Web3の最後のピース

中級

5/22/2024, 3:53:18 PM

モジュラーブロックチェーンは、単なる技術的な変革にとどまらず、将来の課題に向けてブロックチェーンエコシステム全体を推進するための重要な戦略でもあります。モジュラーブロックチェーンの概念を解剖し、関連するプロジェクトを分析し、読者がより良く理解するためにモジュラーブロックチェーンの知識を包括的かつ実践的に解釈します。同時に、将来の開発トレンドにも注目します。エコシステムがより調和し、相互接続されるようになれば、ユーザーはブロックチェーン技術をより簡単に利用できるようになり、Web3に新たなユーザーを引き付けることにもつながるでしょう。

モジュラーブロックチェーンは、システムの効率と拡張性を向上させることを目的とした革新的なブロックチェーン設計パラダイムであり、専門化と分業を通じて実現されています。

図1：モジュラーブロックチェーンの例

I. イントロダクション

モジュラーブロックチェーンの出現前、単一のモノリシックチェーンが実行レイヤー、データ可用性レイヤー、コンセンサスレイヤー、および決済レイヤーを含むすべてのタスクを処理していました。モジュラーブロックチェーンはこれらの問題に対処するために、これらのタスクを自由に組み合わせ可能なモジュールとして捉え、各モジュールが特定の機能に焦点を当てるようにしています。

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。

Consensus Layer: トランザクションの順序に合意を得ます。

Settlement Layer: 取引の完了、証明の検証、異なる実行レイヤー間の橋渡しに使用されます。

データ可用性レイヤー：ネットワーク内の参加者が検証のために必要なすべてのデータにアクセスできるようにします。

モジュラー・ブロックチェーンのトレンドは、単なる技術的な変化にとどまらず、将来の課題に向けてブロックチェーンエコシステム全体を駆動するための重要な戦略でもあります。GeekCartelは、モジュラー・ブロックチェーンの概念や関連プロジェクトを分析し、読者がモジュラー・ブロックチェーンをより良く理解し、将来の開発トレンドを予測するのに役立つ包括的で実践的なモジュラー・ブロックチェーンの知識を提供することを目指しています。注：この記事の内容は投資アドバイスを構成するものではありません。

2. モジュラーブロックチェーンの先駆者-セレスティア

2018年、ムスタファ・アルバサンとヴィタリック・ブテリンは、ブロックチェーンのスケーラビリティの課題に新しいアプローチを提供する画期的な記事を発表しました。"データ可用性サンプリングと詐欺証明ブロックチェーンがネットワークノードが増加するにつれて自動的にストレージスペースを拡張する方法を導入しました。2019年、Mustafa Albasanはさらに研究を重ね、「Gate」を執筆しました。レイジーレジャー、「データの利用可能性のみに関与するブロックチェーンシステムコンセプトを提案しています。

これらの概念に基づいて、セレスティア初めてモジュラーコンストラクションを採用したデータ可用性（DA）ネットワークとして登場しました。CometBFTそしてCosmos SDK, それは中央集権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Proof of Stake（PoS）ブロックチェーンです。

DAレイヤーは、ブロックチェーンのセキュリティにとって重要であり、誰もがトランザクション台帳を検査し、検証できるようにします。ブロック生成者がすべてのデータを利用できないままブロックを提案した場合、ブロックは最終的な決定性を達成できますが、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データはユーザーとネットワークの機能性に悪影響を与えます。

Celestiaは2つの主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Merkleツリー（NMT）。DASでは、軽量ノードがブロック全体をダウンロードせずにデータの利用可能性を検証できます。NMTは、異なるアプリケーション向けにブロックデータを別々の名前空間に分割できるようにし、アプリケーションが関連するデータのみをダウンロードして処理することができるため、データ処理要件を大幅に削減します。重要なことに、DASによりCelestiaは、エンドユーザーのセキュリティを損なうことなく、増加するユーザー（軽量ノード）にスケーリングすることが可能になります。

モジュラーブロックチェーンは、異なる種類のモジュラーブロックチェーンが異なるアーキテクチャで協力し、異なる目的のために新しいチェーンを構築することが可能になっています。Celestiaの公式提案モジュラーアーキテクチャデザインと例は、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2：Layer1とLayer2のアーキテクチャ

Layer 1とLayer 2：Celestiaはこれを素朴なモジュール化と呼び、元々はEthereumのスケーラビリティのためにモノリシックなLayer 1として構築され、Layer 2は実行に焦点を当て、Layer 1は他の主要な機能を提供しています。

Celestiaは、で構築されたチェーンをサポートしていますArbitrum Orbit, Optimism Stack, そして Polygon CDK（近日公開予定）技術スタックを使用してCelestiaをDAレイヤーとして使用します。既存のLayer 2は、データの公開をEthereumからCelestiaに変更し、Rollup技術を使用して公開できます。ブロックへのコミットメントはCelestiaに公開され、データを単一のチェーンに公開する従来の方法よりもスケーラブルになります。
Celestiaは構築されたRollAppsをサポートしていますDymensionテクノロジーコンポーネントは、イーサリアムのレイヤー1およびレイヤー2のコンセプトに類似した実行レイヤーとして機能します。RollAppsの決済レイヤーはDymension Hubに依存し（後で説明します）、DAレイヤーはCelestiaを使用します。チェーン間の相互作用は、Gateを介して容易に行われます。IBCプロトコル（Cosmos SDKに基づくプロトコル、ブロックチェーン同士が通信することを可能にするプロトコル。IBCを使用するチェーンは、バイトでエンコードされたデータを共有できます）。

図3: 実行、決済およびDAレイヤーアーキテクチャ

実行、決済、およびデータの利用可能性：最適化されたモジュラーブロックチェーンは、専門のモジュラーブロックチェーン間で実行、決済、およびデータ利用可能性レイヤーを切り離すことができます。

図4：実行とDAレイヤーアーキテクチャ

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す。そのため、実行レイヤーは単に自分のブロックを決済レイヤーに公開するにとどまりません。例えば、決済レイヤーに関与しないモジュラースタックを作成することができます。それはコンセンサスとデータ可用性レイヤーの上の実行レイヤーだけです。

このモジュラースタックでは、実行レイヤーが主権,別のブロックチェーンにトランザクションを公開し、通常は注文とデータの利用可能性に使用されますが、独自の決済を処理します。モジュラースタックの文脈では、主権ロールアップは実行と決済を担当し、DAレイヤーはコンセンサスとデータの利用可能性を処理します。

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取引は、決済レイヤーのスマートコントラクトによって検証されます。主権ロールアップ取引は、主権ロールアップのノードによって検証されます。
スマートコントラクトロールアップとは対照的に、主権ロールアップのノードは主権を持っています。主権ロールアップでは、トランザクションの順序付けと妥当性は、独自のネットワークによって管理され、別の決済レイヤーに依存しません。

現在、ロールキットそして主権SDKCelestia上で主権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ラーソリューションを探索する

1. 実行レイヤーのモジュール化

実行レイヤーのモジュール化を導入する前に、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、実行レイヤーのモジュール化技術は、レイヤー1からオフチェーンで動作するスケーリングソリューションであるRollupに大きく依存しています。このソリューションは取引をオフチェーンで実行し、ブロックスペースを占有することなく、Ethereumの重要なスケーリングソリューションの1つです。取引を実行した後、取引データや実行証明のバッチをレイヤー1に送信して決済を行います。Rollup技術は、分散化とセキュリティを維持しながら、レイヤー1ネットワークのスケーラビリティソリューションを提供します。

図5：ロールアップ技術アーキテクチャ

イーサリアムを例に取ると、Rollup技術はZK-Rollupや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、バンドルされた取引の正確性を検証するためにゼロ知識証明を利用し、取引のセキュリティとプライバシーを確保します。
オプティミスティックロールアップは、トランザクションがイーサリアムメインチェーンに送信される前に有効であると仮定します。チャレンジ期間中、誰でも不正証明を計算してトランザクションを検証できます。

1.1 Ethereum Layer 2: フューチャースケーラビリティソリューションの構築

最初、Ethereumは採用しましたサイドチェーンそしてシャーディングスケーラビリティのための技術ですが、サイドチェーンは高いスループットを実現するために一部の分散化とセキュリティを犠牲にしました。 Layer 2 Rollupsの開発は予想よりもはるかに速く進み、既に著しいスケーラビリティを提供しています。実装後にさらに多くのものが到来するでしょう。Proto-Dankshardingこれは、Ethereumのロードマップから削除された「シャードチェーン」の必要性がなくなったことを意味します。

Ethereumは、Rollup技術に基づいたLayer 2に実行レイヤーを外部委託して、メインチェーンの負担を軽減しています。EVMは、Rollupレイヤーで実行されるスマートコントラクトのための標準化された安全な実行環境を提供しています。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がEVMの機能や機能を引き続き活用できるようにしています。OP メインネット, Arbitrum One, そして Polygon zkEVM.

図6：イーサリアムのレイヤー2のスケーリングソリューション

これらのLayer 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、次の操作には引き続きEthereumに依存しています:

決済：すべてのロールアップ取引はEthereumメインネット上で決済されます。楽観的ロールアップチャレンジ期間が経過するのを待つか、詐欺証明が計算された後に取引が有効と見なされるのを待たなければなりません。Gate.ioのユーザーZKロールアップ検証が行われるのを待たなければなりません。

Consensus and Data Availability: Rollups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、必要に応じてRollupトランザクションを実行し、その状態を復元することができます。 Ethereumメインチェーンでの確認前に、Optimistic Rollupsは大きなブロックスペースと7日間のチャレンジ期間を必要とします。 ZK Rollupsは即時確定性を提供し、30日間の検証可能なデータを保存しますが、証明を作成するためにかなりの計算能力が必要です。

1.2 B² Network: ビットコインZK-Rollupの先駆け

B² Networkビットコイン上の最初のZK-Rollupであり、セキュリティを犠牲にすることなく取引速度を向上させることができます。Rollupテクノロジーを活用して、B² Networkは、オフチェーン取引のためのチューリング完全スマートコントラクトを実行するプラットフォームを提供し、取引効率を向上させ、コストを最小限に抑えます。

図7：B²ネットワークアーキテクチャ

図に示すように、B² NetworkのZK-RollupレイヤーはzkEVMソリューションを採用し、レイヤー2ネットワーク内でユーザートランザクションを実行し、関連する証明を生成します。

他のRollupsとは異なり、B² NetworkZK-Rollup複数のコンポーネントで構成されています、アカウント抽象化モジュール、RPCサービス、メンプール、シーケンサー、zkEVM、アグリゲータ、シンクロナイザ、およびプルーバー。アカウント抽象化モジュールは、ユーザーがネイティブアカウント抽象化を実装し、アカウントにより高いセキュリティとより良いユーザーエクスペリエンスをプログラムで組み込むことを可能にします。zkEVMはEVMと互換性があり、他のEVM互換チェーンからDAppsをB² Networkに移行する開発者にも支援を提供できます。

シンクロナイザB²ノードからロールアップレイヤーへ情報が同期されることを確認し、シーケンス情報、Bitcoin取引データ、その他の詳細情報が含まれます。 B²ノードは、B²ネットワーク内でいくつかの固有機能のオフチェーンバリデータおよび実行者として機能します。Bitcoin CommitterB²ノード内のモジュールは、B²ロールアップデータを記録するデータ構造を構築し、「B²暗号文」と呼ばれるTapscriptを生成します。その後、Bitcoin Committerは1サトシのUTXOを送信します。Taproot$B^{2}$の暗号文を含むアドレスに、RollupデータがBitcoinに書き込まれます。

さらに、Bitcoin Committer は時限チャレンジを設定し、チャレンジャーが zk プルーフのコミットを争うことを許可します。時限内にチャレンジャーがいないか、チャレンジに失敗した場合、Rollup は最終的に Bitcoin 上で確認されます。チャレンジが成功した場合、Rollup は取り消されます。

イーサリアムまたはビットコインであるかどうか、Layer 1 は基本的に Layer 2 から拡張データを受け取る単一のチェーンです。ほとんどの場合、Layer 2 の容量も Layer 1 の容量に依存します。したがって、Layer 1 と Layer 2 スタックの実装はスケーラビリティにとって理想的ではありません。Layer 1 がスループット限界に達すると、Layer 2 にも影響が及び、これにより取引手数料が増加し、確認時間が長くなる可能性があり、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与えます。

2. DA レイヤーのモジュール化

CelestiaのDAソリューションがLayer 2sに好まれているだけでなく、DAに焦点を当てた他の革新的なソリューションが登場し、全体のブロックチェーンエコシステムで重要な役割を果たしています。

2.1 EigenDA: エンパワリングロールアップテクノロジー

EigenDAGateは、に触発された安全で高スループットかつ分散型のDAサービスです。Danksharding. Rollupは、EigenDAにデータを公開することで、トランザクションコストを削減し、トランザクションスループットを向上させ、EigenLayerエコシステム全体でセキュアな合成性を実現できます。

Ethereum Rollupのための分散型一時データストレージを構築する際、データストレージはEigenDAオペレータによって直接処理される可能性があります。オペレーターネットワーク運用に参加し、データの処理、検証、および保存を担当し、EigenDAはステーキングおよびオペレーターの増加とともに水平にスケーリングできます。

EigenDAは、スケーラビリティのためにDA部分をオフチェーンに移動しながら、Rollupテクノロジーを組み合わせています。その結果、実際の取引データはもはやすべてのノードに複製および保存する必要がなくなり、帯域幅とストレージの要求が削減されます。オンチェーンでは、データの可用性および説明責任メカニズムに関連するメタデータのみが処理されます（説明責任は、データがオフチェーンに保存され、必要に応じて整合性と信頼性が検証できることを保証します）。

図8: EigenDAの基本データフロー

図に示されているように、RollupはトランザクションのバッチをDAレイヤーに書き込みます。悪意のあるデータを検出するために不正証明を使用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multi-reveal証明を生成します。 EigenDAには、ノードがデータを全体をダウンロードするのではなく、わずかな量のデータ[O(1/n)]をダウンロードする必要があります。 Rollupの不正仲裁プロトコルはまた、blobEigenDAの証明で提供されたKZGコミットメントとデータが一致していることを確認します。この検証により、レイヤー2チェーンは、シーケンサー/プロポーザーによってロールアップ状態のトランザクションデータが操作されていないことを確認できます。

2.2 Nubit:ビットコイン上の最初のモジュラーDAソリューション

Nubitは、拡張可能な、BitcoinネイティブのDAレイヤーであり、ビットコインの将来を推進し、エコシステムの成長する需要を満たすためにデータスループットと可用性サービスを向上させることを目指しています。彼らのビジョンは、広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統合し、拡張可能で安全で分散化されたツールを提供することです。

Nubitのチームは、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構成されており、優れた学術的評価と世界的な影響力を持っています。彼らは学術研究に堪能であるだけでなく、ブロックチェーンエンジニアリングの実装にも豊富な経験を持っています。チームは、domo(の生みの親)と一緒にBrc20)、DAレイヤーの設計をインデクサー構造に組み込んだモジュラーインデクサーに関する論文の共著者として、ビットコインメタプロトコルのインデクサー構造に関する業界標準の確立と形成に貢献しました。

Nubit’s core innovations lie in its consensus mechanism, trustless bridging, and data availability, utilizing innovative consensus algorithms and the Lightning Network to inherit Bitcoin’s fully censorship-resistant characteristics and improve efficiency through DAS:

コンセンサスメカニズム：Nubitは、に基づく効率的なコンセンサスを探求しますPBFT（実用ビザンチン容認性フォールトトレランス）は、署名集約のためにSNARKsによってサポートされています。 PBFTとzkSNARK技術の組み合わせにより、バリデータ間で署名を検証する通信の複雑さが大幅に削減され、全データセットにアクセスすることなくトランザクションの正しさを検証する通信の複雑さが大幅に削減されます。

NubitのDASは、ブロックデータの小さな部分を複数回ランダムにサンプリングすることで達成されます。各成功したサンプリングラウンドは、完全なデータの利用可能性の確率を高めます。あらかじめ決められた信頼レベルに達すると、ブロックデータがアクセス可能と見なされます。

Trustless Bridge: Nubitは、Trustless Bridgeを活用していますライトニングネットワークの支払チャネル。このアプローチは、ローカルのビットコイン支払い方法と一致するだけでなく、追加の信頼要件を課しません。既存のブリッジングソリューションと比較して、ユーザーへのリスクが低くなります。

図9：Nubitの基本構成要素

図8に示すように、特定のユースケースを使用して完全なシステムライフサイクルをさらにレビューしましょう。たとえば、アリスがNubitのDAサービスを使用して取引を完了したいとします（Nubitはさまざまなデータタイプ, これに限定されない暗号文、Rollupデータなど）。

ステップ1.1：アリスはまず、Nubitの信頼できるブリッジを通じてガス手数料を支払うことでサービスを継続する必要があります。具体的には、アリスは信頼できるブリッジから公開チャレンジX（h）を取得する必要があります。ここで、Xは暗号化されたハッシュ関数であり、ハッシュ範囲からのものです。検証可能な遅延関数(VDF)はチャレンジドメインへの関数であり、hは特定のブロック高さのハッシュ値です。
ステップ1.2および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、Rを自分のデータおよびトランザクションメタデータ（アドレスおよびノンスなど）とともにバリデータに提出してマージされるメンプールに組み込まれる必要があります。
ステップ3：バリデータは合意形成後、ブロックとそのヘッダーを提案します。ブロックヘッダーにはデータとそれに関連するReed-Solomon符号（RSコード）へのコミットメントが含まれています。一方、ブロック自体には生データ、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ています。
ステップ4：ライフサイクルは、アリスがデータを取得して終了します。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、データの可用性を検証するためにDASプロセスを実行します。さらに、一定数のブロックを提案した後、この履歴のチェックポイントはBitcoinのタイムスタンプを使用してBitcoinのブロックチェーンに記録されます。これにより、検証者セットが潜在的なリモート攻撃を阻止し、迅速なアンバインディングをサポートできることが保証されます。

3. その他のソリューション

特定のモジュラーレイヤーを持つチェーンに焦点を当てることに加えて、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いくつかあり、ユーザーはコードを書かずに独自のチェーンを簡単に構築することができます。

3.1 EthStorage — ダイナミックデセントラライズストレージ

EthStorageは、動的分散型ストレージを実現する最初のモジュラーレイヤー2であり、DA駆動のプログラマブルなキーバリュー（KV）を提供しますストレージ. It @ld-capital/%E4%BB%8Eethstorage-%E5%9B%9E%E7%9C%8B%E8%A2%AB%E5%B8%82%E5%9C%BA-%E5%86%B7%E8%90%BD-%E7%9A%84%E5%8E%BB%E4%B8%AD%E5%BF%83%E5%8C%96%E5%AD%98%E5%82%A8%E8%B5%9B%E9%81%93-d0a003220362">extends programmable storage to hundreds of TB or even PB at 1/100 to 1/1000 of the cost. EthStorage provides a long-term DA solution for Rollups and opens new possibilities for fully on-chain applications in gaming, social networks, AI, and more.

図10:EthStorageのアプリケーションシナリオ

周奇、EthStorageの創設者は、2018年以来Web3業界に完全に専念してきました。彼はジョージア工科大学で博士号を取得しており、以前はGoogleやFacebookなどのトップ企業の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中核機能の1つとして、EIP-4844（Proto-dank shardingとしても知られています）は、Layer 2 Rollupストレージの一時データブロック（blob）を導入し、ネットワークの拡張性とセキュリティを向上させます。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ありません。ブロックに添付されたblobが正しいデータを持っているかどうかを確認するだけで、Rollupsのコストを大幅に削減します。ただし、blobデータは一時的にのみ利用可能であり、数週間以内に破棄されます。これには重要な影響があります。Layer 2はLayer 1から最新の状態を無条件に導出することはできません。Layer 1からデータを取得できなくなった場合、Rollupを介してチェーンを同期することが不可能になる可能性があります。

EthStorageを長期的なDAストレージソリューションとして使用することで、Layer 2はいつでもそのDAレイヤーから完全なデータにアクセスできます。

技術的な特徴:

EthStorageは分散型の動的ストレージを可能にします: 既存の分散型ストレージソリューションは大容量データのアップロードをサポートできますが、それらを変更または削除することはできず、新しいデータを再アップロードするだけです。EthStorageは、オリジナルのキー・バリュー・ストレージパラダイムを通じてCRUD機能（Create、Read、Update、Delete）を実現することで、データ管理の柔軟性を大幅に向上させます。

DAレイヤーに基づいたLayer 2の分散型ソリューション：EthStorageは、EVMとDAを備えた任意のブロックチェーン上で実行できるモジュラーストレージレイヤーであり、ストレージコストを削減します（ただし、多くのLayer 1には現在DAレイヤーが欠如しています）、そしてLayer 2でも実行可能です。

ETHとの高度な統合: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あり、EthStorageノードを実行している場合でも、任意のEthereumプロセスに参加できます。ノードは、イーサリアムバリデータノードとEthStorageデータノードの両方に同時になることができます。

EthStorageのワークフロー：

ユーザーは、データをアプリケーション契約にアップロードし、その後、データを保存するためにEthStorage契約とやり取りします。
EthStorage Layer2ネットワークでは、ストレージプロバイダーはストレージを待っているデータに関する通知を受け取ります。
ストレージプロバイダーは、イーサリアムデータ可用性ネットワーク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、Layer1にストレージ証明を提出し、Layer2ネットワークに複数のコピーが存在することを示しています。
EthStorage契約は、ストレージ証明の提出に成功したストレージプロバイダーに報酬を与えます。

3.2 AltLayer--- モジュール式カスタマイズサービス

AltLayer提供する多様なノーコードロールアップ・アズ・ア・サービス(Rollups-as-a-Service)(RaaS)ソリューション。マルチチェーンおよびマルチバーチャルマシンの世界に向けて設計されたRaaS製品は、EVMとWASMの両方をサポートしています。また、OP Stack、Arbitrum Orbit、Polygon zkEVM、ZKSyncのZKStack、StarkwareなどのさまざまなRollup SDKをサポートしており、さまざまな共有シーケンスサービス（例：）もサポートしています。エスプレッソそして半径) および異なるDAレイヤー（例：CelestiaおよびEigenLayer）とともに、Rollupスタックのさまざまなレイヤー用の多くの他のモジュラーサービスがあります。

AltLayerを使用すると、多機能のRollupスタックを実現できます。たとえば、アプリケーション用に設計されたRollupを構築することができます。アービトラム・オービット, with Arbitrum OneDAおよび決済レイヤーとして機能します。一方、汎用のRollupはZK Stackを使用して構築することができ、DAレイヤーとしてCelestia、決済レイヤーとしてEthereumを使用します。

注意: なぜOPとArbitrumによって決済レイヤーが実装されるか疑問に思うかもしれません。実際、これらのLayer2 Rollupスタックは現在達成しています。インターチェーンコスモスが提案したものと同様の接続性。OPはスーパーチェーンを導入し、OPスタックはOptimismテクノロジーをサポートする標準化された開発スタックとして機能し、異なるレイヤー2ネットワークを統合し、それらの間の相互運用性を促進します。Arbitrumは、Arbitrum Nitro技術スタックに基づいて、アプリケーションチェーンとも呼ばれるLayer3を作成し、Arbitrumメインネットに展開できるようにするOrbitchain戦略を提案しています。オービットチェーンは、レイヤー2に直接、またはイーサリアムに直接セトルすることができます。

3.3 Dymension — フルスタックモジュール化

Dymensionは、Cosmos SDKに基づいたモジュラーなブロックチェーンネットワークであり、のセキュリティと相互運用性を確保するよう設計されています。RollAppsIBC標準を使用しています。Dymensionは、複数の層にブロックチェーンの機能を分割します。Dymension HubRollAppsの実行レイヤーとして機能し、セキュリティ、相互運用性、流動性を提供する決済およびコンセンサスレイヤーとして機能します。データ利用可能性（DA）レイヤーはDymensionプロトコルのDAプロバイダーによってサポートされ、開発者は必要に応じて適切なDAプロバイダーを選択することができます。

決済層（Dymension Hub）は、RollAppsとその重要情報（状態、シーケンサーリスト、現在アクティブなシーケンサー、実行モジュールのチェックサムなど）のレジストリを維持します。ロールアップサービスロジックは、ネイティブな相互運用性ハブを形成するために、決済層内で固定されています。決済層であるDymension Hubには、次の機能があります:

Settlement Layer上のLocal Rollupサービス：これは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提供します。
Communication and Transactions: Dymension's RollApps implement inter-RollApp communication and transactions through embedded modules on the settlement layer, providing trust-minimized bridging. Additionally, RollApps can communicate with other IBC-enabled chains through the Hub.
RVM（RollApp Virtual Machine）：詐欺紛争の場合、Dymension決済レイヤーはRVMを開始します。RVMはEVMのようなさまざまな実行環境で紛争を解決でき、RollAppsの実行範囲と柔軟性を高めることができます。
検閲耐性：シーケンサの検閲に遭遇したユーザーは、決済レイヤーに特別なトランザクションを投稿することができます。このトランザクションはシーケンサに転送され、指定された時間枠内で実行を要求します。時間枠内にトランザクションが処理されない場合、シーケンサにはペナルティが科されます。
AMM（Automated Market Maker）：Dymensionは決済ハブに組み込まれたAMMを導入し、全エコシステムに共有流動性を提供する中核金融センターを構築します。

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

前のセクションでは、モジュラーブロックチェーンシステムと多数の代表的なプロジェクトについて詳しく説明しました。今回は、異なるエコシステム間の比較分析に焦点を移し、モジュラーブロックチェーンの客観的かつ包括的な理解を目指します。

5. 概要と展望

我々が見てきたように、ブロックチェーンエコシステムはモジュラリティに向かって進化しています。過去、ブロックチェーンネットワークは孤立して運営され、互いに競合し合っていました。これにより、ユーザーや開発者、資産が異なるチェーン間を移動することが難しく、エコシステム全体の発展とイノベーションが制限されていました。Web3の世界では、問題の特定と解決は協力的なプロセスです。最初は、BitcoinやEthereumが単一のチェーンとして注目を集めましたが、単一のチェーンの制限が明らかになるにつれて、モジュールチェーンが注目されるようになりました。したがって、モジュールチェーンの出現は偶然ではなく、むしろ避けられない発展です。

モジュラーブロックチェーンは、個々のコンポーネントを独立して最適化およびカスタマイズすることで、チェーンの柔軟性と効率を高めます。ただし、このアーキテクチャには、通信遅延の増加やシステム間の複雑さなどの課題もあります。実際には、改良された保守性、再利用性、および柔軟性など、モジュラーアーキテクチャの長期的な利点が、短期的なパフォーマンスの損失を上回ることがよくあります。将来、技術の進歩に伴い、これらの問題にはより良い解決策が見つかるでしょう。

GeekCartelは、ブロックチェーンエコシステムは、整合性のある基盤レイヤーと共通のツールを提供し、モジュラースタック全体を通じてシームレスな接続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、ユーザーはより簡単にブロックチェーン技術を利用でき、Web3に新たなユーザーを引き付けることができるでしょう。

6. Extended Reading: Restaking Protocol - ゲートのネイティブセキュリティを異種エコシステムに注入する

現在、いくつかのRestakingプロトコルが新たに登場しており、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の全体的なセキュリティを強化しています。このプロセスは、断片化されたセキュリティリソースの問題だけでなく、潜在的な攻撃に対するネットワークの防御を強化し、参加者に追加のインセンティブを提供することで、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ことを奨励しています。このように、Restakingプロトコルはネットワークセキュリティと効率を向上させるための新しい手段を開拓し、ブロックチェーンエコシステムの健全な発展を力強く促進しています。

1. EigenLayer: 分散型イーサリアム再ステーキングプロトコル

EigenLayerEthereum上に構築されたプロトコルで、暗号経済セキュリティの新たな原始となるリステイキングメカニズムを導入しています。この原始により、共識層でETHの再利用が可能となり、全モジュールにわたるETHのセキュリティが集約され、これらのモジュールに依存するDAppsのセキュリティが向上します。ネイティブETHをステークしたり、流動性ステーキングトークン（LST）を使用してETHをステークしたりするユーザーは、EigenLayerスマートコントラクトに参加してETHやLSTをリステークすることが選択でき、暗号経済セキュリティをネットワーク上の他のアプリケーションにも拡張し、追加のリワードを獲得することができます。

EthereumがRollup中心のロードマップに向かうにつれて、Ethereum上で構築されたアプリケーションは著しいスケーラビリティを経験しています。しかし、Ethereum仮想マシン（EVM）上に展開または検証できないモジュールは、Ethereumの集合的な信頼を吸収することができません。これらのモジュールには、Ethereumの内部プロトコル内で検証できない処理を行う外部からの入力を処理するものが含まれます。これらのモジュールには、新しいコンセンサスプロトコルに基づいたサイドチェーン、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、ブリッジなどがあります。通常、このようなモジュールには、@GenesisLRT/what-are-avss-and-operators-00e1c51dab1c">Autonomous Verification System (AVS) with its own distributed verification semantics for validation. Usually, these AVSs are protected by their native tokens or have permissioned properties.

現在、AVSエコシステム内でいくつかの問題があります：

セキュリティ信頼仮定：AVSを開発するイノベーターは、セキュリティを確保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。
バリューリーク: 各AVSが独自の信頼プールを開発するため、ユーザーはイーサリアムへの取引手数料に加えてこれらのプールに手数料を支払わなければなりません。手数料フローのこの逸脱により、イーサリアムからのバリューリークが発生します。
資本負担：現在稼働中のほとんどのAVSにとって、ステーキングの資本コストは運用コストをはるかに上回ります。
DAppsの信頼モデルを下げる: 現在のAVSエコシステムでは、DAppの任意のミドルウェア依存関係が攻撃の標的になる可能性がある問題が発生しています。

図11: 現在のAVSサービスとEigenLayerの比較

EigenLayerのアーキテクチャにおいて、AVS（Autonomous Verification System）はEigenLayerプロトコル上に構築されたサービスであり、Ethereumの共有セキュリティを活用しています。EigenLayerは、ステーキングおよびフリーマーケットガバナンスを通じて、集中型セキュリティを実現するための2つの革新的なアプローチを導入しています。これらのアプローチは、既存の硬直したガバナンス構造の非効率性を排除し、Ethereumのセキュリティをどんなシステムにも拡張するのに役立ちます。

EigenLayerは、ネイティブトークンの代わりにETHの再ステーキングを可能にすることで、集合的なセキュリティを提供します。具体的には、Ethereumのバリデータは、ビーコンチェーンの引き出し資格情報をEigenLayerの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参加することを選択できます。バリデータは、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。その後、これらのモジュールは、モジュールに参加することを選択したバリデータのステーキングされたETHに追加のスラッシング条件を課すことができます。
報酬のためのオープンマーケット：EigenLayerは、検証者による提供されるセキュリティとAVS（自律検証システム）による消費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、モジュールが自身のモジュールに再配置されたETHを割り当てるために検証者にインセンティブを与える必要がある市場環境を作り出し、検証者はどのモジュールがこの追加の集合セキュリティ割り当てに値するかを決定するのに役立ちます。

これらの手法を組み合わせることで、EigenLayerはAVSがイーサリアムのバリデータによって提供される共有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、報酬インセンティブとペナルティを通じてバリデータが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よう奨励しています。

2. Babylon: コスモスおよびその他のPoSチェーンにBitcoinセキュリティを提供

バビロンスタンフォード大学教授デイビッド・ツェによって設立されたLayer1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、経験豊富な開発者、ビジネスアドバイザーから成り立っています。バビロンは、Bitcoinステーキングプロトコル,さまざまなPoS（Proof of Stake）コンセンサスアルゴリズムで使用するために設計されたモジュラープラグインであり、再ステーキングのためのプリミティブを提供しています。

Babylonは、ビットコインのタイムスタンプサービス、ブロックスペース、およびアセットバリューの3つの側面を活用し、Cosmos、Binance Smart Chain、Polkadot、Polygonなどの多くのPoSチェーン（堅牢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を含む）にビットコインのセキュリティを伝播させ、より強力で統一されたエコシステムを作り出しています。

BitcoinのタイムスタンプはPoSを解決します長距離攻撃:

ロングレンジ攻撃には、PoSチェーンの検証者がアンステーキングして、彼らがまだ検証者であった過去のブロックに戻り、ポテンシャルにフォークを開始する可能性がある。この問題はPoSシステム固有のものであり、PoSチェーン自体のコンセンサスメカニズムを単独で改善しても完全に解決することはできない。他のPoSチェーンと同様に、イーサリアムとコスモスもこの課題に直面している。

Bitcoinのタイムスタンプを導入した後、PoSチェーンのオンチェーンデータはBitcoinのタイムスタンプを使用してBitcoinチェーンに保存されます。PoSチェーンのフォークを作成しようとしても、対応するBitcoinタイムスタンプは元のチェーンよりも確実に後になるため、長期攻撃は無効になります。

Bitcoinステーキングプロトコル：

このプロトコルは、Bitcoin保有者がアイドルのBitcoinをステーキングしてPoSチェーンのセキュリティを向上させ、その過程で報酬を得ることを可能にします。

Bitcoin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、以下の図に示すように、BitcoinとPoSチェーンの間のコントロールプレーンです。

図12: 制御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、さまざまな重要な機能を担当しています。

• PoSチェーンがBitcoinネットワークと同期するためにBitcoinのタイムスタンプサービスを提供しています。

• マーケットプレイスとして機能し、BitcoinステーキングをPoSチェーンとマッチングし、EOTS（Epoch Time Oracle Service）キーの登録および更新など、ステーキングおよび検証情報を追跡します。

• PoSチェーンの最終的な署名を記録する。

BTCをステーキングすることで、ユーザーはPoSチェーン、DAレイヤー、オラクル、AVS（自律検証システム）などの検証サービスを提供できます。さらに、Babylonは現在、Altlayer、Nubit、および他のプラットフォーム向けのサービスを提供できます。

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謝辞

新興のインフラストラクチャのパラダイムにおいては、まだ多くの研究や作業が必要であり、この記事でカバーされていない多くの分野があります。関連する研究トピックに興味がある場合は、Chloeに連絡してください。

大きなお礼、セブルスそしてJiayiこの記事に関する示唆に富んだコメントとフィードバックに感謝します。

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