ブロックチェーンは、現在その数が増え続けており、「ブロックチェーンの相互運用」という言葉を最近よく目にするようになってきています。このガイドでは、相互運用型ブロックチェーン・プロジェクトの事例を紹介し、相互運用の重要性について詳しく説明します。
ブロックチェーンの相互運用を定義する
ブロックチェーンの相互運用とは、ブロックチェーンによる通信、シームレスなデータおよび暗号資産を転送する能力を指します。相互運用の実現により、Web3ユーザーは異なるブロックチェーンネットワーク間でシームレスな切り替えができるようになります。
相互運用の定義には、ブロックチェーンのオフチェーン環境での従来のWeb2システムとの通信も含まれます。
ブロックチェーンネットワークでは、クロスチェーン・メッセージング・プロトコルを使用すれば、相互通信はできます。このプロトコルは、異なるチェーン間で動く分散型アプリケーション（DApps）の開発にも対応しています。
なぜ相互運用は重要なのか？
現在、ブロックチェーン技術を採用する業界は増え続けており、ブロックチェーンの相互運用の重要度が高まってきています。
これまで使われてきたレイヤー1ブロックチェーンは、利用範囲が限られているため、長期の利用には向いていません。加えて、ブロックチェーンの今後の進歩を阻む懸念もあるため、ブロックチェーン技術をさらに活用していくには、相互運用が不可欠となります。相互運用によって、柔軟性の向上、クロスチェーンの分散型アプリケーション（DApps）開発が可能となります。
オンチェーン環境が相互運用になれば、パブリックとプライベート双方のブロックチェーンが共存でき、データ共有が容易になります。さらに、複数のブロックチェーン・ネットワークの相互運用によって、新たな製品やサービスの登場も期待できます。
ブロックチェーンの相互運用の実現方法
現在のレイヤー1ブロックチェーンの多くは、個別に構築されているため、相互運用の機能は組み込まれていませんが、一方で相互運用ができる多くのソリューションが登場しています。以下はその例です。
オラクル
オラクルは、ブロックチェーンネットワークにオフチェーンデータを利用できる機能です。オラクルによって、スマートコントラクトは実世界データをもとに実行できます。スマートコントラクトは、さまざまなユースケース実行のために、外部システムに保存されている実世界のデータが必要になるので、オラクルが使用されることになります。例えば、ブロックチェーン上の証書譲渡の際には、オンチェーン環境の外にある（実世界の）物件情報をオラクルを使って取り寄せます。要するに、オラクルはオンチェーンとオフチェーンシステムをつなぐ橋渡し役です。
開発プロジェクトでネットワーク用のブロックチェーンオラクルを選ぶときには、中央集権型オラクルよりも、分散型オラクルの使用が検討に値します。というのも、分散型オラクルは、シングルポイント障害（SPOF）とデータ操作が回避でき、データの完全性が保てるからです。例えば、Chainlinkの分散型オラクルネットワークは、暗号資産業界で人気のあるソリューションです。ユーザーには、Aave、Synthetix、Compound、Crypto.com、Kyber networkなどが名を連ねています。
トークンブリッジ
トークンブリッジは、異なるブロックチェーンネットワーク間でユーザーの資産移動（トークン移転）を可能にする機能です。この機能の使い方は、ブリッジによって異なります。例えば、「ロック・アンド・ミント」の仕組みを使うブリッジでは、スマートコントラクトが送り元となるチェーン（source chain）で暗号資産をロックし、別のスマートコントラクトが宛て先となるネットワーク（destination network）で同資産のクローン版を鋳造（ミント）して資産を移転します。
他のブリッジでは、ソースチェーンでトークンを焼却し、デスティネーションチェーン（ネットワーク）で同じトークンを鋳造して資産を移転する場合もあります。また別のタイプでは、ソースチェーン上でトークンをロックし、デスティネーションチェーン上の流動性プールからロック解除ができます。この場合の流動性プールとは、スマートコントラクトに保有されている暗号資産の集合です。この仕組みを用いたトークンブリッジでは、ユーザーに対し、収益分配等のインセンティブスキームを構築して、異なるネットワークの双方のブリッジにおける流動性確保を推奨しています。
留意すべき点は、現在大半のトークンブリッジでは、デスティネーションチェーンで作られたトークンはwrapped assetsと呼ばれていることです。
アトミックスワップ
アトミックスワッププロトコルでは、ユーザーはブロックチェーンを横断してトークンを交換できます。つまり、あるブロックチェーンでトークンを取引したら、別のチェーンで異なるトークンを入手できます。アトミックスワップでは、スマートコントラクトを使用して、クロスチェーンにおけるトークンスワッピングができます。
サイドチェーン
サイドチェーンは、親ブロックチェーンに双方向で接続する独立したブロックチェーンです。親チェーンのスケーリングを促すために、サイドチェーンが使われます。例えば、ポリゴンチェーンは、トランザクションのスループットを高めてイーサリアムのスケーリングを拡大するサイドチェーンです。
サイドチェーンは親ブロックチェーンに接続してるいるものの、異なるコンセンサスアルゴリズムとネイティブトークンを持っています。プロジェクトのロードマップや経緯もメインチェーンとは異なり独立しています。
ネイティブペイメント
ネイティブペイメントは、あるブロックチェーンのアプリケーションを利用したとき、異なるブロックチェーンのネイティブトークンでその料金を支払う場合に起きます。ブロックチェーン間の支払いの際には、ブロックチェーンに残ったデータがもとになります。例えば、ブロックチェーンBのデータに基づいて、ブロックチェーンAでの支払いが発生するなどです。
スマートコントラクトコール
スマートコントラクトコールとは、あるチェーンのスマートコントラクトが、別のブロックチェーンのスマートコントラクト機能を呼び出すことを指します。このソリューションは、トークンブリッジやスワッピングで使用されます。
ブロックチェーン相互運用プロトコル
ブロックチェーンの相互運用プロトコルは、クロスチェーンの相互運用に重点を置いたブロックチェーンです。それぞれ独立したブロックチェーンとは異なり、相互運用プロトコルは、互いにシームレスにやりとりできる複数のブロックチェーンを結びつけます。また、孤立したブロックチェーンの相互運用も可能にします。
ブロックチェーン相互運用のメリット
ブロックチェーンの相互運用では、異なるブロックチェーン間でデータ共有がシームレスに行われ、効率的なWeb3エコシステムが作られます。例えば、プライベートブロックチェーンは、パブリックブロックチェーンと相互に通信できます。相互運用ができるブロックチェーンを使えば、さまざまな企業間のコラボレーションが可能となります。
相互運用によって、少数の孤立したチェーンによる市場独占を避け、人々は互いに接続したチェーンネットワークを利用できます。これは、市場全体の分散化を促進し、相互接続のマルチチェーン世界の創造につながります。さらに、元チェーンの枠を超えたイノベーションが発達するにつれ、暗号資産エコシステムの成長が加速します。
ブロックチェーンが分かれて孤立していると、あるチェーンから別のチェーンへの価値移転には制限がかかり、自由貿易の妨げとなります。Web3ユーザーは、相互接続のチェーン間では自由に価値が移動できます。
ブロックチェーン相互運用のデメリット
ブロックチェーンにおいては、信頼性やセキュリティはチェーンごとに異なります。そのため、安全性の低いブロックチェーンから高いチェーンにデータや暗号資産を転送すると、後者が不正操作されやすくなります。トランザクションスループットもチェーンによって異なります。つまり、トランザクションスループットが高いブロックチェーンから多くのトランザクションが送信されると、トランザクション速度の低いチェーンは瞬間的に圧迫されてしまうのです。
ブロックチェーンの相互運用の障害は、その互換性にあります。互換性のあるブロックチェーン同士の接続は、そうでないブロックチェーンより簡単です。例えば、アバランチ、ポリゴン、BNBスマートチェーンなど、イーサリアム仮想マシン（EVM）を採用したブロックチェーンの相互運用は簡単にできます。ですが、EVM互換ブロックチェーンの非EVM互換チェーンへの接続は簡単ではありません。この点は、さらなる努力と作業が必要となります。
相互運用型ブロックチェーン・プロジェクト － トップ３
1. ポルカドット
ポルカドット（Polkadot）は、相互運用を意識して構築されたブロックチェーンです。プライベートとパブリックそれぞれのブロックチェーン（パラチェーン：ポルカドットに接続する独立したブロックチェーン）のエコシステムを統合し、チェーン相互の通信ができます。ブロックチェーン以外のシステムも、一定の条件でポルカドットのパラチェーンになれます。
パラチェーンは、ポルカドットが運営しており、チェーンが接続レイヤー（ポルカドットリレーチェーンと呼ばれる）にプラグインされ、プールされたセキュリティシステムを使用して、トランザクションが確認される仕組みです。ビットコインのような独立したブロックチェーンも、ブリッジを介してポルカドットの相互運用機能を利用できます。
イーサリアムの共同創設者であるギャビン・ウッド氏は、ポルカドットの創設者でもあります。共同創設者には、他にロバート・ハーバーマイヤー氏とピーター・チャバン氏がいます。ポルカドットネットワークは、2020年5月に一般公開されました。
2. Cosmos
Cosmosは、ブロックチェーンのインターネットを自称しており、Cosmos Hubと、ブロックチェーン間通信プロトコル（IBC）と呼ばれる通信レイヤーを介して接続したブロックチェーン（zonesと呼ぶ）のネットワークです。接続ブロックチェーンは相互通信でき、ユーザーはあるチェーンから別のチェーンへ資産の移転ができます。Cosmos Hubは、ネットワーク内のすべてのブロックチェーンの状態を監視しています。
Cosmosプロジェクトは、2016年にホワイトペーパーをリリースし、2017年にトークンセールを開催しました。Cosmosを支えているのは、ザルコ・ミロセヴィッチ氏、ジェイ・クォン氏、イーサン・ブックマン氏の3人のTendermint社共同創設者たちです。Tendermint社はもともと、Cosmosネットワークの中核的な存在でした。現在、CosmosはInterchain Foundationの支援を受けています。
3. Wanchain
Wanchainは、孤立したブロックチェーンネットワークをつなぐ分散型ブリッジによって相互運用を図るブロックチェーン。Wanchainプロジェクトは、EVM互換、非EVM互換ブロックチェーンを含む、すべてのブロックチェーンが相互に通信できる相互運用Web3エコシステムの構築を掲げています。Wanchainは2021年、ビットコインとイーサリアムの間にダイレクトの分散型ブリッジを構築し、相互運用を実現しました。
Wanchainネットワークには、ダイレクト、NFT、レイヤー2の3種類のブリッジがあります。これらのブリッジは、ブリッジノード（storeman nodesとも呼ばれる）のサポートに支えられてます。Wanchainでは、常時25台以上のブリッジノードのアクティブ状態が要求されます。Wanchainは、ジャック・ルー氏が2017年に設立しました。
ブロックチェーンの相互運用性ソリューション－Web3発展には不可欠
ブロックチェーンの相互運用は、Web3の開発には必須となります。 開発者は今後、相互運用性のあるブロックチェーンの作成に意識して取り組んでいく必要があります。それは、サードパーティのサービスプロバイダーによる、中央集権型の相互運用ソリューション導入を防ぐことにもなります。企業が相互運用型ブロックチェーンのメリットを得ようと努力するにつれ、さまざまな業界でブロックチェーンの導入が進むでしょう。
今後数年間は、クロスチェーンによる暗号資産価値移転の需要が高まるにつれ、多くの相互運用型ブロックチェーンが登場するとみられます。さらに、イノベーションの進展に伴い、既存の独立ブロックチェーン間の相互作用の増大も期待できます。
よくある質問
どのブロックチェーンが相互運用できるのか？
ブロックチェーン相互運用の事例は？
最も相互運用レベルが高いブロックチェーンは？
なぜ一般的なブロックチェーンは相互運用できないのか？
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