インフラストラクチャーレベルでは、今日のホットな研究テーマは、ビザンチン耐障害性を損なうことなく迅速な合意を得ること、セキュリティを損なうことなくシャーディングを行うこと、効率を犠牲にすることなくクロスチェーン通信を実現することに焦点を当てています。最近では、Cosmos と Polkadot の最近の立ち上げにより、クロスチェーン通信が最も注目を集めています。

クロスチェーン通信 — 非常にシンプルな原理

多くの専門家は、未来にはパブリックブロックチェーンが数少ないものに統合されると主張していますが、新しいパブリックブロックチェーンが必要なシナリオは多数存在します。

• シナリオA: 構築したい既存のブロックチェーンが、アプリケーションに必要な特性（例：プライバシー保護計算）やカスタマイズ性（例：データの処理と保存）を提供していない場合;
• シナリオB: 既存のブロックチェーンがサポートしていない異なるガバナンスモデルが必要な場合 — スマートコントラクトプラットフォーム上でアプリケーションを構築すると、アプリケーションは基盤となるプロトコルのガバナンスルールを採用することを強いられます。

だからこそ、未来の世界は数百（あるいは千）の異なるパブリックブロックチェーンで構成されることになるでしょう。これらのブロックチェーンがどのように相互に通信するかを理解することが、私たちの次の大きな挑戦です。

クロスチェーン通信に関するすべてのアイデアは、アダム・バックの論文「ペグ付きサイドチェーンによるブロックチェーン革新の実現」から始まります。この論文は、資産XをブロックチェーンAからブロックチェーンBに移転する方法についてのシンプルながら驚くべき事実を示しています。実際、「移転」は幻想であることが分かります。資産Xは「転送」されるのではなく、一時的にブロックチェーンAにロックされ、同等の資産Xの量がブロックチェーンBで作成されます。これをペギングと呼び、両方向で行うことを二方向ペグ（2WP）と呼びます。

すべての2WPシステムは投票ベースであり、「目撃者」グループが資産Xのロック解除と送信先を決定するために投票します。これにより疑問が生じます — この目撃者グループにどれだけの信頼を置くべきでしょうか? 最も単純なアプローチは、信頼できる単一の目撃者に仕事を任せることです（例えば、暗号交換）。しかし、より良いアプローチは、資産のロック解除/移動について目撃者のグループが承認しなければならない形で2WPを実装することです。

サイドチェーンの場合、この目撃者グループはブロックチェーンAとBのステークホルダー（例：マイナー、代表者、BP）を表しますが、機能しますが技術的複雑性をもたらします。ブロックチェーンAにおいて、ブロックチェーンBと通信するためのプロトコルレベルでのロジックを実装することは負担です。ブロックチェーンC、D、Eなどを導入すると、この問題はより複雑になります。

別のアプローチは、ブロックチェーンのネットワーク全体で通信を促進する共通の目撃者グループを持つことです。これは、Cosmos Hub、Polkadot Relay Chain、およびIoTeX Root Chainの基本的な考え方です。各プロジェクトは異なるアプローチと暗号経済学を採用しており、共通の目撃者グループを信頼できるものにし、多様なブロックチェーンに適応させています。Cosmosは各ブロックチェーンが独自の検証者セット、セキュリティ、合意を持っていると仮定しているのに対し、IoTeXとPolkadotは、共通の合意プールと「デフォルトによるセキュリティ」を利用してブロックチェーンの導入プロセスを簡素化しています。世界中のすべてのブロックチェーンを接続することを使命とするPolkadotに比べ、IoTeXのクロスチェーン通信の目標は異なり、より具体的です。IoTeXネットワーク内で動作するすべてのレイヤー2チェーンの相互運用性を提供することです。これらすべてのレイヤー2チェーンは、ストレージ、アイデンティティ、信頼できるコンピューティング、IoTデータマーケットプレイスなど、IoTアプリケーションのさまざまな側面に使用されます。全体として、クロスチェーン通信は、バベルの塔のビジョンを実現するために人類が試みる別の努力です。

なぜクロスチェーン通信が重要なのか

ブロックチェーンは分散化とセキュリティに関するものであり、クロスチェーンコミュニケーションによってさらに強化されます。具体的には、クロスチェーンコミュニケーションは、異なるブロックチェーン間で資産が流れることを可能にし、以下の目的を達成します：

• 異なるセキュリティレベル（例：より速い取引とより強力な検閲対策）
• 異なる特性（例：平文取引と機密取引）
• さまざまなアプリケーション（例：DeFiとゲーム）

クロスチェーンコミュニケーションは、暗号資産とそれを具現化する基盤となるブロックチェーンのデカップリングを可能にします。これは一見些細に思えるかもしれませんが、このデカップリングは現在のブロックチェーンを多くの意味深い方法で強化します。

まず第一に、さまざまなチーム/プロジェクト/チェーンがブロックチェーン技術の異なる側面に集中し、全体として有用で影響力のあるものにすることを可能にします。例えば、2つのブロックチェーンを想像してください：「ブロックチェーン1」はユーザー体験に焦点を当て（例：最高のウォレット、アプリケーションインターフェース）、一方「ブロックチェーン2」は検閲対策に特化し、その結果として通常のユーザーにとっては操作が遅く困難になります。自然に起こることは、ユーザーが使いやすさのためにブロックチェーン2からブロックチェーン1に資産を移し、長期的な保存のために再び移し戻すことです。

第二に、これはブロックチェーンプロトコルの迅速な進化を可能にします。比較的成熟したプロトコルは、より良いセキュリティと速い進化のジレンマに直面しています。迅速な進歩は通常、物事を壊すことを意味し、優れたセキュリティはある種の停滞を意味します。クロスチェーンコミュニケーションを用いることで、資産の移動にはほぼ zero のコストがかかります。したがって、理論的には、イーサリアムのコピーをカナリアグラウンドとして作成し、迅速に反復し、最終的にすべての資産をイーサリアムからこの新しいカナリアグラウンドに移すことができます。もし新しいカナリアグラウンドが理想的でない場合、すべての資産は元に戻すことができ、これはフォークでは提供できない素晴らしい特性です。長期的には、最も多くの資産を引き付けるチェーンが最も繁栄したものになります。資産を引き付けることができないものは衰退し、最終的には消えていきます。

最後に、これはブロックチェーン空間におけるガバナンス構造に深い影響を与える「証券の貸し出し」を可能にします。証券の貸し出しの一つの具現化は、次のセクションで説明する新しい概念「クロスチェーンガバナンス」です。

新しいパラダイム — クロスチェーンガバナンス

2019年4月にIoTeXルートチェーンを初めて立ち上げたとき、私たちは新しいブロックチェーンを安全にブートストラップする方法という難しい問題に直面しました。それはエゴイストデリゲートと呼ぶものに要約されます。当初は投票者が限られていたため、初期のステークホルダーは多くのデリゲート席を簡単に管理し、彼らの利益に反するガバナンストランザクションを削除できました。例えば、ブロック生成からの投票トランザクションを削除すると、新しいデリゲートが参加するのを妨げることになります。

IoTeXメインネットを安全に立ち上げるために、私たちはクロスチェーンガバナンスを発明しました。これは、ガバナンス活動がより成熟したブロックチェーン上で行われ、ガバナンス結果が未成熟なブロックチェーンに適用されることを意味します。現在、IoTeXネットワークには2つの公開ブロックチェーンに資産があります — イーサリアム（IOTX-Eはガバナンスに使用される）とIoTeXルートチェーン（IOTXはユーティリティに使用される）。IOTXとIOTX-Eは、総供給数100億トークンからなり、イーサリアムとIoTeXの間の分散型ブリッジであるIoTubeを使用して交換可能です。

入れ替え可能ですが、IOTX-EとIOTXは異なる特性を持ち、それぞれ異なる目的に使用されます。IOTX-Eは低流動性（理想的には取引量が少なく、移動が遅い）で、IoTeXネットワークを管理するためのより高いセキュリティを持つように設計されています（http://member.iotex.ioを参照）。IOTXは、IoTeXネットワーク内の操作やアプリケーションのために高流動性（理想的には取引量が多く、移動が速い）を持つように設計されています。つまり、IOTXとIOTX-Eはその価値において同等です。これは、クラスAおよびCの株式を持つGoogleの株に類似しています — クラスC株式は投票権がなく、クラスA株式はそれぞれ1票を持ちます。この構造により、エゴイストデリゲートが彼らの利益に反するガバナンストランザクションを削除することが不可能になり、デリゲートの再選やスラッシングに対して効果的になります。

私たちはまた、このクロスチェーンガバナンスが、すべてのPoSブロックチェーンに対する一般的な懸念であるロングレンジ攻撃を効果的に緩和することを発見しました。要するに、ロングレンジ攻撃とは、大規模な初期のステークホルダーがトークンを使い、非常に初期のブロックから始まるブロックチェーン上にブランチを作成し、メインチェーンを乗っ取ることです。ステーキング/投票履歴はイーサリアム上にあり、これは弱い主観性に対抗するための十分な抵抗を提供します（なぜなら、それがPoWチェーンであり、51%攻撃は非常に高コストだからです）。

いくつかのクレイジーなアイデア

これはクロスチェーンコミュニケーションとガバナンスがもたらすものの始まりに過ぎません。IoTeXが研究し探求しているクレイジーなアイデアはたくさんあります。こちらにいくつかの例を示します！

価値Xの資産を持つ若いブロックチェーンが、価値Yのトークンの合計を持つブロックチェーンでどのように運営できるか（X > Y）?

予算の大きな攻撃者が、資産を盗む意図で約⅔（あるいは全て）のブロックプロデューサーのスロットを支配するために買収します。この問いに対する現在の解決策は、「待って成長する」このチェーンであり、時間がかかる可能性があります。私たちが内部で取り組んでいる1つの実験はマルチアセットクロスチェーンガバナンスと呼ばれています。Delegatesは、IOTX-Eのステーキングに加えて、NUSD、WETH、WBTCなどの他の資産をステークすることができ、暗号通貨のバスケットを構築します。このバスケットの価値は、Chainlinkオラクルを使用して簡単に計算でき、候補者をランク付けし、報酬（それはIOTXです）を共有するのに使用できます。マルチアセットステーキングは、ステークされた資産の総額を増やし、チェーンを安全にする可能性があります。これは、他の多くの資産が成熟したブロックチェーンに存在する可能性があるため、クロスチェーンガバナンスと一緒にのみ可能です。

プロトコルレベルであまり複雑さを導入せずに「何も賭けていない」攻撃を制限する方法は?

「何も賭けていない」攻撃は、すべてのPoSブロックチェーンに対する一般的な懸念です。これは、フォークが発生した場合に、ほぼゼロコストでブロックを生成できるため（PoWチェーンとは異なり）、すべてのDelegateがすべてのフォークに基づいて構築し、自らの財政的利益を最大化することを意味します。PoWチェーンで起こることを模倣するために、各Delegateはブロックを生成するためにXトークンを消費し、提案が成功した場合にYトークンを報酬として受け取ります（X < Y）。これは、誤ったDelegateを弾圧することに相当し、そのステーク/デポジットの一部または全てを押収することになります。同じチェーン上では、この弾圧は、自我主義的Delegateの仮定の下では非トリビアルです。Delegateおよびその共謀者が弾圧取引を選択的に削除できるからです。クロスチェーンガバナンスにより、被害者はエーテリアムに証明を送信し、誤ったDelegateが弾圧されるようにすることができます。

結論

総じて、クロスチェーンコミュニケーションは、多くの興味深い設計やアプリケーションの扉を開きます。ブロックチェーン業界では初めて、私たちはチェーンが他のチェーンから資産、安全性、特性を「借りる」ことを許可します。私たちは、これをブロックチェーンシステムの設計に関する新しいパラダイムだと考えています。