クロスチェーンとは何ですか？

クロスチェーンとは、異なるブロックチェーンネットワーク間で資産、データ、または情報の相互運用性を実現する技術を指します。分散型分散台帳として、各ブロックチェーンは独自のコンセンサスメカニズム、暗号化アルゴリズム、およびデータ構造で動作しています。ブロックチェーンの世界は、各公開チェーンが独立したデジタル大陸であると表現できます。クロスチェーン技術は、異なるチェーンのノードがプロトコルまたはアプリケーションレイヤーデザインを介してクロスチェーントランザクションを検証および実行できるようにすることで、この孤立を打破します。

クロスチェーン技術の中心的な価値は、「相互運用性」を実現することにあります。たとえば、ユーザーはビットコインをイーサリアムネットワークに送金してDeFiアプリケーションに参加したり、ソラナチェーン上のスマートコントラクトがポルカドットチェーン上で資産の送金をトリガーすることができます。基本的に、クロスチェーンは、暗号化検証、コンセンサスメカニズムの互換性、および協力契約論理を通じてチェーン間の信頼転送のためのチャンネルを確立します。

なぜクロスチェーンが必要なのですか？

2025年までに、ブロックチェーンネットワークは前例のない拡大を経験すると予想されています。不完全な統計によると、2018年の「パブリックチェーンの年」には、100近いパブリックチェーンとDeFiでの総ロックバリュー(TVL)が100万ドルに過ぎませんでしたが、2025年には活動中のブロックチェーンが367に成長し、総額3140億ドル以上のオンチェーンアセットを運んでおり、さまざまなDeFiプロトコルで1240億ドル以上がロックされています。
Research Nesterによると、ブロックチェーン相互運用性市場は2037年末までに848億ドルに達し、2025年から2037年までの複合年間成長率（CAGR）は27.1％に達すると予測されています。

クロスチェーンの動作原理

クロスチェーン技術の核心は、信頼できる価値チャネルを確立することであり、主なメカニズムは3つのタイプに分類されます。

ロックとミント

ロックおよびミントモデルは、資産がスマートコントラクトを介してチェーン間でマッピングされる最も一般的なメカニズムです。ユーザーがビットコインをイーサリアムエコシステムに持ち込む必要がある場合、ビットコインネットワーク上の資産はマルチシグネチャ契約でロックされ、イーサリアム上で1:1ペッグのWBTCトークンがミントされます。このメカニズムは、元の資産が凍結され、ターゲットチェーン上の包装された資産が完全な流動性を持つ銀行が信用状を発行するのに似ています。Wrapped Bitcoin（WBTC）は、ロックされたBTCを保有する150の管理ノードによって管理され、時価総額は100億ドルを超え、イーサリアム上のBTC関連DeFi取引の85%をサポートしています。

焼却と鋳造

バーンおよびミントメカニズムは、同質ブロックチェーン間の資産移動に一般的に使用されるクローズドループ設計を採用しています。Cosmosエコシステムのインターブロックチェーン通信（IBC）プロトコルでは、ユーザーがCosmos HubからOsmosisチェーンにATOMトークンを転送すると、ソースチェーン上の元のATOMが燃やされ、取引の妥当性を軽量クライアントを通じて検証した後、ターゲットチェーンが新しいトークンをミントします。このメカニズムは第三者の保管に依存せず、ブロックチェーン間で互換性のあるコンセンサス検証システムを必要とします。

ロック解除

ロック解除メカニズムにより、アトミックスワップを介した分散型クロスチェーン資産の転送が可能になります。ユーザーがネットワークAで資産をロックすると、システムは暗号的証拠を生成し、スマートコントラクトをトリガーし、同時にネットワークB上に対応するマッピングされた資産を作成します。このプロセス中、元のチェーンの資産はハッシュタイムロック契約（HTLC）を介して凍結され、元のネットワーク上での二重支出や引き出し操作が発生しないようになっています。

THORChainのRUNEクロスチェーン取引プロトコルは典型的な代表例です。ユーザーがBTCをETHと交換するとき、システムはHTLCを介して両チェーンで同時に取引条件を確立します：Bitcoinネットワークは転送される資産をロックし、Ethereumネットワークは受信アドレスを設定します。合意された時間枠内に両取引が完了すると、ロックが解除されます。このメカニズムは完全に中間業者を除去し、追加の信頼仮定を必要としませんが、頑丈な流動性プールのサポートが必要です。

クロスチェーンの種類

クロスチェーンは、検証方法に基づいて3つのタイプに分類することができます。

外部検証

外部検証は、複数の独立した外部検証者（証人）を導入して、マルチパーティ計算（MPC）、オラクルネットワーク、またはしきい値マルチ署名などのメカニズムを使用して、クロスチェーンメッセージを検証し、合意に達することを指します。このアプローチには追加の信頼の前提が必要です。
このソリューションの利点は、その低実装コストと強力なマルチチェーン適応性にあり、今日の主流選択肢となっており、PoAに基づくMultichainやWormhole、PoSに基づくAxelarやHyperlane、またはオラクルに基づくLayerZeroなどが挙げられます。ただし、新しい信頼前提の導入はセキュリティリスクを引き起こします。たとえば、Ronin Bridgeは、5/8のバリデーターの秘密鍵が盗まれたため、2022年に625百万ドルを失い、Wormholeも2022年に署名の脆弱性により12,000 ETHを失いました。

ネイティブ検証

ネイティブ検証は、ブロックチェーンの固有の検証能力に依存しており、軽量クライアントが外部チェーン取引を直接検証できるようにしています。 CosmosのIBCプロトコルの典型的な例は、各チェーンが他のチェーンのブロックヘッダーを追跡する軽量クライアントを実行し、トランザクションパッケージのブロックヘッダー情報とMerkleプルーフのリアルタイム検証を可能にします。このメカニズムは、国が大使館を設立して文書を独立して検証するのに似ていますが、チェーン間でのコンセンサスの互換性が必要です。この種のソリューションは非常に安全ですが、基礎となるチェーンが軽量クライアントまたはカスタムプロトコルをサポートしている必要があります。

ローカル検証

ローカル検証は、ハッシュタイムロックなどの地域化された信頼モデルに基づいており、ユーザーはチェーン間で直接アトミックスワップを実行できます。たとえば、Bitcoin Lightning Networkのユーザーはハッシュロックとタイムアウト条件を設定でき、両当事者が指定された時間内に鍵交換を完了することを要求されます。それ以外の場合、資産は自動的に返されます。このモデルは仲介者を必要とせず、単純な資産交換のみをサポートし、複雑な契約呼び出しを処理することはできません。

クロスチェーンテクノロジーの課題

セキュリティリスクは依然として主要な脅威です。 クロスチェーンプロトコル内のコンポーネントの結合により、攻撃面が拡大し、スマートコントラクトの脆弱性が最も重要な脅威となっています。 たとえば、2021年には、契約の認可ロジックの欠陥によりPoly Networkがハッキングされ、6億ドルの損失が発生し、2022年には、署名検証の脆弱性によりWormholeが3億2500万ドルを失いました。 SlowMistの統計によると、2021年以来、クロスチェーンブリッジのセキュリティインシデントにより、17億ドルを超える損失が発生しており、業界の攻撃防御能力におけるシステム的な弱点を反映しています。

技術的な実装は多面的な課題に直面しています。分散型の方向では、一部のプロジェクトは、オラクルネットワークやオンチェーン軽量ノードの検証を通じて信頼の仮定を削減していますが、スマートコントラクトの脆弱性は依然として基礎となるセキュリティ保証を損なう可能性があります（例：Nomad Bridgeはコードロジックエラーのために攻撃されました）。相互運用性の観点では、異なるブロックチェーン間の合意メカニズム、トランザクションフォーマット、および状態検証ルールの違いが、クロスチェーンメッセージの伝送に必要なアトミック設計を複雑化させ、現在の統一された基準の欠如がプロトコルの断片化を悪化させています。スケーラビリティの問題も重要であり、クロスチェーントランザクションの検証コストやネットワークスループットのバランスをとることが困難です。たとえば、Ethereumと高スループットチェーン間の資産ブリッジングは、ガスの変動による効率のボトルネックによく遭遇します。

ユーザーエクスペリエンスとガバナンスの課題は緊急に対処する必要があります。クロスチェーン操作においては、複数の署名確認、長期のロック期間、変動する手数料が一般ユーザーの利用のハードルを大幅に上げています。ガバナンス面では、分散型ブリッジプロトコルのアップグレードメカニズム、ノードインセンティブモデル、危機対応プロセスがしばしば透明性を欠いています。ハーモニーホライズンブリッジへの2022年の攻撃は、ガバナンストークンの中央集権的ステーキングに起因し、そのような欠陥が露呈しました。

結論

クロスチェーン技術は初期の資産ブリッジングから普遍的なメッセージパッシングへと進化しています。ゼロ知識証明や軽量クライアント検証などの技術が成熟することで、将来的には真の分散型クロスチェーン機能が実現されるかもしれません。ただし、この段階では、セキュリティと効率のバランスを求める必要があります。ネイティブ検証は安全ですが、開発の敷居が高いです。一方、外部検証は便利ですが、重大なリスクを伴います。

クロスチェーンは技術革新にとどまらず、生産関係の変革でもあります。これにより、ブロックチェーンが「競争」から「協力」へと移行し、メタバースやオンチェーンファイナンスなどのシナリオに対する基盤となるサポートが提供されます。インターネットがTCP/IPプロトコルを通じてグローバルネットワークを接続するように、クロスチェーンはWeb3価値インターネットの普遍的なプロトコルとなることが期待されています。