darstellt und Nutzer Milliarden an verlorenen Guthaben kostet. Neben Diebstahl und einer zu komplizierten Benutzererfahrung führte der Aufstieg der Multi-Chain-Umgebung zu einer Fragmentierung der Liquidität, da Liquidität auf verschiedene Blockchains verteilt ist. Nutzer stehen auch vor der Unannehmlichkeit, separate Konten und Geldbörsen für jede Kette verwalten zu müssen. Dieses Szenario hat die Notwendigkeit von Blockchain-Interoperabilitätslösungen unterstrichen, die reibungslose Asset- und Datenaustausche zwischen Blockchains ermöglichen und eine einheitliche Liquidität und Benutzererfahrung in Web3-Anwendungen untermauern.

1. 2. Das Aufkommen und die Entwicklung von Blockchain-Interoperabilitätslösungen

Frühe Cross-Chain-Interoperabilitätslösungen umfassten Brücken, die Asset-Transfers zwischen Ketten ermöglichten. Diese Brücken nutzten oft einfache Multisignatur-Setups, um die Bewegung von Mitteln zwischen Blockchains zu sichern, und verwendeten Methoden wie den Lock & Mint-Ansatz, der Token auf der sendenden Kette sperrt und eingepackte Token auf der empfangenden Kette prägt, sowie den Burn & Mint-Ansatz, der Token auf der sendenden Kette verbrennt und neue auf der empfangenden Kette prägt. Diese Methoden linderten die Fragmentierung der Liquidität teilweise – aber sie führten neue Sicherheitsanfälligkeiten ein und boten eine schlechte Benutzererfahrung.

Selbst mit Bridge-Protokollen mussten Nutzer weiterhin individuelle Konten und Geldbörsen für jede Kette verwalten und Transaktionen direkt an jede Kette senden, was eine nahtlose Benutzererfahrung behinderte. Wenn ein Nutzer beispielsweise Token A des Ethereum-Netzwerks verwenden möchte, um Token B auf dem Solana-Netzwerk zu kaufen, muss er:

1. Auf seine Geldbörse zugreifen, die Assets im Ethereum-Netzwerk verwaltet.
2. Die Geldbörse mit einem Bridge-Protokoll verbinden und eine Brückentransaktion für Token A senden.
3. Auf seine Geldbörse zugreifen, die Assets im Solana-Netzwerk verwaltet.
4. Die Geldbörse mit einer dezentralen Börse (DEX) verbinden, die den Handel zwischen Token A und Token B unterstützt.
5. Den gebrückten Token A gegen Token B tauschen.

Um die Benutzererfahrung zu verbessern, führte Cosmos den IBC-(Inter-Blockchain Communication-)Standard ein, der Cross-Chain-Messaging ermöglicht. Dies ermöglicht nicht nur die Übertragung von Assets, sondern auch beliebiger Nachrichten zwischen Cosmos-basierten Appchains. Diese Nachrichten können Smart-Contract-Ausführungen oder Datenaustausche auf der empfangenden Kette auslösen. Diese Innovation vereinfacht Asset-Bridging- und Swap-Prozesse über mehrere Appchains hinweg und ermöglicht die Entwicklung von Dapps wie Quasar, die Yield-Farming-Funktionalitäten unter Verwendung von Assets aus verschiedenen Ketten bieten.

IBC hat die Interoperabilität aus der Sicht der Benutzererfahrung erheblich verbessert, was mit Bridge-Protokollen allein nicht erreichbar war. IBC konzentriert sich jedoch hauptsächlich auf Asset-Transfers und die Ausführung grundlegender Smart Contracts unter Verwendung dieser Assets. Diese Einschränkung wirkt sich auf komplexe Cross-Chain-Interaktionen oder Multi-Chain-Operationen innerhalb einer einzelnen Transaktion aus. Außerdem arbeitet IBC hauptsächlich innerhalb des Cosmos-Ökosystems, was die direkte Interoperabilität mit anderen Blockchain-Umgebungen wie Ethereum und Solana erschwert. Um ein echtes Blockchain-Internet zu erreichen, das alle Blockchains unabhängig von Typ oder Struktur umfasst, ist daher ein universellerer und offenerer Cross-Chain-Messaging-Protokoll erforderlich. Die Adressierung dieses Bedarfs an umfassender Cross-Chain-Interoperabilität führte zur Entwicklung von Axelar.

2. Axelar: Ein Protokoll für vollständige Interoperabilität

Axelar ist ein Next-Generation-Cross-Chain-Messaging-Protokoll, das entwickelt wurde, um die Einschränkungen bestehender Cross-Chain-Messaging-Lösungen zu überwinden, die oft auf bestimmte Ökosysteme beschränkt sind. Axelar ist die Web3-Interoperabilitätsplattform, die einen offenen Stack bereitstellt, um alle Blockchains zu verbinden, und 1-Klick-Erlebnisse für Nutzer und Erbauer ermöglicht.

TCP/IP, ein Standardkommunikationsprotokoll in Computernetzwerken, ermöglichte es isolierten Netzwerken im Internet, in einer gemeinsamen Sprache zu kommunizieren. Betrachten Sie Axelar als ein sicheres und programmierbares TCP/IP für das Blockchain-Ökosystem. Sein Ziel ist es, verschiedene Blockchains den sicheren Austausch verifizierter Informationen und Werte zu ermöglichen, wobei ihre einzigartigen Merkmale erhalten bleiben.

Stand Mai 2024 unterstützt Axelar Cross-Chain-Messaging mit insgesamt 64 Blockchain-Netzwerken, darunter Cosmos IBC und EVM-basierte Netzwerke (Ethereum Virtual Machine) wie Ethereum, Polygon und Avalanche. In naher Zukunft plant Axelar, sein Ökosystem durch die Aktivierung der Interoperabilität mit nicht-EVM-basierten Netzwerken wie Solana, Aptos, Sui, Stacks, Hedera, Stellar usw. zu erweitern. Mit Axelar kompatible Netzwerke, Quelle: Axelarscan.

Axelar stellt Entwicklern eine Cross-Chain-Entwicklungsplattform bereit, die die bequeme Entwicklung und Bereitstellung von Interchain-Dapps erleichtert, die mit mehreren Blockchains interagieren. Interchain-Dapps, die auf Axelar aufgebaut sind, können komplexe Cross-Chain-Interaktionen ausführen, aber aus der Perspektive des Benutzers erleben sie die Cross-Chain-Funktionalitäten, indem sie eine einzige Transaktion an die Dapp auf der ursprünglichen Kette senden. Diese Abstraktion von Aktionen über mehrere Netzwerke hinweg bietet den Benutzern ein nahtloses Erlebnis, ähnlich wie der Betrieb innerhalb eines einzelnen Netzwerks.

Axelars technologische Stärke und Potenzial wurden durch Zusammenarbeit mit verschiedenen Projekten und Unternehmen unter Beweis gestellt. Einige bemerkenswerte Beispiele sind: Ondo Finance, ein Emittent des RWA-basierten Stablecoins USDY, hat die Cross-Chain-Brücke von USDY unter Verwendung von Axelar implementiert; an der Spitze der RWA.xyz-Rangliste vertrauen Centrifuge und Provenance ebenfalls für die Interoperabilität auf Axelar. Führende Kryptowährungs-Wallets wie Metamask und Trust Wallet nutzen die auf Axelar basierende Anwendung Squid für die Cross-Chain-Swap-Funktionalität. Wichtige DeFi-Projekte wie dYdX und Uniswap haben ihre Cross-Chain-Fähigkeiten durch Partnerschaften mit Axelar gestärkt. Das Gaming-Projekt Immutable hat die Cross-Chain-Infrastruktur in Zusammenarbeit mit Axelar aufgebaut. Das Staking-Liquiditätsprojekt Lido Finance hat seinen gepoolten ETH (stETH) über Axelar auf Cosmos und BNB Chain ausgeweitet. Globale Unternehmen wie JP Morgan, Microsoft, Deutsche Bank und Mastercard arbeiten mit Axelar an Cross-Chain-Infrastrukturen für ihre Web3-Initiativen.

Als Nächstes werden wir, um zu verstehen, wie Axelar zum Standard für sichere Kommunikationsprotokolle im Blockchain-Ökosystem werden will, in die Architektur und die Funktionen des Axelar-Protokolls eintauchen.

2. 1. Protokollarchitektur

Das Axelar-Protokoll besteht aus wichtigen Komponenten wie dem Axelar-Netzwerk, Gateway-Verträgen und API/SDK. Die Architektur kann mit der folgenden Struktur veranschaulicht werden.

2. 1. 1. Axelar-Netzwerk: Ein dezentraler Hub für Inter-Chain-Kommunikation

Axelar betreibt ein eigenes Netzwerk, um die Brückenbildung von Nachrichten und Assets zwischen verbundenen Blockchains zu dezentralisieren. Dieses Netzwerk wird unter Verwendung des Cosmos SDK-Frameworks erstellt, das für den Aufbau von Blockchains bekannt ist, und verwendet Delegated Proof of Stake (DPoS) als Konsensusalgorithmus. Benutzer können den nativen Token von Axelar, $AXL, staken, um Validatorknoten zu betreiben. Selbst Benutzer, die keine Validatorknoten betreiben, können an der Netzwerkvalidierung teilnehmen, indem sie ihre$AXL an Validatoren delegieren. Stand 17. Mai setzen etwa 130 Entitäten $AXL ein und betreiben Knoten. Davon werden die 75 Entitäten mit dem höchsten Staking-Anteil als aktive Validatoren ausgewählt und nehmen an der Validierung des Netzwerks teil. Die verbleibenden Knotenbetreiber, die nicht als Validatoren ausgewählt wurden, helfen bei der Weitergabe der Blöcke und erhalten kleine Anreize.

Validatoren überwachen den Zustand der mit dem Axelar-Netzwerk verbundenen Blockchains und verifizieren Cross-Chain-Transaktionen, die an Axelar gesendet werden. Dazu betreibt jeder Validatorknoten für die verbundenen Blockchains und liest deren Daten, um die Gültigkeit der Cross-Chain-Transaktionen zu verifizieren. Wenn ein Benutzer beispielsweise eine Cross-Chain-Transaktion anfordert, um Assets von Ethereum an Polygon zu übertragen, befolgen die Validatoren von Axelar diese Schritte:

1. Verifizieren, dass die Transaktion auf Ethereum stattgefunden hat, durch Prüfung des Ethereum-Knotens.
2. Bestätigen, dass die Empfängeradresse auf dem Polygon-Knoten gültig ist.
3. Sobald die Gültigkeit der Transaktion bestätigt ist, die Transaktion auf der Axelar-Blockchain aufzeichnen und ausführen.

Axelar verwendet ein quadratisches Abstimmungssystem, bei dem die Abstimmungsmacht der Validatoren proportional zur Quadratwurzel der gestakten Token zunimmt, anstatt linear. Um beispielsweise seine Abstimmungsmacht zu verdoppeln, muss ein Validator seinen $AXL-Staking vervierfachen. Dies verhindert, dass wenige Validatoren übermäßigen Einfluss ausüben, und stellt sicher, dass mehr Teilnehmer gleiche Entscheidungsbefugnisse haben, was die Dezentralisierung und Fairness des Netzwerks erhöht.

2. 1. 2. Gateway-Verträge

Jede Blockchain, die mit dem Axelar-Netzwerk verbunden ist, verfügt über Gateway-Verträge, die als Smart Contracts (oder andere Arten von Installationen auf Nicht-Smart-Contract-Ketten) in ihren jeweiligen Netzwerken implementiert sind. Diese Verträge erfüllen zwei Hauptfunktionen:

1. Beobachten von Ereignissen, Transaktionen und Zuständen in einem Quellnetzwerk.
2. Ausführen von Transaktionen in einem Zielnetzwerk, nachdem die Validatoren des Axelar-Netzwerks die auf dem Quellnetzwerk beobachteten Ereignisse verifiziert haben.

Gateway-Verträge kommunizieren über verschiedene Blockchains hinweg miteinander und befolgen spezifische Protokolle:

• CGP (Cross-Chain Gateway Protocol): Definiert Regeln, nach denen Gateway-Verträge Informationen zwischen Netzwerken erkennen und austauschen.
• CTP (Cross-Chain Transfer Protocol): Richtet Regeln für die Übertragung von Assets und Daten zwischen Netzwerken ein.

Diese Protokolle ermöglichen es den Netzwerken, ihre einzigartigen Strukturen und Konsensusmechanismen beizubehalten und gleichzeitig eine hohe Interoperabilität zu erreichen. Gateway-Verträge werden von den Validatoren von Axelar verwaltet. Jeder Gateway-Vertrag wird von einem Schlüssel kontrolliert, der gemeinsam von allen Axelar-Validatoren gehalten wird. Dieses Setup basiert auf einem Multi-Party-Kryptografie-Schema, bei dem der Schlüssel in Teile aufgeteilt wird, die sogenannten Schlüsselanteile. Jeder Validator hält eine Anzahl von Schlüsselanteilen, wie durch die Menge der beim Validator gestakten AXL-Tokens vorgegeben. Das Gateway kann nur Nachrichten von einer Quellkette verifizieren oder Aktionen auf einer Zielkette ausführen, wenn es durch eine Schwellenwertanzahl von Validatoren-Schlüsselanteilen autorisiert ist.

2. 1. 3. API und SDK

Axelar stellt Entwicklern APIs und SDKs zur Verfügung, um die einfache und schnelle Entwicklung von Interchain-Anwendungen zu erleichtern. Die Axelar-API dient als Schnittstelle für Entwickler zur Interaktion mit dem Axelar-Netzwerk und ermöglicht Funktionen wie Asset-Transfers, Nachrichtenweiterleitung und Transaktionsstatusprüfungen durch einfache Aufrufe. Durch die Verwendung der API können Entwickler Interchain-Dapps erstellen, ohne komplexe Cross-Chain-Logiken selbst implementieren zu müssen, und die bereitgestellten Funktionen nutzen, um Cross-Chain-Fähigkeiten nahtlos in ihre Anwendungen zu integrieren.

Das Axelar SDK enthält vorgefertigte Code-Bibliotheken, die für API-Aufrufe erforderlich sind, sowie Beispielcode und Dokumentation, um Entwicklern zu helfen, diese Bibliotheken besser zu verstehen und zu nutzen. Das SDK unterstützt verschiedene Programmiersprachen, darunter JavaScript, Python und Go, was es für eine breite Entwicklergemeinde zugänglich macht. Dadurch können Entwickler durch die Nutzung der von Axelar bereitgestellten API und des SDK die Funktionen von Axelar einfach in ihre Anwendungen integrieren, ohne komplexe Cross-Chain-Logik direkt implementieren zu müssen.

2. 2. GMP (General Message Passing)

Basierend auf der oben genannten Architektur unterstützt das Axelar Network zwei Arten von Cross-Chain-Transaktionen: Cross-Chain-Token-Transaktionen und GMP-Transaktionen (General Message Passing).

Cross-Chain Token Transfer: Dies funktioniert ähnlich wie herkömmliche Brücken und basiert auf einem Lock-and-Mint-Mechanismus, bei dem Token auf der Quellkette gesperrt und wrapped Token auf der Zielkette geprägt werden.

GMP (General Message Passing): Diese Funktion bietet Cross-Chain-Messaging-Fähigkeiten, die über einfache Asset-Transfers hinausgehen. Durch das Gateway-Protokoll von Axelar und die CGP/CTP-Standards ermöglicht GMP uneingeschränkte Smart-Contract-Funktionsaufrufe und Zustandssynchronisierung über Ketten hinweg, oft ohne Asset-Bridging. Beispielsweise kann mit GMP ein Interchain-Lending-Protokoll erstellt werden, bei dem Assets in synchronisierten Verträgen über verschiedene Ketten hinweg gesperrt werden, sodass Kredite auf unterschiedlichen Netzwerken ausgeführt werden können, ohne Assets zwischen diesen zu übertragen. Zudem können Benutzer Gasgebühren für Cross-Chain-Transaktionen mit Token der Quellkette bezahlen, wodurch die Notwendigkeit entfällt, Gasgebühren in mehreren Netzwerken (einschließlich des Axelar Networks) bereitzustellen. Aus der Sicht des Benutzers werden die mehreren erforderlichen Transaktionen über Ketten hinweg zu einer einzigen Transaktion abstrahiert, die auf der Quellkette eingereicht wird.

2. 2. 1. Mechanismus und Vorteile

Der detaillierte Ablauf von GMP-Transaktionen lässt sich am besten an einem einfachen, aber leistungsstarken Anwendungsfall veranschaulichen: dem Cross-Chain-Swap. Squid ist ein Beispiel für eine DApp, die Cross-Chain-Swap-Antrieb unterstützt und es Benutzern ermöglicht, über das reine Bridging hinauszugehen, indem sie direkt gegen native Token zwischen den Ketten tauschen. Ein Cross-Chain-Swap folgt diesen Schritten:

1. Ein Benutzer initiiert einen Cross-Chain-Swap auf einer Quellkette, „Chain A“, mit der Absicht, seinen nativen Token gegen einen Token zu tauschen, der auf einer anderen Kette, „Chain B“, nativ ist.
2. Die Token des Benutzers werden auf Chain A gegen einen Stablecoin getauscht, der auf beiden Ketten Liquidität hat.
3. Der Stablecoin wird zusammen mit Anweisungen (GMP) an Chain B überbrückt, um über eine liquide DEX auf Chain B gegen den gewünschten Token zu tauschen.
4. Gas-Token werden bei Bedarf umgewandelt, um die Gasgebühren auf sowohl Chain A als auch Chain B zu bezahlen.
5. Nachdem der Swap auf Chain B ausgeführt wurde, erhält der Benutzer die gewünschten Token von Chain B in seiner Wallet.

Stand 17. Mai waren ungefähr zwei Drittel der 1,8 Millionen vom Axelar Network verarbeiteten Transaktionen GMP-Transaktionen, und die Nutzung von GMP steigt mit der Entwicklung von Interchain-DApps stetig an.

GMP bietet mehrere Vorteile gegenüber Interoperabilitätslösungen, die Token-Bridging innerhalb von Cross-Chain-Transaktionen beinhalten:

Reduzierte Gas-Kosten: Benutzer interagieren direkt mit den Verträgen der Zielkette, ohne Assets auf der Quellkette zu übertragen oder zu verbrennen, was bei den Gasgebühren spart. Asset-Transparenz: Da in Verträgen auf anderen Ketten verwendete Assets auf ihrer ursprünglichen Kette verbleiben, ist es einfacher, die Herkunft und den Zustand der Assets zu verfolgen.

Infolgedessen bietet GMP Benutzern 1) eine transparente Asset-Nutzungsumgebung und 2) eine kosteneffiziente und nahtlose Interchain-DApp-Erfahrung.

2. 3. Hub & Spoke Architektur

Es gibt zwei primäre Methoden, um mehrere Netzwerke zu verbinden und Interoperabilität bereitzustellen: den Point-to-Point-Ansatz, bei dem jedes Netzwerk nur mit anderen Netzwerken verbunden ist, und den Hub & Spoke-Ansatz, bei dem jedes Netzwerk mit einem zentralen Hub verbunden ist, über den es mit allen anderen Netzwerken kommuniziert.

Axelar nutzt das Hub & Spoke-Modell, wobei das Axelar Network als dezentraler Hub fungiert, der von verschiedenen verbundenen Netzwerken umgeben ist. Dieses Modell bietet eine höhere Skalierbarkeit und Sicherheit im Vergleich zur Point-to-Point-Methode. Beim Point-to-Point-Ansatz erfordert das Hinzufügen eines neuen Netzwerks die Herstellung direkter Verbindungen zu allen bestehenden Netzwerken. Mit der Zunahme der unterstützten Netzwerke wächst die Anzahl der erforderlichen Verbindungen exponentiell. Im Gegensatz dazu ermöglicht der Hub & Spoke-Ansatz, dass sich ein neues Netzwerk nur mit dem zentralen Hub verbindet, der dann die Konnektivität zu allen anderen Netzwerken erleichtert. Dies führt zu einer größeren Skalierbarkeit und macht Updates der Verbindungsprotokolle einfacher zu verwalten.

Aus Sicherheitssicht ist das Hub & Spoke-Modell robuster gegenüber Problemen in verbundenen Netzwerken. In einer Point-to-Point-Struktur können Probleme einer bestimmten Blockchain schnell auf andere übergreifen. Um die Sicherheit zu gewährleisten, muss das gesamte Netzwerk abgeschaltet werden. Im Hub & Spoke-Modell muss nur die Verbindung der problematischen Blockchain zum Hub getrennt werden, was den Rest des Netzwerks schützt.

Axelar hat seinen zentralen Hub – das Axelar Network – als dezentrales Netzwerk konzipiert. Dieser Ansatz nutzt die hohe Skalierbarkeit des Hub & Spoke-Modells und verbessert gleichzeitig Dezentralisierung und Sicherheit.

2. 4. $AXL Tokenomics

Im Zentrum des Axelar Networks steht der $AXL-Token, der verschiedene Teilnehmer und Elemente innerhalb des Netzwerks organisch verbindet. Der$AXL-Token erfüllt mehrere wichtige Funktionen:

Governance Voting: $AXL-Inhaber können proportional zu ihrem Besitz an wichtigen Entscheidungsprozessen wie Netzwerk-Upgrades und Änderungen der Gebührenpolitik teilnehmen. Validator Participation: Benutzer können$AXL staken, um an der Validierung des Axelar Networks teilzunehmen. Transaction Fees: Alle über Axelar durchgeführten Cross-Chain-Transaktionen ziehen Gebühren nach sich, die in $AXL gezahlt werden. Validator Incentives: Belohnungen für Blockerzeugung und -validierung werden in$AXL gezahlt.

Für Netzwerke, die mit IBC kompatibel sind, können Axelar-Validatoren Transaktionen überprüfen, indem sie den IBC-Light-Client ausführen. Für neue Netzwerke, die nicht IBC-kompatibel sind, müssen Validatoren jedoch Full Nodes ausführen, um Transaktionen zu verifizieren, was die Betriebskosten und den Aufwand erhöht. Um dies zu adressieren, hat Axelar ein Tokenomics-Modell implementiert, das eine bestimmte Menge an $AXL-Token-Inflation als Belohnung für Validatoren einführt, die zusätzliche Full Nodes für neue, nicht IBC-kompatible Netzwerke betreiben.

Dieses Inflationsmodell belohnt Validatoren für die erhöhte Arbeitslast. Ursprünglich verursachte das Verbinden eines neuen Netzwerks eine Inflationsrate von 0,75 %, wodurch sich die Gesamtmenge der $AXL-Token von ursprünglich 1 Milliarde auf etwa 1,15 Milliarden erhöhte. Gesamtmenge an$AXL, Quelle: CoinMarketCapDa die Anzahl der verbundenen Ketten in die Hunderte und sogar Tausende geht, könnte die damit verbundene Inflation langfristig negative Auswirkungen auf den Wert von $AXL und die Sicherheit des Axelar-Netzwerks haben. Um diese Bedenken anzugehen, hat die Axelar-Community Verbesserungen der Tokenomics vorgeschlagen und verabschiedet. Die vorgeschlagenen Verbesserungen umfassen:Inflationsreduzierung:Senkung der mit neuen Netzwerkverbindungen verbundenen Inflationsrate von 0,75$AXL-Delegierte verteilt werden. Die Verbrennungsrate wird durch die Community-Governance festgelegt. Bis heute wurde der Vorschlag zur Inflationsreduzierung umgesetzt, was die jährliche Gesamtinflationsrate von Axelar auf 4,8 % gesenkt hat (1 % Basisinflation plus 0,2 % zusätzliche Inflation für jede der 19 Nicht-IBC-Ketten). Der Gebührenverbrennungsmechanismus wurde noch nicht übernommen. Nach der Implementierung wird erwartet, dass er hilft, den Wert von $AXL zu stabilisieren, indem er die Gesamtmenge reduziert, zusammen mit den Maßnahmen zur Inflationsreduzierung. 3. Hauptanwendungen von Axelar3. 1. SquidSquid ist ein Cross-Chain-Liquiditäts-Router, der das GMP von Axelar nutzt, um die optimalen Bridge- und Swap-Pfade für von Benutzern eingereichte Cross-Chain-Swap-Aufträge zu finden und auszuführen. Benutzer zahlen die gesamten Transaktionskosten mit Gas-Tokens der Quellkette, sodass sie Cross-Chain-Swaps einfach mit einem Klick durchführen können. Zusätzlich zu Swaps für fungible Token bietet Squid auch eine NFT-Kaufabwicklungsfunktion, die es Benutzern ermöglicht, NFTs auf anderen Ketten mit Assets zu kaufen, die sie auf einem bestimmten Netzwerk halten. Darüber hinaus stellt Squid eine API bereit, die es anderen Anwendungen ermöglicht, die Funktionen von Squid frei zu nutzen. Schnittstelle der Squid-Kaufabwicklung, Quelle: Squid CheckoutTypische Cross-Chain-Transaktionen auf Axelar beinhalten die Blockgenerierung auf der Quellkette und die Validierung der Endgültigkeit des Blocks, bevor die Transaktion über das Axelar-Netzwerk auf der Zielkette ausgeführt wird. Diese strukturelle Einschränkung bedeutet, dass die gesamte Transaktionszeit je nach Art und Status der interagierenden Netzwerke variieren kann, von so kurz wie 1 Minute bis fast 1 Stunde. Um dieses Problem zu lösen, hat Squid eine Boost-Funktion eingeführt. Diese Funktion ermöglicht es Benutzern, eine zusätzliche Gebühr für ein kurzfristiges Darlehen zu zahlen, das von Squid bereitgestellt wird, welches die Transaktion zuerst auf der Zielkette ausführt. Die Boost-Funktion funktioniert, indem die Swap-Transaktion auf der Zielkette ausgeführt wird, bevor die Bridge-Transaktion von der Quellkette finalisiert ist. Dies bedeutet, dass der Benutzer die Token, die er kaufen möchte, sofort erhält. Sobald die Token-Transfertransaktion von der Quellkette finalisiert ist, holt Squid die Token ein und schließt die Cross-Chain-Transaktion ab. Dies reduziert die Wartezeit für Benutzer erheblich und verbessert ihre Handelserfahrung. Bisher wurden von Squid etwa 1 Million GMP-Transaktionen verarbeitet, was 80 % aller GMP-Transaktionen auf Axelar entspricht. 3. 2. Prime ProtocolPrime Protocol ist eine Dapp, die Cross-Chain-Kreditdienste anbietet, indem sie die GMP-Funktionalität von Axelar nutzt. Schnittstelle des Prime Protocol, Quelle: Prime ProtocolPrime Protocol arbeitet hauptsächlich auf dem Moonbeam-Netzwerk, wobei Smart Contracts, die als Prime Contracts bezeichnet werden, über verschiedene verbundene Netzwerke hinweg eingesetzt werden. Wenn ein Benutzer Assets in einen Prime Contract auf einer bestimmten Kette einzahlt, sendet der Vertrag die Einzahlungsinformationen über das GMP von Axelar an das Prime Protocol Hub auf dem Moonbeam-Netzwerk. Wenn der Benutzer einen Kredit beantragt, wird die Kreditanfragenachricht über GMP an das Hub auf dem Moonbeam-Netzwerk gesendet. Nach der Verarbeitung wird die Nachricht an den Prime Contract auf der Kette weitergeleitet, auf der der Kredit ausgeführt wird, wobei die Assets auf dieser Kette genutzt werden, um die Kreditanfrage des Benutzers zu erfüllen. Im Gegensatz zu traditionellen DeFi-Kreditprotokollen, die auf einer einzelnen Kette arbeiten und Sicherheiten nur von dieser Kette akzeptieren, nutzt Prime Protocol Assets von neun verschiedenen Ketten als Sicherheiten und ermöglicht das Kreditgewähren über diese Ketten hinweg. Darüber hinaus können Benutzer Transaktionsgebühren mit Tokens der ursprünglichen Kette während dieses Prozesses zahlen, was eine Erfahrung ähnlich dem Verleihen und Borrowing auf einer einzelnen Kette bietet. 4. Die AVM (Axelar Virtual Machine) & der technische Roadmap von AxelarDie Axelar Virtual Machine (AVM)ist die programmierbare Schicht des Cross-Chain-Stacks von Axelar und das Fundament einer zukünftigen Reihe von Entwicklertools und Fähigkeiten. Dies ist möglich, weil Axelar eine Blockchain ist, die Blockchains verbindet– einzigartig unter Interoperabilitätsprotokollen durch ihre Fähigkeit, Smart-Contract-Logik zu unterstützen. Wie zuvor erwähnt, verbessert GMP die Benutzererfahrung erheblich, indem es abstrahierte Cross-Chain-Messaging-Funktionen bereitstellt. Die Entwicklung einheitlicher Benutzererfahrungen, die sich über mehrere Blockchains erstrecken, bleibt jedoch eine komplexe und arbeitsintensive Aufgabe. Um diese Einschränkungen zu überwinden und eine entwicklerfreundliche Cross-Chain-Entwicklungsumgebung bereitzustellen, baut Axelar Entwicklertools auf der AVM auf, einer Smart-Contract-fähigen Cross-Chain-Schicht, die im März als Netzwerk-Upgrade hinzugefügt wurde, das durch On-Chain-Abstimmung genehmigt wurde. Die AVM ist eine virtuelle Maschine, die die auf CosmWasm basierende Smart-Contract-Ausführungsumgebung mit der Cross-Chain-Funktionalität von Axelar kombiniert. Sie bietet eine sichere und effiziente Umgebung für die Ausführung von Smart Contracts und gewährleistet dabei die Interoperabilität zwischen den Ketten. Dies ermöglicht Entwicklern den einfacheren Aufbau von Cross-Chain-Anwendungen. Multichain-Anwendungen können auf der Smart-Contract-Schicht aufgebaut werden, wobei die AVM die Übersetzung auf der Protokollebene übernimmt. Dies bietet ein neues Maß an Kettenabstraktion für Benutzer und EntwicklerIm Folgenden sind die zusätzlichen Entwicklertools aufgeführt, die kürzlich veröffentlicht wurden oder auf der Roadmap stehen und auf der AVM basieren:4. 1. Interchain MaestroInterchain Maestrovereinfacht die Multichain-Entwicklung, übersetzt die Anwendungslogik, damit Entwickler „einmal entwickeln, überall ausführen“ können. Interchain Maestro ist eine kommende Innovation auf der Axelar-Roadmap. Es wird Entwicklern helfen, Dapps in einer Cross-Chain-Umgebung unter Verwendung der AVM einfach zu entwickeln, bereitzustellen und zu verwalten. Wenn Entwickler den Code der Anwendung, die sie bereitstellen möchten, an Maestro übermitteln, wird dieser den Code automatisch so ändern, dass er mit der Zielkette kompatibel ist, und ihn bereitstellen.

Maestro ermöglicht zudem die Überwachung des Betriebsstatus der Dapp über eine einzige Schnittstelle und erlaubt automatische Updates von Smart Contracts auf allen unterstützten Ketten durch einfache Modifikation des auf Maestro hochgeladenen Codes.

4. 1. 1. ITS (Interchain Token Service)

ITS (Interchain Token Service) geht über Brücken hinaus und unterstützt Token, die nativ über mehrere Blockchains hinweg bewegt werden. ITS wurde im Januar nach Genehmigung durch eine On-Chain-Abstimmung auf das Mainnet ausgerollt. ITS unterstützt Entwickler dabei, Token einfach über mehrere Blockchains hinweg auszugeben und zu verwalten. Es ermöglicht die gleichzeitige Bereitstellung von Token auf allen mit Axelar verbundenen EVM-kompatiblen Ketten mit nur wenigen Klicks, ohne dass Code erforderlich ist. Interchain-Token können angepasst werden und übersetzen benutzerdefinierte Funktionen automatisch, wobei sie diese von Kette zu Kette beibehalten.

Alle über ITS ausgegebenen Interchain-Token können anschließend von Squid Router für Cross-Chain-Swaps unterstützt werden, was ihren Nutzen und ihre Interoperabilität weiter erhöht. Token, die über ITS ausgegeben werden, halten sich an den ERC-20-Standard. Wenn Token zwischen Ketten bewegt werden, folgen sie einem Burn-and-Mint-Mechanismus, bei dem Token auf der Quellkette verbrannt und die gleiche Menge Token auf der Zielkette geprägt wird, wodurch ein konstantes Gesamtangebot über die von Axelar unterstützten Netzwerke hinweg aufrechterhalten wird. ITS bietet auch eine Token-Manager-Funktion, die es Entwicklern ermöglicht, Token über mehrere Ketten hinweg von einer einzigen Schnittstelle aus zu verwalten. Alle über ITS ausgegebenen Interchain-Token können anschließend von Squid Router für Cross-Chain-Swaps unterstützt werden.

Ein bemerkenswertes Projekt, das ITS nutzt, ist Frax Finance. Frax Finance hat ITS in seine eigene Layer-2-Lösung, Fraxtal, integriert und befähigt Entwickler im Fraxtal-Ökosystem, Cross-Chain-Token schnell und einfach auszugeben.

Durch die Unterstützung von Entwicklern beim Aufbau und Betrieb von Cross-Chain-Dapps, ohne sich um die Feinheiten jeder einzelnen Kette kümmern zu müssen, reduziert Maestro die Zeit und die Kosten, die mit Entwicklung und Betrieb verbunden sind. Dies fördert eine aktivere Teilnahme am Interchain-Ökosystem.

4. 2. Interchain Amplifier

Interchain Amplifier ermöglicht es Entwicklern, neue Blockchains einfach mit dem Axelar-Netzwerk zu verbinden, ohne auf Protokollebene programmieren zu müssen. Amplifier automatisiert Prozesse auf der Protokollebene, sodass allein Smart-Contract-Entwickler Gateway-Verträge einfach bereitstellen, die bereitgestellten Gateway-Verträge aktivieren, Validatorgruppen zur Teilnahme an der Netzwerkvalidierung auswählen und Governance-Vorschläge initiieren sowie Abstimmungen für die Genehmigung neuer Ketten durchführen können. Dies ermöglicht Entwicklern modularer und anwendungsspezifischer Blockchains, ihre jeweiligen Netzwerke einfach mit dem Axelar-Netzwerk zu verbinden. Derzeit befindet sich der Dienst vor dem offiziellen Start in der Pilotphase, an der Netzwerke wie Stacks, Moonriver, Hedera und Iron Fish teilnehmen.

Die AVM dient als Kerninfrastruktur, die nicht nur eine Ausführungsumgebung für Smart Contracts bereitstellt, sondern auch die Expansion des gesamten Axelar-Ökosystems erleichtert. Dies ermöglicht Axelar, sich zu einem echten Interchain-Ökosystem zu entwickeln, in dem die Grenzen zwischen Blockchains verschwinden und eine riesige dezentrale Anwendungsplattform entsteht.

5. Vergleich mit konkurrierenden Protokollen

Im Bereich der Blockchain-Interoperabilität basierend auf Cross-Chain-Messaging gehören weitere prominente Protokolle wie LayerZero und Wormhole zu den Akteuren. Jedes Projekt bietet einzigartige Methoden für die Blockchain-Interoperabilität und konkurriert mit Axelar.

Hinsichtlich der Nachrichtenverifikation verwendete LayerZero zunächst zwei zentralisierte Entitäten – ein Orakel für die Datenübermittlung und einen Relayer für die Datenverifizierung –, um Cross-Chain-Nachrichten in seiner v1 zu übertragen. In der v2 erfolgte jedoch ein Wechsel zu einem Decentralized Verification Network (DVN), in dem Anwendungsentwickler Validatoren innerhalb des Netzwerks auswählen, um Nachrichten zu verifizieren. Validatoren überprüfen die Integrität der Nachricht, verifizieren jedoch nicht die Gültigkeit des Transaktionsinhalts selbst. Es wurden Fragen zum Grad der Zentralisierung in LayerZero-DVNs aufgeworfen, da einige dieser anscheinend von Ethereum-Externally Owned Accounts (EOAs) kontrolliert werden.

Wormhole hat einen vertrauenswürdigen Satz von 19 bekannten Validatoren, sogenannten Guardians, bestimmt, die die Integrität und Gültigkeit von Nachrichten verifizieren. Wormhole verlässt sich bei der Nachrichtenverifizierung auf den Ruf dieser Validatoren. Dieser Ansatz ist als „Proof-of-Authority“ bekannt.

Axelar verwendet hingegen etwa 75 Validatoren, die unter einem ökonomischen Anreizsystem an der Nachrichtenverifizierung teilnehmen. Axelar nutzt Proof-of-Stake-Konsens, ähnlich wie viele der Ketten, die es verbindet. Validatoren sichern das Netzwerk mit ihren gestaketen und delegierten $AXL, und bösartiges Verhalten führt zum Verlust ihrer gestaketen Assets. Darüber hinaus erlaubt das Axelar-System jedem, ein Top-Staker und damit ein Validator zu werden, was ein höheres Maß an Dezentralisierung im Vergleich zu LayerZero und Wormhole gewährleistet.

In Bezug auf Skalierbarkeit verwendet LayerZero ein Point-to-Point-Verbindungsmodell, während Axelar und Wormhole ein Hub & Spoke-Modell nutzen, um Netzwerke zu verbinden. Axelar vereinfacht insbesondere die Implementierung von Cross-Chain-Smart-Contract-Logiken durch die AVM und bietet eine Umgebung, in der Netzwerkentwickler neue Netzwerke einfach mit Axelar verbinden können, was ihm im Hinblick auf die Skalierbarkeit einen Vorteil gegenüber den anderen Protokollen verschafft.

Axelar beansprucht Überlegenheit gegenüber LayerZero und Wormhole in wichtigen Wettbewerbsfaktoren wie Nachrichtenverifizierung und Skalierbarkeit. Betrachtet man jedoch die Anzahl der Cross-Chain-Transaktionen, verzeichnet Wormhole etwa 1 Milliarde, LayerZero 130 Millionen und Axelar nur 1,8 Millionen. Diese Diskrepanz ist weitgehend auf Airdrop-Farmer zurückzuführen, die auf Token-Airdrops von Wormhole und LayerZero abzielen. Nach dem Snapshot für den Token-Airdrop von Wormhole fielen seine Transaktionen auf ein Fünfzehntel und die von LayerZero auf ein Zehntel ihrer vorherigen Volumina.

Trend der LayerZero-Cross-Chain-Transaktionen, Quelle: LayerZero Scan

Angesichts der jüngsten Ankündigungen von Token-Launchs durch diese Projekte und des stetigen Transaktionswachstums von Axelar seit Anfang letzten Jahres wird erwartet, dass Axelar seinen Marktanteil im Cross-Chain-Bereich erhöht. Da der Wettbewerb im Bereich der Cross-Chain-Interoperabilität jedoch noch im frühen Stadium steht, ist es notwendig, die Entwicklungen von LayerZero und Wormhole im Auge zu behalten. Insbesondere Wormholes kürzliche Expansion in das Cosmos-Ökosystem neben seiner bestehenden Cross-Chain-Messaging-Funktionalität für Blockchains auf Basis der Move-Programmiersprache wie Solana, Sui und Aptos, rechtfertigt eine kontinuierliche Beobachtung des Wettbewerbsumfelds zwischen Wormhole und Axelar.

6.

Fazit

In der aktuellen Multi-Chain-Umgebung, in der Liquids-Fragmentierung und Probleme mit der Benutzererfahrung im Vordergrund stehen, ist die Entwicklung einer umfassenden Cross-Chain-Infrastruktur entscheidend für die Mainstream-Adoption von Blockchain-Technologie. Axelar begegnet diesem Bedarf, indem es durch GMP eine hochgradige Cross-Chain-Interoperabilität bietet, die nicht nur Asset-Transfers, sondern auch den Austausch beliebiger Informationen und Funktionsaufrufe in Smart Contracts anderer Ketten unterstützt. Das Hub & Spoke-Modell gewährleistet Skalierbarkeit und Effizienz, indem es andere Blockchains mit seinem dezentralen Netzwerk-Hub verbindet.

Darüber hinaus schafft Axelar mit der Einführung der AVM eine Umgebung, in der Netzwerkentwickler neue Netzwerke einfach mit Axelar verbinden, Interchain-Tokens ausgeben können, die nativ über mehrere Ketten hinweg bewegt werden, und Multichain-dApps auf einer „einmal bauen – überall ausführen“-Basis entwickeln können. Wenn Interchain-dApps, die auf Axelar aufgebaut sind, stärker verbreitet sind und in den Mainstream vordringen, werden Benutzer nahtlose Asset-Transfers und Anwendungserfahrungen über mehrere Blockchains hinweg erleben, als ob sie eine einzige Blockchain nutzen würden. Dies verbessert nicht nur die Bequemlichkeit der On-Chain-Aktivitäten für bestehende Benutzer, sondern senkt auch erheblich die Eintrittsbarrieren für neue Benutzer, die mit Blockchain-Technologie nicht vertraut sind.

Referenzen

Axelar Axelar Blog Axelar Docs Axelar Scan Axelar opens the door to the crypto super app Honk if you like Hub & Spoke Adjusting Axelar Network Incentives Q4 2023 Axelar Report Q1 2024 Axelar Report Uniswap’s Bridge Assessment Report Squid Squid Checkout Squid Docs Prime Protocol Axelar - The dark horse of the interchain race Axelar vs Wormhole Wormhole Scan LayerZero Scan