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。そこで本記事では、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性とは、異なるブロックチェーン間でシームレスに通信、データ、暗号資産をやり取りできる技術です。従来の閉鎖的なシステムとは異なり、相互運用性を実現することで、Web3.0ユーザーは様々なブロックチェーンネットワークを自由に利用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：メリットと課題
ブロックチェーン相互運用とは、異なるブロックチェーン間でシームレスにデータや資産をやり取りできる技術です。従来の閉鎖的なシステムとは異なり、相互運用性を実現することで、Web3.0ユーザーは様々なブロックチェーンネットワークを自由に利用できるようになります。
メリット
- Web3エコシステムの効率化: 異なるブロックチェーン間でのデータ共有が容易になり、より効率的なエコシステムを構築できます。
- 企業間コラボレーションの促進: プライベートブロックチェーンとパブリックブロックチェーン間での連携が可能になり、新たなビジネスモデルの創出や、効率的なサプライチェーン管理などに活用できます。
- 市場の分散化: 少数のブロックチェーンによる市場独占を防ぎ、よりオープンで競争的な環境を作ることができます。
- イノベーションの促進: 異なるブロックチェーンの機能を組み合わせた革新的なDApps開発が可能になります。
- ユーザーにとっての利便性向上: ユーザーは異なるブロックチェーン間をシームレスに移動できるようになり、利便性が大幅に向上します。
課題
- セキュリティ: 異なるブロックチェーン間でのデータ転送には、セキュリティリスクが伴います。
- 複雑性: 相互運用性の高いシステムは、設計と運用が複雑になります。
- 標準化: 異なるブロックチェーン間で統一的な標準を設ける必要がある。
- トランザクション速度: 異なるブロックチェーン間でのトランザクション速度に差があると、ボトルネックが発生する可能性があります。
- 互換性: 互換性のないブロックチェーン同士の接続は困難です。
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、ギャビン・ウッド氏（イーサリアム共同創設者）が開発したプラットフォームです。パラチェーンと呼ばれる独立したブロックチェーンを、リレーチェーンと呼ばれる中核チェーンに接続することで、相互運用を実現します。ビットコインのような既存のブロックチェーンも、ブリッジと呼ばれる接続手段を用いて、ポルカドットエコシステムに参加できます。
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の発展にとって不可欠な要素です。開発者は、異なるブロックチェーン間でのシームレスなデータ・資産のやり取りを実現する相互運用型ソリューションの構築に注力する必要があります。
従来の中央集権的な相互運用ソリューションは、サードパーティ企業による管理に依存するため、セキュリティやプライバシー面でのリスクが伴います。一方で、相互運用型ブロックチェーンは、分散型システムであるため、これらのリスクを軽減し、真のWeb3社会の実現に貢献できます。
今後数年間は、クロスチェーン技術の進歩により、さまざまな相互運用型ブロックチェーンが登場し、暗号資産の価値移転や、異なるブロックチェーン上のDAppsやサービスの利用がより容易になるでしょう。さらに、イノベーションの加速により、既存の独立ブロックチェーン間の相互作用も活発化し、Web3エコシステム全体の活性化が期待されます。ブロックチェーン相互運用は、Web3社会の基盤となる技術であり、今後ますます重要な役割を果たしていくでしょう。
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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