モジュラーブロックチェーン: Web3パズルの最後のピース

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I.はじめに

Modular blockchain is an innovative blockchain design paradigm that aims to improve the efficiency and scalability of the system through specialization and division of labor. Before the advent of modular blockchain, a single (Monolithic) chain needed to handle all tasks, including the execution layer, data availability layer, consensus layer, and settlement layer. モジュラーブロックチェーンは、これらのタスクをそれぞれ特定の機能に重点を置いた自由に組み合わせ可能なモジュールとして扱うことで、これらの問題を解決します。

実行レイヤー : すべてのトランザクションの処理と検証、およびブロックチェーンの状態変更の管理を担当します。

コンセンサス層 取引の順序について合意に達する。

決済層 : トランザクションを完了し、証明を検証し、異なる実行レイヤー間のブリッジを構築するために使用されます。

データ可用性レイヤー : 検証のために必要なすべてのデータがネットワークの参加者に利用可能であることを保証する責任があります。

The trend of modular blockchain is not only a technological change, but also an important strategy to promote the entire blockchain ecosystem to meet future challenges. GeekCartel will analyze the concept of modular blockchain and related projects, aiming to provide a comprehensive and practical interpretation of modular blockchain knowledge to help readers better understand modular blockchain and look forward to future development trends. Note: The content of this article does not constitute investment advice.

2. モジュラーブロックチェーンの先駆者、Celestia

2018年、Mustafa Albasan氏とVitalik Buterin氏は、ブロックチェーンのスケーラビリティ問題を解決するための新しいアイデアを提供する画期的な論文を発表しました。データ可用性のサンプリングと不正の証明ブロックチェーンはネットワークノードの増加に応じてストレージスペースを自動的に拡張できる方法を導入しました。2019年にムスタファ・アルバサンはさらに研究し、怠け者の元帳データの可用性のみを扱うブロックチェーンシステムの概念を提案しています。

これらの概念に基づいて、セレスティアモジュール構造を持つ最初のデータ可用性（DA）ネットワークとして誕生しました。コメットBFT そしてコスモスSDK 分散化を維持しながらスケーラビリティを効果的に向上させるプルーフオブステーク（PoS）ブロックチェーンです。

DA レイヤーは、誰でもトランザクション台帳を検査して検証できることを保証するため、あらゆるブロックチェーンのセキュリティにとって重要です。ブロックプロデューサーが利用可能なすべてのデータなしでブロックを提案した場合、ブロックは最終段階に達しても無効なトランザクションが含まれる可能性があります。ブロックが有効であっても、完全に検証できないブロックデータは、ユーザーとネットワークの機能に悪影響を及ぼします。

Celestiaは2つの重要な機能を実装しています。データ可用性サンプリング（DAS）と名前空間マークルツリー (NMT)。DAS により、ライトノードはブロック全体をダウンロードせずにデータの可用性を検証できます。NMT により、ブロックデータをさまざまなアプリケーション用に別々の名前空間に分割できるため、アプリケーションは関連するデータのみをダウンロードして処理すればよく、データ処理要件が大幅に軽減されます。重要な点として、DAS により、エンドユーザーのセキュリティを損なうことなく、ユーザー数 (ライトノード) の増加に応じて Celestia を拡張できます。

モジュラーブロックチェーンは、これまでにない方法で新しいチェーンを構築することを可能にしています。異なるタイプのモジュラーブロックチェーンは、異なる目的と異なるアーキテクチャで連携できます。Celestiaは、いくつかのアイデアと例を公式に提案しています。モジュラーアーキテクチャ設計は、モジュラーブロックチェーンの柔軟性と構成可能性を示しています。

図 1 レイヤー 1 とレイヤー 2 のアーキテクチャ

レイヤー1とレイヤー2 : Celestia はこれをシンプルなモジュール性と呼んでいます。これはもともと Ethereum のスケーラビリティのためにモノリシックなレイヤー 1 として構築されたもので、レイヤー 2 は実行に重点を置き、レイヤー 1 はその他の主要な機能を提供します。

セレスティアは、アービトラムオービット , 楽観主義スタック、そしてポリゴン CDK (近日公開) 技術スタックにより、Celestia を DA レイヤーとして使用し、既存のレイヤー 2 は Rollup 技術を使用して、データを Ethereum での公開から Celestia での公開に切り替えることができます。ブロックへのコミットメントは Celestia で公開され、単一のチェーンでデータを公開する従来の方法よりもスケーラブルです。
CelestiaはRollApp（アプリケーション専用のチェーン）をサポートしています。ディメンション実行層としてテクノロジーコンポーネントを使用します。Ethereumのレイヤー1とレイヤー2の概念と同様に、RollAppsの決済層はDymension Hub（後述）に依存し、DA層はCelestiaを使用し、チェーンは国際ビジネス協会プロトコル (IBC は、ブロックチェーンが相互に通信できるようにするプロトコルである Cosmos SDK に基づいています。IBC を使用するチェーンは、バイト単位でエンコードされている限り、あらゆるタイプのデータを共有できます)。

図2: 実行、決済、DAレイヤーのアーキテクチャ

執行、決済、データの可用性: 特殊なモジュラーブロックチェーン間で実行、決済、データ可用性レイヤーを分離するなど、最適化されたモジュラーブロックチェーン。

図3: 実行およびDA層のアーキテクチャ

実行とDA: モジュラーブロックチェーンを実装する目的は柔軟性であるため、実行レイヤーはブロックを決済レイヤーに公開することに限定されません。たとえば、決済レイヤーを含まず、コンセンサスレイヤーとデータ可用性レイヤーの上に実行レイヤーのみを配置したモジュラースタックを作成することもできます。

このモジュールスタックでは、実行層は主権者は、通常は順序付けとデータの可用性のために別のブロックチェーンにトランザクションを公開しますが、決済は独自に処理します。モジュラースタックのコンテキストでは、主権ロールアップが実行と決済を担当し、DA レイヤーがコンセンサスとデータの可用性を処理します。

ソブリンロールアップとスマートコントラクトロールアップの違いは次のとおりです。

スマートコントラクトロールアップトランザクションは、決済層のスマートコントラクトによって検証されます。ソブリンロールアップトランザクションは、ソブリンロールアップノードによって検証されます。
スマートコントラクト Rollup と比較すると、ソブリン Rollu のノードには自律性があります。ソブリン Rollup では、トランザクションの順序と有効性は、別の決済レイヤーに依存せずに、Rollup 独自のネットワークによって管理されます。

現在、ロールキットそしてソブリン SDK Celestia 上に主権 Rollup テストネットを展開するためのフレームワークを提供します。

3. ブロックチェーンエコシステムにおけるモジュール型ソリューションの検討

1. 実行層のモジュール化

実行層のモジュール化を紹介する前に、Rollup テクノロジーとは何かを理解する必要があります。

現在、実行層のモジュール化技術は主に、レイヤー 1 チェーンの外部で実行されるスケーリングソリューションである Rollup に依存しています。このソリューションは、チェーンの外部でトランザクションを実行するため、ブロックスペースをあまり占有せず、Ethereum の重要なスケーリングソリューションの 1 つでもあります。トランザクションを実行した後、トランザクションデータまたは実行証明のバッチをレイヤー 1 に送信し、レイヤー 1 で決済します。Rollup テクノロジは、分散化とセキュリティを維持しながら、レイヤー 1 ネットワークにスケーラビリティソリューションを提供します。

図4: ロールアップの技術アーキテクチャ

Ethereum を例にとると、Rollup テクノロジーは ZK-Rollup または Optimistic Rollup を使用することで、パフォーマンスとプライバシーをさらに向上させることができます。

ZK-Rollup はゼロ知識証明を使用してパッケージ化されたトランザクションの正確性を検証し、トランザクションのセキュリティとプライバシーを確保します。
Optimistic Rollup は、トランザクションのステータスを Ethereum メインチェーンに送信する前に、まずこれらのトランザクションが有効であると想定します。チャレンジ期間中は、誰でも不正の証明を計算してトランザクションを検証できます。

1.1 イーサリアムレイヤー 2: 将来のスケーリングソリューションの構築

イーサリアムは当初採用されたサイドチェーンそしてシャーディング拡張のための技術はありましたが、サイドチェーンは高スループットを実現するために分散性とセキュリティを犠牲にしました。レイヤー2ロールアップは予想よりもはるかに早く開発され、すでに多くの拡張を提供し、今後もさらに拡張を提供していくでしょう。プロトダンクシャーディングが実装されました。これは、シャードチェーンが不要になり、Ethereum のロードマップから削除されたことを意味します。

Ethereum は、メインチェーンの負担を軽減するために、ロールアップテクノロジに基づいて実行レイヤーをレイヤー 2 にアウトソーシングします。EVM は、ロールアップレイヤーで実行されるスマートコントラクトに標準化された安全な実行環境を提供します。一部のRollupソリューションはEVMとの互換性を考慮して設計されており、Rollupレイヤーで実行されるスマートコントラクトはEVMの機能や機能を引き続き活用できます。 OP メインネット , アービトラムワン、そしてポリゴンzkEVM .

図5: イーサリアムのレイヤー2スケーリングソリューション

これらのレイヤー 2 はスマートコントラクトを実行し、トランザクションを処理しますが、以下の点では依然として Ethereum に依存しています。

決済：すべてのロールアップ取引はイーサリアムメインネット上で確定されます。楽観的なロールアップチャレンジ期間が経過するか、不正防止計算後に取引が有効と判断されるまで待つ必要があります。 ZK ロールアップ有効性が証明されるまで待たなければなりません。

コンセンサスとデータの可用性: ロールアップは、CallData の形式でトランザクションデータを Ethereum メインネットに公開し、誰でもロールアップトランザクションを実行し、必要に応じて状態を再構築できるようにします。楽観的ロールアップでは、Ethereum メインチェーンで確認されるまでに、大量のブロックスペースと 7 日間のチャレンジ期間が必要です。ZK ロールアップは即時のファイナリティを提供し、検証に使用できるデータを 30 日間保存しますが、証明を作成するには大量の計算能力が必要です。

1.2 B²ネットワーク: 先駆的なビットコインZK- 巻き上げる

B²ネットワーク はビットコイン初の ZK ロールアップであり、セキュリティを犠牲にすることなくトランザクション速度を向上させます。 B² Network は、Rollup テクノロジーを使用して、オフチェーントランザクションでチューリング完全なスマートコントラクトを実行できるプラットフォームを提供し、トランザクションの効率を向上させ、コストを最小限に抑えます。

図6: B²ネットワークアーキテクチャ

図に示すように、B² Networks ZK-Rollup Layer は zkEVM ソリューションを採用しており、レイヤー 2 ネットワーク内でのユーザートランザクションの実行と関連する証明の出力を担当します。

他のロールアップとは異なり、B²ネットワーク ZKロールアップ複数のコンポーネントで構成されており、アカウントの抽象化モジュール、RPC サービス、メモリプール、シーケンサー、zkEVM、アグリゲータ、シンクロナイザ、および証明者。アカウント抽象化モジュールはネイティブアカウント抽象化を実装し、ユーザーはアカウントに高いセキュリティと優れたユーザーエクスペリエンスを柔軟にプログラムできます。zkEVM は EVM と互換性があり、開発者が他の EVM 互換チェーンから B² ネットワークに DApps を移行するのにも役立ちます。

シンクロナイザーシーケンス情報、ビットコイン取引データなどの詳細を含む情報が B² ノードからロールアップレイヤーに同期されていることを確認します。 B²ノードオフチェーンバリデータとして機能し、B²ネットワーク内の複数のユニークな機能の実行者です。ビットコインコミッター B²ノードのモジュールは、B²ロールアップデータを記録するためのデータ構造を構築し、B²インスクリプションと呼ばれるタップスクリプトを生成します。その後、ビットコインコミッターは1サトシのUTXOを主根 $B^{2}$の刻印を含むアドレスが作成され、ロールアップデータがビットコインに書き込まれます。

さらに、ビットコインコミッターは時間制限付きのチャレンジを設定し、チャレンジャーが zk 証明によって検証されたコミットメントに疑問を投げかけることができます。時間制限中にチャレンジャーがいない、またはチャレンジが失敗した場合、ロールアップは最終的にビットコインで確認され、チャレンジが成功した場合、ロールアップはロールバックされます。

イーサリアムでもビットコインでも、レイヤー 1 は基本的にレイヤー 2 から拡張データを受信する単一のチェーンです。ほとんどの場合、レイヤー 2 の容量もレイヤー 1 の容量に依存します。したがって、レイヤー 1 とレイヤー 2 のスタックの実装は、スケーラビリティの点では理想的ではありません。レイヤー 1 がスループットの限界に達すると、レイヤー 2 も影響を受け、取引手数料の増加や確認時間の延長につながる可能性があり、システム全体の効率とユーザーエクスペリエンスに影響を及ぼします。

2. DA層のモジュール化

Celestia の DA ソリューションがレイヤー 2 で支持されていることに加えて、DA に重点を置いた他の革新的なソリューションも次々と登場し、ブロックチェーンエコシステム全体で重要な役割を果たしています。

2.1 EigenDA: ロールアップ技術の強化

アイゲンDA は、安全で高スループットの分散型DAサービスです。 ダンクシャーディング . Rollup は、EigenDA にデータを公開して、トランザクションコストの削減、トランザクションスループットの向上、EigenLayer エコシステム全体にわたる安全な構成可能性を実現します。

Ethereum Rollup 上に分散型の一時データストレージを構築する場合、データストレージは EigenDA オペレーターによって直接処理できます。オペレーターデータの処理、検証、保存を担当し、EigenDA はステークとオペレーターの増加に合わせて水平方向に拡張できます。

EigenDA は、Rollup テクノロジーを組み合わせ、DA の一部をオフチェーン処理に転送してスケーラビリティを実現します。そのため、実際のトランザクションデータを各ノードにコピーして保存する必要がなくなり、帯域幅とストレージの需要が減ります。チェーンは、データの可用性に関連するメタデータとアカウンタビリティメカニズムのみを処理します (アカウンタビリティにより、データをオフチェーンに保存し、必要に応じてその整合性と信頼性を検証できます)。

図7: EigenDAの基本的なデータフロー

図に示すように、RollupはトランザクションバッチをDA層に書き込みます。不正証明を使用して悪意のあるデータを検出するシステムとは異なり、EigenDAはデータをブロックに分割し、KZGコミットメントとマルチ開示証明を生成します。EigenDAでは、ノードはデータ全体をダウンロードするのではなく、少量のデータ[O (1/n)]のみをダウンロードする必要があります。ブロブ Rollups の不正仲裁プロトコルは、BLOB データが EigenDA 証明で提供される KZG コミットメントと一致するかどうかも検証できます。この検証を実行する際、レイヤー 2 チェーンは、Rollup 状態ルートのトランザクションデータがソーター/プロポーザーによって操作されないようにします。

2.2 Nubit: ビットコイン初のモジュラーDAソリューション

ヌビット スケーラブルなビットコインネイティブの DA レイヤーです。 Nubit は、エコシステムの高まるニーズを満たすために、データスループットと可用性サービスの向上を目指し、ビットコインネイティブの未来を切り開いています。同社のビジョンは、膨大な開発者コミュニティをビットコインエコシステムに取り込み、スケーラブルで安全な分散型ツールを提供することです。

Nubitsのチームメンバーは、UCSB（カリフォルニア大学サンタバーバラ校）の教授と博士課程の学生で、学術的にも名声が高く、世界的な影響力を持っています。彼らは学術研究に精通しているだけでなく、ブロックチェーンエンジニアリングの実装においても豊富な経験を持っています。チームは、domo（ブロックチェーンの開発者）を使用してモジュラーインデクサーに関する論文を執筆しました。 BRC20 ）、ビットコインメタプロトコルのインデクサー構造にDA層の設計を追加し、業界標準の確立と策定に参加しました。

Nubits のコアイノベーション: コンセンサスメカニズム、トラストレスブリッジ、データ可用性 革新的なコンセンサスアルゴリズムとライトニングネットワークを使用して、ビットコインの完全な検閲耐性機能を継承し、DAS を使用して効率性を向上させます。

コンセンサスメカニズム: Nubitは、以下の方法に基づいて効率的な合意形成を模索している。 PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) は、署名集約に SNARK を採用しています。PBFT スキームと zkSNARK テクノロジーを組み合わせることで、検証者間の署名検証の通信の複雑さが大幅に軽減され、データセット全体にアクセスすることなくトランザクションの正確性が検証されます。
ダス： Nubit の DAS は、ブロックデータの小さな部分をランダムにサンプリングする複数のラウンドを実行することによって実現されます。サンプリングが成功するたびに、データが完全に利用可能になる確率が高まります。事前に設定された信頼レベルに達すると、ブロックデータはアクセス可能とみなされます。
トラストレスブリッジ: Nubitはトラストレスブリッジを採用しており、ライトニングネットワークの支払いチャネルです。このアプローチは、追加の信頼要件を追加することなく、ネイティブの Bitcoin 支払い方法と一致しています。既存のブリッジソリューションよりもユーザーに対するリスクが低くなります。

図8: Nubitの基本コンポーネント

さらに、図8に示すシステムライフサイクル全体をレビューするために、特定のユースケースを使用します。アリスがNubits DAサービスを使用してトランザクションを完了したいとします（Nubitは複数のデータ型（碑文、ロールアップデータなどを含みますが、これらに限定されません）。

ステップ1.1: アリスはまず、サービスを継続するために、Nubitsのトラストレスブリッジを通じてガス料金を支払う必要があります。特に、アリスはトラストレスブリッジから公開チャレンジを取得する必要があります。これはX(h)で表されます（Xはハッシュ範囲の暗号ハッシュ関数です）。検証可能な遅延機能 (VDF) をチャレンジドメインに追加し、h は特定の高さのブロックのハッシュ値です。
ステップ 1.2 およびステップ 2: アリスは、現在のラウンドに関連する VDF の評価結果 R を取得し、メモリプールにマージできるように、R を自分のデータとトランザクションメタデータ (アドレスや nonce など) とともにバリデータに送信する必要があります。
ステップ 3: バリデーターが合意に達した後、ブロックとそのヘッダーを提案するプロセス。ブロックヘッダーには、データへのコミットメントとそれに関連するリードソロモンコーディング (RS コード) が含まれ、ブロック自体には元のデータ、対応する RS コード、および基本的なトランザクションの詳細が含まれます。
ステップ 4: ライフサイクルは Alice のデータ取得で終了します。ライトクライアントはブロックヘッダーをダウンロードし、フルノードはブロックとそのヘッダーを取得します。

ライトクライアントは、DAS プロセスを実行してデータの可用性を確認します。さらに、しきい値のブロック数が提案されると、この履歴のチェックポイントが Bitcoin タイムスタンプを介して Bitcoin ブロックチェーンに記録されます。これにより、バリデータセットは潜在的なリモート攻撃を防ぎ、高速なアンバインドをサポートできるようになります。

3. その他の解決策

特定のレイヤーのモジュール化に重点を置いたチェーンに加えて、分散型ストレージサービスは DA レイヤーの長期的なサポートを提供できます。また、開発者にカスタマイズされたフルスタックソリューションを提供するプロトコルやチェーンもあり、ユーザーはコードを作成しなくても簡単に独自のチェーンを構築できます。

3.1 EthStorage – 動的分散ストレージ

イーサストレージ 動的分散ストレージを実装し、プログラム可能なキー値（KV）を提供する最初のモジュラーレイヤー2です。 ストレージ DAによって駆動され、 拡大する プログラム可能なストレージ 数百テラバイト、あるいはペタバイト コストの1/100～1/1000で Rollups に長期的な DA ソリューションを提供し、ゲーム、ソーシャルネットワーク、AI などの完全なオンチェーンアプリケーションに新たな可能性をもたらします。

図9: EthStorageの応用シナリオ

チー・チョウ EthStorageの創設者である彼は、2018年からWeb3業界に全力で取り組んでいます。彼はジョージア工科大学で博士号を取得しており、GoogleやFacebookなどのトップ企業でエンジニアとして働いていました。彼のチームは、Ethereum Foundationからも支援を受けています。

イーサリアムカンクンアップグレードのコア機能の一つとして、 EIP-4844 (Proto-dank シャーディングとも呼ばれます)、レイヤー 2 ロールアップストレージ用の一時データブロック (BLOB) が導入され、ネットワークのスケーラビリティとセキュリティが向上します。ネットワークはブロック内のすべてのトランザクションを検証する必要はなく、ブロックに添付された BLOB が正しいデータを運んでいるかどうかを確認するだけでよいため、Rollup のコストが大幅に削減されます。ただし、BLOB データは一時的にしか利用できないため、数週間以内に破棄されます。これには大きな影響があります。レイヤー 2 はレイヤー 1 から最新の状態を無条件に取得することはできません。レイヤー 1 からデータの一部を取得できなくなった場合、Rollup を介してチェーンを同期できない可能性があります。

EthStorage を長期 DA ストレージソリューションとして使用すると、レイヤー 2 はいつでも DA レイヤーから完全なデータを取得できます。

技術的特徴:

EthStorage は分散型動的ストレージを実現できます。 既存の分散型ストレージソリューションは、大量のデータのアップロードをサポートできますが、変更や削除はできず、新しいデータの再アップロードのみが可能です。EthStorage は、独自のキー値ストレージパラダイムを使用して、保存されたデータの作成、更新、読み取り、削除という CRUD 機能を実装し、データ管理の柔軟性を大幅に向上させます。
DA レイヤーに基づくレイヤー 2 分散ソリューション: EthStorage はモジュール式のストレージレイヤーです。ストレージコストを削減する EVM と DA があれば、レイヤー 2 でも、どのブロックチェーンでも実行できます (ただし、現在多くのレイヤー 1 には DA レイヤーがありません)。
ETHと高度に統合: EthStorage クライアントは Ethereum クライアント Geth のスーパーセットです。つまり、EthStorage ノードを実行している場合でも、通常どおりに任意の Ethereum プロセスに参加できます。ノードは、Ethereum バリデータノードと EthStorage データノードを同時に兼ねることができます。

EthStorage ワークフロー:

ユーザーはアプリケーションコントラクトにデータをアップロードし、アプリケーションコントラクトは EthStorage コントラクトと対話してデータを保存します。
EthStorage レイヤー 2 ネットワークでは、保存を待機しているデータについてストレージプロバイダーに通知されます。
ストレージプロバイダーは、Ethereum Data Availability Network からデータをダウンロードします。
ストレージプロバイダーは、レイヤー 2 ネットワーク内に多数のレプリカがあることを証明して、レイヤー 1 にストレージ証明を送信します。
EthStorage 契約は、ストレージ証明を正常に提出したストレージプロバイダーに報酬を与えます。

3.2 AltLayer – モジュラーカスタマイズサービス

オルトレイヤー 多用途でコード不要の ロールアップサービス (RaaS) サービス。 RaaS製品は、EVMとWASMをサポートするマルチチェーンとマルチ仮想マシンの世界向けに設計されています。また、OP Stack、Arbitrum Orbit、Polygon zkEVM、ZKSyncs ZKStack、StarkwareなどのさまざまなRollup SDK、さまざまな共有ソートサービス（エスプレッソそして半径）、さまざまな DA レイヤー（Celestia、EigenLayer など）、および Rollup スタックのさまざまなレイヤーにあるその他の多くのモジュールサービスがあります。

AltLayerは、多用途のRollupスタックを可能にします。例えば、アプリケーション用に設計されたRollupは、以下を使用して構築できます。アービトラムオービット、使用アービトラムワン一方、汎用的に設計された別のロールアップは、Celestia を DA 層、Ethereum を決済層として使用して、ZK Stack を使用して構築できます。

注記 : なぜ決済レイヤーが OP と Arbitrum によって実装できるのか疑問に思うかもしれません。 実際、これらのレイヤー2の現在のロールアップスタックは、コスモスが提案した同様のインターチェーン作業を実装しています。に相互接続の実現: OP はスーパーチェーンを提案し、OP スタックは Optimism テクノロジをサポートする標準化された開発スタックとして、さまざまなレイヤー 2 ネットワークを統合し、これらのネットワーク間の相互運用性を促進します。Arbitrum は、Arbitrum Nitro (テクノロジスタック) に基づいて Arbitrum メインネット上でレイヤー 3 (アプリケーションチェーンとも呼ばれる) の作成と展開を可能にする Orbitchain 戦略を提案しました。Orbit Chain は、レイヤー 2 に直接、または Ethereum に直接決済できます。

3.3 Dymension – フルスタックのモジュール化

ディメンション Cosmos SDKをベースにしたモジュラーブロックチェーンネットワークであり、セキュリティと相互運用性を確保することを目的としています。ロールアプリ IBC規格を使用します。

Dymension はブロックチェーン機能を複数のレイヤーに分割します。 Dymension Hubは 決済層とコンセンサス層としてRollAppにセキュリティ、相互運用性、流動性を提供し、RollAppは実行層として機能します。データ可用性層は、DymensionプロトコルでサポートされているDAプロバイダーであり、開発者はニーズに応じて適切なデータ可用性プロバイダーを選択できます。

決済層 (Dymension Hub) は、RollApps レジストリと、ステータス、シーケンサーリスト、現在アクティブなシーケンサー、実行モジュールチェックサムなどの対応する重要な情報を維持します。Rollup サービスロジックは決済層に固定され、ネイティブ相互運用性の中心を形成します。決済層として、Dymension Hub には次の特徴があります。

決済レイヤーでネイティブにロールアップサービスを提供します。ベースレイヤーと同じ信頼性とセキュリティの前提を提供しますが、よりシンプルで安全かつ効率的な設計空間を備えています。
通信とトランザクション: Dymensions RollApp は、組み込みモジュールを通じて決済レイヤーで RollApp 間の通信とトランザクションを可能にし、信頼を最小限に抑えたブリッジを提供します。さらに、RollApp はハブを通じて他の IBC 対応チェーンと通信できます。
RVM (RollApp 仮想マシン): Dymension 決済レイヤーは、不正紛争が発生した場合に RVM を起動します。RVM はさまざまな実行環境 (EVM など) で紛争を解決できるため、RollApp 実行範囲のパワーと柔軟性が拡張されます。
検閲耐性: シーケンサーの審査を受けたユーザーは、決済レイヤーに特別なトランザクションを発行できます。このトランザクションはシーケンサーに転送され、指定された時間枠内に実行されるように要求されます。トランザクションが指定された時間内に処理されない場合、シーケンサーにペナルティが課せられます。
AMM (自動マーケットメーカー): Dymension は決済センターに組み込み型 AMM を導入し、中核的な金融センターを構築します。エコシステム全体に共有流動性を提供します。

4. マルチエコロジカルモジュラーブロックチェーンの比較

前回の記事では、モジュラーブロックチェーンシステムと多くの代表的なプロジェクトについて詳細に検討しました。今回は、モジュラーブロックチェーンを客観的かつ包括的に理解することを目指して、さまざまなエコシステム間の比較分析に焦点を移します。

V. 要約と展望

ご覧のとおり、ブロックチェーンのエコシステムはモジュール化に向かっています。これまでのブロックチェーンの世界では、各チェーンが孤立して運営され、互いに競争していたため、ユーザー、開発者、資産が異なるチェーン間で流動することが難しく、エコシステム全体の発展と革新が制限されていました。WEB3の世界では、問題の発見と解決は共同の取り組みのプロセスです。当初、ビットコインとイーサリアムはシングルチェーンとして注目を集めていましたが、シングルチェーンの問題が明らかになるにつれて、モジュールチェーンが徐々に注目を集めるようになりました。したがって、モジュールチェーンの発生は偶然ではなく、必然的な発展です。

モジュラーブロックチェーンは、各コンポーネントを個別に最適化およびカスタマイズできるため、チェーンの柔軟性と効率性が向上します。ただし、このアーキテクチャは、通信の遅延やシステムインタラクションの複雑さの増加などの課題にも直面しています。実際、保守性、再利用性、柔軟性の向上など、モジュラーアーキテクチャの長期的なメリットは、通常、短期的なパフォーマンスの低下を上回ります。将来、テクノロジーが発展するにつれて、これらの問題はより優れた解決策を見つけるでしょう。

ギークカルテル ブロックチェーンエコシステムには、モジュールスタック全体にわたって信頼性の高いベースレイヤーと共通ツールを提供し、チェーン間のスムーズな直接リンクを促進する責任があると考えています。エコシステムがより調和し、相互接続されれば、ユーザーはブロックチェーン技術をより簡単に使用できるようになり、より多くの新規ユーザーがWeb3に引き付けられるでしょう。

6. 拡張読書: Restaking Protocol — 異種エコシステムへのネイティブセキュリティの導入

現在、いくつかの再ステーキングプロトコルも登場しており、再ステーキングメカニズムを通じて分散したセキュリティリソースを効果的に集約し、ブロックチェーンネットワーク全体のセキュリティを向上させています。このプロセスは、セキュリティリソースの断片化の問題を解決するだけでなく、潜在的な攻撃に対するネットワークの防御機能を強化し、参加者に追加のインセンティブを提供して、より多くのユーザーがネットワークセキュリティの維持に参加するように促します。このように、再ステーキングプロトコルは、ネットワークのセキュリティと効率を向上させる新しい方法を切り開き、ブロックチェーンエコシステムの健全な発展を効果的に促進しました。

1. EigenLayer: 分散型イーサリアム再ステーキングプロトコル

固有層 は、暗号経済のセキュリティのための新しいプリミティブである Restaking メカニズムを導入する、Ethereum 上に構築されたプロトコルです。このプリミティブにより、コンセンサスレイヤーで ETH を再利用できるようになり、すべてのモジュール間で ETH セキュリティが集約され、モジュールに依存する DApps のセキュリティが向上します。 ETH をネイティブにステークする、または Liquid Staking Tokens (LST) を使用するユーザーは、EigenLayer スマートコントラクトに参加して ETH または LST を再ステークし、ネットワーク上の他のアプリケーションに暗号経済的セキュリティを拡張して追加の報酬を受け取ることができます。

Ethereum が Rollup 中心のロードマップに移行したとき、Ethereum 上に構築できるアプリケーションが大幅に拡大しました。

しかし、EVM上で展開または実証できないモジュールは、イーサリアムの集合的な信頼を吸収することはできません。そのようなモジュールはイーサリアム外部からの入力を処理するため、その処理はイーサリアム内部プロトコルで検証できません。そのようなモジュールには、新しいコンセンサスプロトコルに基づくサイドチェーン、データ可用性レイヤー、新しい仮想マシン、オラクルネットワーク、ブリッジなどが含まれます。通常、そのようなモジュールはＡＶＳ独自の分散検証セマンティクスを持つ検証します。通常、これらの AVS は、独自のネイティブトークンによって保護されているか、許可された性質を持っています。

現在の AVS エコシステムにはいくつかの問題があります。

セキュリティ信頼の前提。AVS を開発するイノベーターは、セキュリティを実現するために新しい信頼ネットワークを立ち上げる必要があります。
価値の漏洩。各 AVS が独自の信頼プールを開発するため、ユーザーは Ethereum に支払う取引手数料に加えて、これらのプールに手数料を支払う必要があります。この手数料の流れの偏差は、Ethereum からの価値の漏洩につながります。
構成要素の負担。現在運用されているほとんどの AVS では、ステーキングの資本コストが運用コストをはるかに上回ります。
DApp の信頼モデルは低いです。現在の AVS エコシステムは問題を引き起こしています。一般的に言えば、DApp のミドルウェア依存関係は攻撃の標的になる可能性があります。

図10: 現在のAVSサービスとEigenLayerの比較

EigenLayer アーキテクチャでは、AVS は Ethereum の共有セキュリティを活用した EigenLayer プロトコル上に構築されたサービスです。 EigenLayer は、ステーキングによる集中型セキュリティと自由市場ガバナンスという 2 つの新しいアプローチを導入し、Ethereum のセキュリティをあらゆるシステムに拡張し、既存の厳格なガバナンス構造の非効率性を排除するのに役立ちます。

再ステーキングによる集団セキュリティの提供。EigenLayer は、モジュールを保護するために独自のトークンではなく ETH の再ステーキングを可能にすることで、新しい集団セキュリティメカニズムを提供します。具体的には、Ethereum バリデーターは、ビーコンチェーン抽出認証情報を EigenLayer スマートコントラクトに設定し、EigenLayer 上に構築された新しいモジュールにオプトインできます。バリデーターは、これらのモジュールに必要な追加のノードソフトウェアをダウンロードして実行します。これらのモジュールは、モジュールにオプトインしたバリデーターのステーキングされた ETH に追加のペナルティ条件を課すことができます。
オープンマーケットは報酬を提供します。EigenLayer は、バリデーターが提供するセキュリティと AVS の消費方法を管理するためのオープンマーケットメカニズムを提供します。EigenLayer は、個々のモジュールがバリデーターに再ステークされた ETH を自身のモジュールに割り当てるよう十分なインセンティブを与える必要がある市場環境を作成し、バリデーターはどのモジュールがこの追加の集合的セキュリティに値するかを決定するのに役立ちます。

これらのアプローチを組み合わせることで、EigenLayer は、AVS が Ethereum バリデーターによって提供されるプールされたセキュリティを活用できるオープンマーケットとして機能し、バリデーターが報酬インセンティブとペナルティを通じてセキュリティとパフォーマンスの間でより最適なトレードオフを行うことを奨励します。

2. Babylon: Cosmosやその他のPoSチェーンにビットコインのセキュリティを提供

バビロンスタンフォード大学の David Tse 教授によって設立されたレイヤー 1 ブロックチェーンです。チームはスタンフォード大学の研究者と経験豊富な開発者およびビジネスコンサルタントで構成されています。 バビロンは提案した ビットコインのステーキングプロトコル これは、さまざまな PoS コンセンサスアルゴリズム用のモジュラープラグインとして設計されており、プロトコルを再ステークできるプリミティブを提供します。

Babylon は、タイムスタンプサービス、ブロックスペース、資産価値というビットコインの 3 つの側面に基づいており、ビットコインのセキュリティを多数の PoS チェーン (Cosmos、Binance Smart Chain、Polkadot、Polygon など、すでに強力で相互運用可能なエコシステムを持つその他のブロックチェーンなど) に転送して、より強力で統一されたエコシステムを構築できます。

ビットコインのタイムスタンプがPoSを解決する 遠距離攻撃 :

長距離攻撃は、PoS チェーンのバリデータがステークを解除した後、まだステーカーであった過去のブロックに戻り、フォークされたチェーンを開始する可能性を利用します。この問題は PoS システムに固有のものであり、PoS チェーン自体のコンセンサスメカニズムを改善するだけでは完全に解決できません。Ethereum と Cosmos の両方の PoS チェーンがこの課題に直面しています。

ビットコインタイムスタンプの導入後、PoSチェーンのオンチェーンデータはビットコインタイムスタンプの形でビットコインチェーン上に保存されます。誰かがPoSチェーンのフォークを作成しようとしても、それに対応するビットコインタイムスタンプは確実に元のチェーンよりも後になるため、この時点では長距離攻撃は効果がありません。

ビットコインステーキングプロトコル:

このプロトコルにより、ビットコイン保有者は未使用のビットコインをステークして PoS チェーンのセキュリティを強化し、その過程で利益を得ることができます。

下の図に示すように、ビットコインステーキングプロトコルのコアインフラストラクチャは、ビットコインと PoS チェーン間のコントロールプレーンです。

図11: コントロールプレーンとデータプレーンを備えたシステムアーキテクチャ

コントロールプレーンは、分散化、セキュリティ、検閲耐性、スケーラビリティを確保するためにチェーン形式で実装されています。このコントロールプレーンは、次のようなさまざまな主要機能を担当します。

• PoS チェーンに Bitcoin タイムスタンプサービスを提供して、Bitcoin ネットワークとの同期を可能にします。

• マーケットプレイスとして機能し、ビットコインのステークと PoS チェーンをマッチングし、EOTS キーの登録や更新などのステークと検証の情報を追跡します。

• PoSチェーンの最終署名を記録します。

ユーザーは BTC をステーキングすることで、PoS チェーン、DA レイヤー、オラクル、AVS などの検証サービスを提供できます。Babylon は、Altlayer、Nubit などのサービスも提供できるようになりました。

参考文献

写真：

文章：

謝辞

この新興インフラパラダイムにはまだまだ研究や作業が残っており、この記事では取り上げていない分野も数多くあります。関連する研究トピックにご興味がございましたら、クロエ .

感謝しますセウェルスそして嘉義この記事に対する洞察に満ちたコメントとフィードバックに感謝します。

オリジナルリンク

この記事はインターネットから引用したものです: モジュラーブロックチェーン: Web3パズルの最後のピース

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