ブロックチェーン相互運用性がWeb3の主流採用を推進
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ブロックチェーン相互運用性がWeb3の主流採用を推進
ブロックチェーン間相互運用性ソリューションにはどのようなものがあるか？クロスチェーン相互運用性プロトコル（CCIP）はオラクルの機能をどのように拡張するのか？
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察ブロックチェーンとは、ユーザーのアカウント残高やデータをデジタル台帳で追跡できる分散型コンピュータネットワークです。ブロックチェーンには中央管理者が存在せず、代わりに分散型合意形成によって台帳の更新について合意し、最終的に更新を実行します。これにより、従来の計算環境よりも中立的で改ざん防止性と透明性に優れた、マルチパーティによる記帳およびプロセス自動化の新しいパラダイムが構築されます。
しかし、ブロックチェーンはインターネットに接続されていないコンピュータのようなものであり、他のブロックチェーンやオフチェーンAPIと通信することができません。この問題はオラクル問題として知られており、伝統的なシステムとの相互作用を不可能にするだけでなく、チェーン間の相互運用性も妨げます。我々がますますマルチチェーンの世界へと進む中で、ブロックチェーン間の（つまりクロスチェーンの）データおよびトークン交換を可能にするためのインフラとして、ブロックチェーン相互運用性プロトコルは不可欠となっています。
本稿では、ブロックチェーン相互運用性の定義とその価値について説明するとともに、さまざまなタイプの相互運用性ソリューションを紹介し、Chainlinkのクロスチェーン相互運用性プロトコル（CCIP）が、オラクルの機能をどのように拡張して、あらゆるチェーン間でのデータ転送を可能にするかについて述べます。
ブロックチェーン相互運用性とは？
ブロックチェーン相互運用性とは、ブロックチェーン同士が互いに通信できる能力を指します。
その基盤となるのはクロスチェーンメッセージ転送プロトコルであり、これによりあるブロックチェーンが他のブロックチェーンに対してデータを読み書きすることが可能になります。
このようなクロスチェーンメッセージ転送プロトコルにより、クロスチェーン分散アプリケーション（dApp）の構築が可能になります。クロスチェーンdAppは、複数の異なるブロックチェーン上にスマートコントラクトを展開できます。一方、マルチチェーンdAppとは異なり、マルチチェーンdAppは通常複数のブロックチェーン上に同一のアプリケーションを展開しますが、各チェーン上のスマートコントラクトは独立しており、他のチェーンとは関連性がありません。
クロスチェーンdAppにおいては、異なるブロックチェーン上に展開されたスマートコントラクトのロジックが統一されています。
クロスチェーンdAppがクロスチェーンメッセージ転送プロトコルを利用する場合、その機能は制限されることがあります。たとえば、トークンブリッジはあるブロックチェーン上のトークンを別のブロックチェーンに移動することしかできません。しかし、任意のデータを転送可能なメッセージプロトコルを使用すれば、より豊かなクロスチェーン機能や複雑なdAppを実現でき、例えばクロスチェーンの分散型取引所（DEX）、クロスチェーンの分散型マネーマーケット、クロスチェーンの分散型自律組織（DAO）、そして様々な種類のモジュラー型アプリケーションなどが可能になります。
ブロックチェーン相互運用性の意義
現在、Web3はマルチチェーン・マルチレイヤーの方向へと進んでいます。すでに100以上のL1ブロックチェーン（基礎層チェーン）が存在し、さらに多くのL2が登場しています。今後はL1に基づくL3ネットワークも登場するでしょう。L2およびL3ネットワークは本質的に異なるブロックチェーンですが、すべて基礎層チェーンのセキュリティメカニズム（例：Rollup）に依存しています。
L1およびL2ネットワークの発展は、ブロックチェーン技術およびエコシステムにおける革新的な設計思想を十分に示しています。ブロックチェーンはプロトコルの最適化を通じて機能を革新し、開発者やアプリケーションを自らのエコシステムに引き寄せるのです。そのためには、通常、いくつかの機能的トレードオフが必要となります。たとえば、あるブロックチェーンは分散性と操作耐性を重視するあまり、基礎層のスループットやコンポーザビリティを犠牲にしているかもしれません。また別のブロックチェーンは、ネイティブなプライバシー機能の強化を目指すために、信頼できるハードウェアに対するセキュリティ仮定を緩めているかもしれません。
ブロックチェーンは、さまざまな合意アルゴリズム、実行環境、データストレージ方式を探求しながら最適化を進めているため、開発者はコスト、アクティブ性、パフォーマンス、データ可用性、セキュリティ、暗号経済モデル、環境への配慮などの観点からブロックチェーンを選択できます。また差別化のために、特定のプログラミング言語をサポートしたり、特定のユースケースや地域市場に焦点を当てたり、独自のブランドや価値観を構築してターゲットユーザーを惹きつけることもあります。
特に大きな差異を生んでいるのが、ブロックチェーンエコシステムにおけるスケーリング戦略です。現在主に以下の3つのアプローチがあります：
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一つの高性能なL1ブロックチェーンが、すべての業界分野におけるすべてのアプリケーションをサポートする。
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極めて高い分散性を持つL1ブロックチェーンが、一連のL2およびL3スケーリングソリューションを通じて、さまざまなモジュラー型アプリケーションをサポートする。
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各アプリケーション、スマートコントラクト、またはユースケースごとに、独自のL1または主権を持つL2ネットワークを運営する。
ブロックチェーンのスケーリング手法について詳しくは、ブログ記事「ブロックチェーンのスケーラビリティを完全理解する――実行、ストレージ、合意」をご覧ください。
多様なブロックチェーンエコシステムが出現したことで、これら異なるチェーン間の相互運用性が不可欠となっています。特に、複数のチェーン上で一貫したグローバル状態および流動性を維持したいと考える開発者にとっては非常に重要です。また、他のチェーンが持つ独自の資産や機能にアクセスしたい開発者にとっても、相互運用性は極めて重要です。
伝統的なシステムにとってもブロックチェーン相互運用性プロトコルは重要です。後方システムが多数の異なるブロックチェーンに接続する必要がある場合、相互運用性プロトコルは「ブロックチェーン抽象化層」の開発を可能にします。これにより、従来のバックエンドやdAppは、単一の中間ミドルウェアを通じてあらゆるチェーン環境に統一的に接続できます。もしブロックチェーン抽象化層がなければ、Web2システムやdAppは、それぞれのクロスチェーンインタラクションに対して個別にソリューションを開発しなければならず、時間とリソースを大量に消費し、プロセスも極めて複雑になってしまいます。
ブロックチェーン相互運用性ソリューションの種類
ブロックチェーン相互運用性ソリューションを分類する最も良い方法は、最も人気のあるクロスチェーンインタラクションのシナリオを分析することです。
トークンスワップ――ソースチェーン上で一種類のトークンを取引し、ターゲットチェーン上で別のトークンを受け取る。クロスチェーンのトークンスワップには、アトミックスワッププロトコルやクロスチェーンの自動マーケットメイカー（AMM）が採用され、各チェーンに個別の流動性プールを設けてトークン交換を実現します。
トークンブリッジ――ソースチェーン上のスマートコントラクトでトークンをロックまたは燃却し、ターゲットチェーン上の別のスマートコントラクトでトークンをアンロックまたは新規発行する。トークンブリッジにより、資産のクロスチェーン移転が可能になり、クロスチェーン流動性が向上し、結果としてトークンの利用率が高まります。トークンブリッジには以下の3つの処理方式があります：
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ロック／発行型ブリッジ（いわゆる「IOU方式」）――ソースチェーンのスマートコントラクト内でトークンをロックし、ターゲットチェーン上でラップドトークンを発行する。こうした資産は一般に「ブリッジドアセット（bridged assets）」と呼ばれます。逆方向の操作では、ターゲットチェーン上のラップドトークンを燃却して、ソースチェーン上の元のトークンを解放します。
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燃却／再発行型ブリッジ（ネイティブトークン方式）――ソースチェーン上のトークンを燃却し、ターゲットチェーン上で同じトークンを再び発行する。
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ロック／アンロック型ブリッジ――ソースチェーン上のトークンをロックし、ターゲットチェーンの流動性プール内の同等のトークンをアンロックする。こうしたブリッジは、両チェーンの流動性を確保するために収益共有などのインセンティブスキームを提供することが多いです。
ネイティブペイメント――ソースチェーン上のアプリケーションが、ターゲットチェーン上でネイティブ資産による支払いをトリガーする。あるいは、別のブロックチェーンのデータに基づいて、ソースチェーン上でネイティブ資産によるクロスチェーン決済を実行することも可能です。ほとんどの支払いはなんらかの決済手段として行われ、ブロックチェーンデータや外部イベントに基づいて決済されます。
コントラクト呼び出し――ソースチェーン上のスマートコントラクトが、ローカルデータに基づいてターゲットチェーン上のスマートコントラクトの関数を呼び出すことができる。複数のコントラクト呼び出しを一度に開始することで、より複雑なクロスチェーンアプリケーションを実現でき、これにはトークンスワップやブリッジも含まれます。
プログラマブルブリッジ――トークンブリッジと任意のメッセージ転送機能を組み合わせたもので、ソースチェーンからターゲットチェーンにトークンを送信した直後にコントラクト呼び出しが自動的に発生します。これらはすべて1回のトランザクション内で完結するため、ステーキング、トークンスワップ、あるいはターゲットチェーン上のスマートコントラクトへの預入など、豊かなクロスチェーン機能を実現できます。
クロスチェーン操作を実現するには、以下の4つの相互運用性アプローチのいずれかを使って、ターゲットチェーンの状態を検証し、その後のトランザクションをターゲットチェーンに伝達する必要があります。状態検証とメッセージ転送は、大多数のクロスチェーンインタラクションにとって不可欠な機能です。
Web2検証
Web2検証とは、Web2サービスを利用してクロスチェーン取引を実行する方法です。最も一般的な例は、ユーザーが中央集権型取引所を利用してトークンを交換したり、クロスチェーン送金を行うケースです。ユーザーは、ソースチェーン上で取引所が管理するアドレスに資産を預け、その後、ターゲットチェーン上の自分のアドレスから同じまたは別のトークンを受け取ります（注：これは取引所内での交換による）。
個人ユーザーにとってはWeb2検証は使いやすく、技術的要件も低いですが、クロスチェーンdAppとしては価値が低く、中央集権的なカストディアンを信頼せざるを得ないという課題があります。また、ほとんどのWeb2検証は、取引所がサポートするブロックチェーン間でのみトークン交換やクロスチェーン送金が可能です。
外部検証
外部検証とは、クロスチェーンインタラクションに関与する2つのチェーンのノード以外に、専用の第3の検証ノード群を設置し、ソースチェーンの状態を検証して、特定の条件が満たされた時点でターゲットチェーン上で後続のトランザクションをトリガーする方式です。委員会ベースの合意には、マルチパーティ計算（MPC）、分散型オラクルネットワーク、閾値署名契約などさまざまな実装方法がありますが、いずれも検証ノードによる信頼最小化されたオフチェーン計算を行い、その結果をオンチェーンで検証します（つまりハイブリッドスマートコントラクト）。
外部検証は通常、「半数以上のノードが正直である」という仮定を必要とし、これによりクロスチェーンインタラクションの信頼性が保証されます。ただし、信頼最小化レベルを高めるには、楽観的ブリッジ検証（optimistic bridge validation）、反詐欺ネットワーク、暗号経済的ステーキングなどの追加技術が必要です。外部検証には追加の信頼仮定が必要ですが、現在唯一実用可能な方法であり、特定の種類のブロックチェーン間で信頼最小化を保ちつつクロスチェーンスマートコントラクト呼び出しを実行できます。また、非常に汎用的で拡張性の高いクロスチェーン計算アプローチでもあり、より複雑なクロスチェーンアプリケーションをサポート可能です。
ローカル検証
ローカル検証とは、クロスチェーンインタラクションの当事者が互いに相手の状態を検証し、双方が有効であると確認した場合にのみ、クロスチェーンのP2P取引を実行する方式です。ローカル検証によるクロスチェーントークンスワップは、一般的に「アトミックスワップ」と呼ばれています。
アトミックスワップによるローカル検証は、取引が成功するか、または両方の取引が失敗するかのいずれかになるため、信頼最小化の面で非常に高いレベルを実現できます。しかし、この方式は他のクロスチェーンコントラクト呼び出しシナリオに拡張することは難しく、「コールオプション」の問題を無意識のうちに引き起こす可能性があります。つまり、アトミックスワップの2番目の当事者は、交換するかしないかを選べるため、一定期間の間にコールオプションを取得することになります。そのため、ローカル検証は、各チェーンに独立した流動性プールを設けるクロスチェーン流動性プロトコルに最もよく使用されます。
ネイティブ検証
ネイティブ検証とは、クロスチェーンインタラクションにおいて、ターゲットチェーンがソースチェーンの状態を直接検証し、取引の正当性を確認した上でローカルで後続のトランザクションを実行する方式です。一般的な方法は、ターゲットチェーンの仮想マシン上でソースチェーンのライトクライアントを実行する、あるいは並列に実行するというものです。
ネイティブ検証には「少数の正直なノード」または「同期仮定」が必要です。つまり、委員会内に少なくとも1人の正直なリレーノード（＝少数派の正直性）がいること、あるいは委員会が正常に機能しない場合、ユーザー自身がトランザクションを伝達できる（＝同期仮定）必要があります。ネイティブ検証は、クロスチェーン通信の中で最も信頼最小化が進んだ方式ですが、コストが高く、開発の柔軟性が低く、状態機械の類似度が高いブロックチェーン間（例えばイーサリアムとL2ネットワーク、またはCosmos SDKに基づいて構築されたチェーン間）に適しています。
クロスチェーン相互運用性プロトコル（CCIP）
エコシステムにおけるブロックチェーン相互運用性ソリューションへの需要に応えるため、Chainlinkは現在、クロスチェーン相互運用性プロトコル（CCIP）を開発中です。これは、任意のメッセージ転送とトークン移転を含む、新たなオープンソースのクロスチェーン通信標準です。CCIPの目的は、シンプルかつ使いやすい統一インターフェースを提供し、ブロックチェーンネットワーク間の汎用的な接続を実現することです。また、プログラマブルブリッジフレームワークに一連のオラクルサービスを統合し、複雑なクロスチェーン操作を可能にすることを目指しています。
過去1年間で複数のクロスチェーン攻撃が発生し、約12億ドル相当の資金が盗まれたことを受けて、CCIPはセキュリティを最優先事項としています。Ari Juels、Dan Boneh、Lorenz Breidenbach、Dahlia Malkhiなど、世界最高レベルの暗号学者およびコンピュータセキュリティ専門家が開発に参加しています。
CCIPは現在、以下の措置を通じてセキュリティを強化しています：
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悪意ある行動を監視するためのフロード防止ネットワークを構築；
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多数のオンチェーンで評判の高い高品質ノードオペレーターによる、分散型オラクル計算を実施（これらのノードのサービス履歴は検証可能）；
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オフチェーンレポートプロトコル（OCR）を開発。
このプロトコルは既に、さまざまなブロックチェーンのメインネット上で数千億ドル規模の価値を保護しています。
Chainlink CCIPについての詳細は、こちらのブログ記事をご覧ください。
CCIPは、Chainlinkの分散型オラクルネットワークが開発したクロスチェーンメッセージ転送プロトコルであり、さまざまなクロスチェーンdApp、トークンブリッジ、プログラマブルブリッジをサポートすることを目的としています。
ブロックチェーン相互運用性の実現により、Web3の発展を推進
ブロックチェーン相互運用性は、Web3の将来にとって鍵となる要素です。
CCIPのような相互運用性プロトコルは、複雑なアプリケーションを解き放ち、異なるブロックチェーン間で統一された機能を実現するだけでなく、企業、機関、政府が安全に単一の統一インターフェースからあらゆるチェーン環境にアクセスできるようにもします。これらの2つの機能は、次世代dAppの開発にとって極めて重要であり、従来のユーザーインターフェースとdAppを接続し、Web3の主流化を推進する原動力となります。
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