ブロックチェーンアイランドの孤立を打破する:クロスチェーン技術がオープンで相互接続された暗号の世界をどのように形成するかの詳細な説明

今のところ、パブリックブロックチェーン(L1とL2)はいくつありますか?

この質問にすぐに正確に答えるのは難しいかもしれません。 DefiLlamaによると、現在225のパブリックチェーンが記録されており、多数の新興および未リリースのチェーンは言うまでもありません。 暗号の世界は、複数のブロックチェーンで構成される混沌とした宇宙であると言っても過言ではありません。 このマルチチェーン暗号の世界では、各ブロックチェーンには独自の技術的特性、コミュニティサポート、開発ツール、およびエコシステムがあります。 たとえば、ビットコインが率いるPOWパブリックチェーン、イーサリアムのようなEVMベースのパブリックチェーンと多数のL2、ソラナのような特徴的な高速パブリックチェーン、AptosやSuiに代表されるMoveベースのパブリックチェーンがあります。 この多様性は、分散型アプリケーション(DApps)や金融イノベーションの可能性を広げています。 しかし、それには一連の課題もあります。

異なるブロックチェーン間での資産や情報の交換である相互運用性は、取り組むべき緊急の課題となっています。 過去には、異なるブロックチェーンシステムが互いに分離されており、それぞれが豊富な資産とデータを保有していましたが、他のチェーンと効果的に相互作用することができませんでした。 これは、真に分散型の暗号世界を実現するための大きな障害でした。 この問題に対処するために、これらの孤立を打破し、異なるブロックチェーンシステム間でシームレスな資産と情報の交換を可能にするクロスチェーン技術が登場しました。 開発者とユーザーにとって、クロスチェーンテクノロジーは、流動性と選択肢の拡大だけでなく、よりオープンで相互接続されたブロックチェーンの世界を意味します。 この記事では、クロスチェーン技術が必要な理由、その中核となる概念、分類、実装方法、課題、そしてそれが将来の暗号の世界をどのように形作るかを探ります。

パート1:クロスチェーン技術の必要性

クロスチェーン技術は、真に分散化され、相互接続されたブロックチェーンの未来を実現するために本当に必要なのでしょうか? 人によって答えは異なるかもしれません。 クロスチェーン分野での一連のセキュリティインシデントの影響を受けて、クロスチェーンを「疑似命題」または「罠」と自動的に関連付ける懐疑的な人もいます。 これは、これらの個人と業界全体の悲劇です。 しかし、複数のチェーンの共存が現在の市場構造であることは否定できず、パブリックチェーンとレイヤー2(ロールアップ)の数が増え、それらのエコシステムが徐々に成熟するにつれて、クロスチェーン技術が必然的に現在の市場構造の基本的な要件になります。 その答えは、次の 2 つの側面にあります。

第 1 に、相互運用性がますます明白な問題点になっています。 225以上のパブリックチェーンの中で、それぞれに特定のアプリケーション、資産、およびユーザーがいる可能性があります。 しかし、その連鎖で生み出された価値を他者に移転できなければ、その可能性は大きく制限されてしまいます。 この問題は、資産取引にとどまらず、データ、ロジック、アプリケーションの相互運用性にかかわります。

これは、現在のブロックチェーンの世界が直面している「島」の問題です。 これらの島々は資源が豊富ですが、孤立しているため、十分に活用することはできません。 インターネット上の主要なプラットフォームが相互に通信できなかった場合を想像してみてください。私たちのオンライン体験は大幅に減少するでしょう。 ブロックチェーンの状況も同様です。

第二に、資産の流動性はあらゆる金融システムの中核です。 従来の金融の世界では、資産は取引所、銀行、金融機関の間で自由に移動できます。 しかし、現在のブロックチェーンの領域では、異なるチェーン上の資産の流動性が制限されています。 これは、ユーザーの取引体験に影響を与えるだけでなく、分散型金融(DeFi)のさらなる発展を制限します。

したがって、相互運用性や資産流動性のいずれを考慮する場合でも、従来の資産クロスチェーンブリッジ(Bridge)や相互運用性プロトコル(Interoperability Protocol)を含むクロスチェーン技術が実際的に必要とされています。 次のセクションでは、技術的な観点からすべてのクロスチェーンソリューションを分類し、理解を深めるためにこれら2つのカテゴリを別々に紹介します。

パート2:クロスチェーンソリューションの分類

クロスチェーン技術は近年急速に発展しており、チェーン間の相互作用の問題を解決するためのさまざまな方法を提供しています。 これらのクロスチェーンソリューションは、さまざまな次元に基づいて異なる方法で分類できます。 ここでは、Connextの創設者であるArjun Bhuptani氏が提唱したクロスチェーン分析フレームワークを紹介し、相互運用性プロトコル(クロスチェーンブリッジ)を、そのメッセージ検証方法に基づいて、ネイティブ検証、外部検証、ローカル検証の3つの主要なカテゴリに分類します。

ネイティブ検証済み

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(出典:Connext、Arjun Bhuptani)

ネイティブ検証済みモデルでは、ソースチェーンのライトクライアントまたはノードがターゲットチェーン上で実行され、ソースチェーンからのメッセージを検証します。 この方法の主な利点は、その高い信頼性と分散化です。 ライトクライアントの検証ロジックは、他のタイプのノードのブロック検証ロジックと同じであるため、堅牢なクロスチェーン検証メカニズムを提供します。

このメカニズムで重要な役割を担うのがヘッドリレイヤーで、ソースチェーンのブロックヘッダー情報をターゲットチェーン上のライトクライアントに送信して検証する役割を担っています。 この方法の課題には、基盤となるコンセンサスメカニズムへの依存と、特に関与するチェーンの数が増えるにつれて、潜在的な複雑さが含まれます。

ネイティブ検証を採用しているプロジェクトには、Cosmos IBC、Near Rainbow Bridge、Snowbridgeなどがあります。ロールアップの開始/終了もネイティブ検証の形式です。

外部検証済み

(出典:Connext、Arjun Bhuptani)

外部検証メソッドでは、クロスチェーンメッセージを検証するために、外部のバリデーターセットを導入します。 このグループは通常、複数のエンティティで構成され、バリデーターはマルチパーティ計算システム(MPC)、オラクル、マルチシググループなど、さまざまな形式をとることができます。 このアプローチの明確な利点は、あらゆるブロックチェーンに簡単に拡張できるため、その高いスケーラビリティです(現在、外部検証を使用するブリッジがクロスチェーンブリッジスペースを支配しています)。

ただし、外部のバリデーターセットを導入することは、新しいセキュリティの前提を導入することも意味することに注意することが重要です。 このモデルのセキュリティは、チェーンA、チェーンB、および外部バリデーターの中で最も低いセキュリティレベルによって決定され、システムの脆弱性が高まる可能性があります。

外部で検証されたプロトコルの例としては、Wormhole(Portal Bridge)、Axelar、Chainlink CCIP、Multichainなどがあり、基本的にLayerZeroは外部検証アプローチも採用しています。

ローカルで検証済み

(出典:Connext、Arjun Bhuptani)

上記の方法とは異なり、ローカル検証はピアツーピア検証とも呼ばれ、取引当事者間の直接検証に重点を置いています。 この方法では、多くの場合、当事者が互いの取引を相互に検証できるハッシュタイムロック契約(HTLC)が関係します。 通常、取引当事者は経済的利害が対立しているため、共謀の可能性は大幅に減少します。

この方法の注目すべき利点は、その分散化された性質と取引当事者にとっての高い信頼性です。 しかし、両者が同時にオンラインになる必要があることや、チェーン間の一般的なデータ転送をサポートできないことなどの課題に直面しています(つまり、ローカル検証はスワップブリッジ、主にイーサリアムのクロスレイヤーアセットブリッジにのみ適しています)。

ローカル検証の代表的な例としては、Connext、cBridge、Hopなどがあります。

要約すると、これら3つのクロスチェーン技術手法にはそれぞれ利点と限界があり、分類の1つの次元のみを表しています。 実際の方法の選択は、特定のアプリケーション要件、セキュリティに関する考慮事項、および関連するチェーンの性質によって異なります。 暗号分野が発展し続けるにつれて、クロスチェーンの相互作用における課題に対処するためのより革新的なアプローチを楽しみにしています。

パート3:アセットのクロスチェーンとクロスチェーンのメッセージパッシング

クロスチェーンソリューションの基本的な概念と分類を紹介したので、アセットクロスチェーンとクロスチェーンメッセージパッシングの違いをさらに掘り下げてみましょう。

アセットクロスチェーン

資産クロスチェーンにより、デジタル資産をあるブロックチェーンから別のブロックチェーンにシームレスに移行することができます。 これは、最も一般的で人気のあるクロスチェーンアプリケーションであり、異なるチェーンで同じ資産を表現して利用する方法という中核的な問題を解決します。 アセットクロスチェーンの一般的な動作原理には、以下のものがあります。

ロック&ミント

クロスチェーン資産移転のプロセスで最も一般的な方法は、ロックアンドミントです。 簡単に言えば、資産がソースチェーンからターゲットチェーンに移動すると、ソースチェーンでロックされ、ターゲットチェーンで「鋳造」されます。 (同様のメカニズムにはバーン・アンド・リディープが含まれますが、スペースの制約によりここでは詳しく説明しません。 典型的な例は、USDC発行者であるCircleが採用しているクロスチェーン方式です。

(画像提供:web3edge、 @0xPhillan)

たとえば、BTCがイーサリアムでトークンとして使用されると、元のBTCはロックされ、同等の量のラップドビットコイン(WBTC)トークンがイーサリアムで生成されます。 これにより、BTCの総供給量は変わらず、資産の希少性が維持されます。 WBTC以外にも、Polygon BridgeやArbitrum Bridge、EthereumとNearエコシステムをつなぐRainbow Bridgeなど、一部のEthereumレイヤー2公式ブリッジもロック&ミント/バーンメカニズムを使用しています。

流動性プールスワップ

流動性プールスワップでは、クロスチェーン取引を容易にするために特別な流動性プールを使用します。 ユーザーは、あるチェーンの資産を流動性プールに預け、別のチェーンのプールから同等の価値の資産を引き出します。 この方法の利点は、迅速な取引と交換を提供することですが、流動性プロバイダー(LP)は通常、提供する流動性のリターンを期待しているため、手数料が発生する可能性があることです。

(画像提供:web3edge、 @0xPhillan)

メカニズムの面では、このようなクロスチェーンブリッジのセキュリティリスクは、主にLPが負担しています。 プールがハッキングされた場合、LPが提供する流動性が盗まれる可能性があります。 また、流動性プールの不均衡は、クロスチェーンの資産価値の蒸発につながり、危機をクロスチェーンユーザーに伝達する可能性があります。 流動性プールを使用するクロスチェーンブリッジには、ThorSwap、Hop Exchange、Synapse Bridgeなどがあります。

アトミックスワップ

アトミックスワップでは、2つの当事者が仲介者なしで直接資産を交換することができます。 彼らは、ハッシュタイムロックコントラクト(HTLC)を使用して、交換が「アトミック」であること、つまりトランザクションが完全に実行されるか、まったく実行されないことを確認します。 アトミックスワップのクロスチェーンブリッジでは、資産は秘密鍵を介してアクセスされます。 一方の当事者が悪意を持って行動した場合、もう一方は、中央集権的な第三者の信頼を必要とせずに、タイムロック(指定された時間が経過すると開く)を介して資産を取り戻すことができます。 アトミックスワップを使用する一般的なプロジェクトには、Connext、cBridgeなどがあります。

(画像提供:web3edge、 @0xPhillan)

クロスチェーンメッセージング

資産クロスチェーンとは異なり、クロスチェーンメッセージングには、資産だけでなく、コントラクトコールや状態の更新など、あるチェーンから別のチェーンに転送されるあらゆる種類の情報が含まれます。

状態の同期

クロスチェーンメッセージングの一般的な方法は、状態同期です。 これは、チェーンの状態またはその一部が別のチェーンに同期されることを意味します。 例えば、Polkadotのリレーチェーンは、様々なパラチェーンの状態を同期させる役割を担っています。

イベントのリスニングと応答

あるチェーンでイベント(トランザクション確認やスマートコントラクトの呼び出しなど)が発生すると、別のチェーンがこれらのイベントをリッスンし、必要に応じて応答するように構成できます。 たとえば、ChainSafeのChainBridgeは、クロスチェーンメッセージングの処理にこのメソッドを使用します。

実際、資産のクロスチェーンであれ、クロスチェーンメッセージングであれ、中核的な課題は、情報の整合性、セキュリティ、適時性を確保することです。 技術が進歩するにつれて、新しいクロスチェーンソリューションが登場し続け、マルチチェーン環境での相互運用性をより堅牢で柔軟なサポートを提供します。

パート4:クロスチェーン技術の課題**

• ブロックチェーン技術が発展し、成熟するにつれて、クロスチェーン技術が重要な研究の焦点として浮上しています。 その目的は、異なるブロックチェーン間でのシームレスな資産とデータの交換を促進することです。 しかし、この目標を達成するのは簡単ではありません。 個々のブロックチェーンにおける「不可能な三位一体」と同様に、クロスチェーンの相互運用性の領域には「困難のトリレンマ」が存在します。
• Arjun Bhuptani氏が提唱したフレームワークによると、クロスチェーンソリューションは、次の3つの基準のうち最大2つを満たすことができます。
• • 拡張性: 任意のメッセージの受け渡しをサポートします。
• • 信頼性の低さ: 新しい信頼の前提を導入しません。
• • 一般化可能性:より多くのブロックチェーンに簡単に適応できます。

(出典:Connext、Arjun Bhuptani)

3つの基準すべてを同時に満たすことが不可能な場合は、トレードオフとバランスを取る必要があり、個々のブロックチェーンに比べて複雑になる可能性があります。 これらには、セキュリティと信頼、均一性と多様性、ラップされた資産とネイティブ資産の間のトレードオフが含まれます。 これらは、クロスチェーン技術が進化し続ける中で対処しなければならない課題です。 さまざまなクロスチェーンブリッジプロジェクトが、これらのトリレンマをさまざまな角度から最適化したり、突破したりして、最高の全体的なパフォーマンスを達成しようとしています。

第5章 概要と展望

クロスチェーン技術は、ブロックチェーンの発展における重要な分野であり、この分野の聖杯とさえ考えられています。 ブロックチェーンの「孤立」を打破し、複数のチェーン間の相互接続性を実現するためには不可欠です。 資産のクロスチェーンからメッセージのクロスチェーンまで、すべてのWeb3ビルダーは、統一された協調的なブロックチェーンエコシステムの実現に努めています。

しかし、前述したように、クロスチェーン技術は依然として多くの課題に直面しています。 しかし、より深い研究と技術の進歩により、これらの課題を克服し、より安全で効率的、かつシームレスなクロスチェーンエコシステムを実現することを楽しみにしています。

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