ブロックチェーンの世界をMAPする：クロスチェーンアプリケーションのための、トラストレスでスケーラブルなブロックチェーン相互運用性プロトコル

Concetti Chiave

既存のブロックチェーン相互運用性プロトコルは、スケーラビリティの課題や信頼性の懸念に直面しているが、MAPプロトコルは、信頼性が高くスケーラブルな方法で、異なるブロックチェーン間でのクロスチェーン取引を中継することで、これらの課題を解決する。

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MAPプロトコル：信頼性が高くスケーラブルなブロックチェーン相互運用性プロトコル

この論文では、異なるブロックチェーン間でアセット転送やデータ取得を可能にするブロックチェーン相互運用性プロトコルであるMAPが提案されています。

Web 3.0の普及に伴い、オンチェーンデータとアセットは複数のブロックチェーンに分散されつつあります。この分散化により、ソースチェーンとデスティネーションチェーン間でオンチェーンデータとアセットの取得と転送を可能にするブロックチェーン相互運用性プロトコルが重要になっています。
しかし、チェーンを相互運用可能にするには、主に3つの課題があります。
信頼性の要件
相互運用性プロトコルは、全体的なセキュリティを損なわないように、一般的なパブリックブロックチェーンと同じレベルのBFTセキュリティを維持する必要があります。これは、プロトコルが、クロスチェーン取引の取得、処理、検証などの複雑なタスクを処理しながら、一貫性と活性度を維持する必要があるため、困難です。
高額な検証コスト
異なるブロックチェーンは互いに信頼していないため、ソースチェーンで取引が有効で確認済みであることを保証するために、すべての着信クロスチェーン取引を検証する必要があります。しかし、この検証プロセスは、特にオンチェーンで実行される場合は、複雑な暗号化操作やブロックヘッダーの保存が必要になるため、コストがかかり、非効率的になる可能性があります。
チェーンの異質性
異種チェーンを相互運用性プロトコルを介して接続すると、さらに課題が生じます。異種チェーンは、スマートコントラクトエンジン、サポートされている暗号化プリミティブ、パラメータ、トランザクション形式などの基礎となるコンポーネントが異なります。その結果、互いにトランザクションを直接検証および確認することはできません。

MAPは、スケーラブルで信頼性の高いブロックチェーン相互運用性プロトコルです。MAPは、新しいチェーンにスケーリングする際、チェーンに根本的な変更を加えることなく、分散型セキュリティを維持しながら、計算コストを最小限に抑えることを目指しています。
統一されたリレーチェーン
MAPは、ソースチェーンからデスティネーションチェーンへのクロスチェーン取引を中継する仲介役として、新しいリレーチェーンアーキテクチャを設計しています。これにより、異種チェーンの接続は、オンチェーンのライトクライアントをデプロイするだけで済みます。
ハイブリッドライトクライアント
トランザクションを検証する際のオンチェーンおよびオフチェーンのコストを削減するために、zk-SNARKsに基づく最適化されたライトクライアントスキームであるハイブリッドライトクライアントが提案されています。これは、オンチェーンのスマートコントラクトとオフチェーンのサーキットでのパフォーマンスに基づいて、BLS署名と証明生成の検証ワークロードを適応的に分離します。

Approfondimenti chiave tratti da

MAP the Blockchain World: A Trustless and Scalable Blockchain Interoperability Protocol for Cross-chain Applications

by Yinfeng Cao,... alle arxiv.org 11-04-2024

https://arxiv.org/pdf/2411.00422.pdf

Domande più approfondite

ブロックチェーンの相互運用性が向上することで、どのような新しいユースケースが生まれるでしょうか？

ブロックチェーンの相互運用性向上は、これまで個別に存在していたブロックチェーン同士の連携を可能にし、全く新しいユースケースを創出する可能性を秘めています。具体的には、以下のようなユースケースが考えられます。

クロスチェーンDeFi（分散型金融）: 異なるブロックチェーン上に分散していたDeFiサービスが相互に接続されることで、より流動性が高く、多様な金融サービスの提供が可能になります。例えば、あるブロックチェーン上のステーブルコインを担保に、別のブロックチェーン上のNFTをローンとして借り入れるといった、クロスチェーン担保ローンなどが実現できます。

相互運用可能なサプライチェーン: 異なる企業や組織がそれぞれ独自のブロックチェーン上でサプライチェーンを管理している場合でも、相互運用性があれば、製品の製造から流通、販売までの全プロセスを透過的に追跡することが可能になります。これは、偽造品の防止や、サプライチェーンにおける透明性向上に大きく貢献します。

クロスプラットフォームなデジタルアイデンティティ: 異なるサービスやプラットフォームで利用できる、相互運用性のあるデジタルアイデンティティが実現できます。これにより、ユーザーは自身のデータの主権を保持しながら、様々なサービスに安全かつスムーズにアクセスすることが可能になります。

よりセキュアで透明性の高いデータ共有: 医療データや教育データなど、機密性の高いデータを異なる機関間で安全に共有することが可能になります。ブロックチェーンの改ざん耐性と、相互運用性によるアクセス制御の組み合わせは、データのプライバシー保護と利活用を両立させる上で非常に有効です。

クロスチェーンNFTマーケットプレイス: 異なるブロックチェーン上で発行されたNFTを、共通のマーケットプレイスで売買することが可能になります。これは、NFTの流動性を高め、新たな市場創出に繋がると期待されています。
これらのユースケースはほんの一例であり、ブロックチェーンの相互運用性の進化は、私たちの想像を超えた新たなサービスやビジネスモデルを生み出す可能性を秘めていると言えるでしょう。

MAPプロトコルは、量子コンピューティングの脅威に対してどのように対処していますか？

MAPプロトコルは、現時点では論文中で量子コンピューティングの脅威への直接的な対策について言及していません。量子コンピュータが実用化されると、現在広く使われている暗号アルゴリズム（RSA暗号や楕円曲線暗号など）が解読される可能性があり、ブロックチェーンを含む多くのセキュリティシステムが影響を受ける可能性があります。
しかし、MAPプロトコルは、将来的に量子耐性を持つ暗号アルゴリズムへのアップグレードが可能な設計を採用していると期待されます。具体的には、以下のような対策が考えられます。

署名アルゴリズムのアップグレード: 現在使用されているBLS署名アルゴリズムを、量子耐性を持つ署名アルゴリズム（格子暗号ベースの署名など）に置き換えることが考えられます。

ゼロ知識証明のアップグレード: zk-SNARKsも量子コンピュータの影響を受ける可能性があるため、量子耐性を持つゼロ知識証明システムへの移行が必要となる可能性があります。

ハイブリッドアプローチ: 量子コンピュータの実用化レベルに応じて、従来の暗号アルゴリズムと量子耐性を持つ暗号アルゴリズムを組み合わせたハイブリッドなアプローチを採用することで、セキュリティレベルを段階的に向上させることが考えられます。
MAPプロトコルが、量子コンピューティングの脅威に対して具体的な対策をどのように実装していくのか、今後の開発に注目する必要があります。

ブロックチェーン技術の進化は、私たちの社会にどのような影響を与えるでしょうか？

ブロックチェーン技術の進化は、私たちの社会に多大な影響を与える可能性を秘めています。特に、以下の3つの側面からの変化が期待されます。
1. 信頼の再構築: ブロックチェーンは、中央集権的な機関を介さずに、データの信頼性を保証する技術です。この技術の進化は、従来の金融システム、サプライチェーン、投票システムなど、様々な分野において、より透明性が高く、公正なシステムの構築を可能にします。

金融業界: 国際送金の手数料削減、高速化、新しい金融サービスの創出など、従来の金融システムの非効率性を解消する可能性があります。
サプライチェーン: 製品の偽造防止、トレーサビリティの向上など、サプライチェーンの透明性と信頼性を向上させることができます。
行政: 選挙の不正操作防止、透明性の高い行政サービスの実現など、政府への信頼向上に貢献する可能性があります。
2. データの所有と活用のあり方の変革: ブロックチェーンは、ユーザーが自身のデータを安全に管理し、コントロールすることを可能にする技術です。個人が自身のデータの主権を取り戻し、データの活用方法を自ら選択できるようになることで、データの価値が再定義され、新たなデータ経済が生まれる可能性があります。

個人情報管理: 個人は自身のデータを安全に管理し、必要な情報のみを第三者に開示することができます。
データ取引: 個人が自身のデータを企業などに提供し、対価を得るといった、新たなデータ取引の仕組みが生まれます。
コンテンツ配信: クリエイターは仲介者を介さずに、直接ファンにコンテンツを配信し、収益を得ることができます。
3. 組織のあり方の変化: ブロックチェーンは、分散型自律組織（DAO）と呼ばれる、新しい組織形態を可能にする技術です。DAOは、中央集権的な管理者を必要とせず、透明性が高く、参加者全員が公平に意思決定に参加できる組織です。

企業: 従来の階層型の組織構造から、よりフラットで自律的な組織へと変化する可能性があります。
コミュニティ: 共通の目的を持つ人々が、地理的な制約を超えて、オンライン上で組織を形成し、活動することが容易になります。
NPO/NGO: 透明性が高く、説明責任を果たせる組織運営が可能になり、寄付者からの信頼獲得に繋がります。
ブロックチェーン技術の進化は、これらの変化を通じて、より公正で透明性が高く、個人がエンパワーメントされた社会の実現に貢献すると期待されています。