モジュラーブロックチェーンの理解

紹介ブロックチェーン技術が進化し革新するにつれ、モジュラーなナラティブが徐々に従来の公共ブロックチェーンナラティブに取って代わり、ブロックチェーン分野で主流のトレンドとなっています。この変革は多くのプロジェクトや投資家の注目を集め、さまざまなモジュールでの市場シェアを獲得するための技術ソリューションの波や競争がもたらされています。エスカレートする公共ブロックチェーン競争の背景には、「モジュール」の用語が徐々に主流に移行し、ブロックチェーン業界全体に新たな変革と機会をもたらす可能性があります。

モジュラーナラティブとは何ですか？ブロックチェーン（機能の拡大、ユーザーベースの増加、オンチェーンオペレーションの増加など）の持続的な発展に伴い、ますます増加しているデータがイーサリアムメインネットを圧倒し始めています。イーサリアムのパフォーマンスが限界に近づく中、パフォーマンスを最適化し、競争力を維持し、ユーザーの離脱を防ぐために、イーサリアムはDankshardingと呼ばれるアップグレードを開始しました。このアップグレードには、イーサリアムのさまざまなモジュールを反復し、アップグレードし、アウトソーシングすることが含まれており、単一チェーンから層状アーキテクチャへの移行を容易にします。

イーサリアム チェーン上のデータ拡張ブロックチェーンの追跡可能性と透明性は、すべてのフルノードがすべての履歴データを保存しているためであり、ネットワーク内のすべての取引が追跡および検証できることを保証しています。ただし、時間の経過とともに、ブロックチェーンネットワーク内のデータ量が幾何学的に拡大しており、ノードのハードウェアおよび運用コストが継続的に増加しています。イーサリアムは当初、すべてのタスクをフルノードが完了する単一のブロックチェーンとして運営されていました。しかし、イーサリアムエコシステムが発展し成長を続ける中で、開発速度に対応するために改革を求める必要が生じました。この目的のために、イーサリアムは大量の探索を開始しました。たとえば、サイドチェーンとプラズマ、そして現在誰もがよく知る4つの主要なLayer2ソリューションが探索されました。

イーサリアムのスケーラビリティに対する需要#### Layer2の急速な開発ノードがブロックチェーン上のすべてのタスクを処理できない場合、拡張性が必要となります。 DeFiセクターでのEthereumの急成長により、ネットワーク負荷が歴史的なピークに達し、取引コストが高まることで小規模資金への参入障壁が高まり、新規ユーザーの獲得が困難になっています。 EthereumのLayer2ソリューションを例に挙げると、スマートコントラクト層と実行層をLayer2プロジェクトに外部委託して共同作業しています。 このモデルでは、取引はLayer2ネットワークに配布され、送信および実行され、Ethereumメインチェーンはスマートコントラクトとデータストレージの検証のみを担当しています。 これにより、Ethereumのデータ冗長性が大幅に削減され、ネットワーク負荷が軽減されます。 同時に、この協力モデルは他の公開チェーンの開発に新しい方向性を指摘しています。 L2beatのデータによると、2024年3月現在、メインネットを開始したLayer2ネットワークが46あり、さらに34以上のLayer2ネットワークが開始を控えており、半年でその数がほぼ倍増しています。

ソース:L2Beat

レイヤー2の収益データArbitrumを例に取ると、ユーザーがArbitrumのLayer 2で転送を行うと、対応する手数料が発生します。Layer 2ソリューションとしてのArbitrumは、取引の実行とそれに伴う手数料の徴収を担当し、最終的に取引の有効性を確認するチェーンとしてのEthereumも一定の手数料を請求します。この手数料の部分がL2の支出の大部分を占めています。

Tokenterminalのデータによると、ARBは過去3ヶ月間で4743.5万米ドルの手数料収入を上げ、支出は3510万米ドルです。

ソース: トークンターミナル

ロールアップ中心のアプローチを確約するブロックチェーンネットワークの拡張は一般的に、シャーディングを介した水平スケーリングと、レイヤリングを通じた垂直スケーリングの2つのアプローチによって達成されます。レイヤリングアプローチはより直接的で、RollupsがEthereumメインネット上の圧力を軽減する実行レイヤーとして機能します。一方、シャーディングは、データシャーディングとトランザクションシャーディングの両方を包括した、ブロックチェーンのスケーラビリティの究極の方向と見なされています。2020年12月20日、Ethereumは、レイヤー指向でRollup中心のロードマップに取り組むことを決定し、Rollupsの決済レイヤーおよびデータ可用性レイヤーとしての位置づけをし、データシャーディングの実装を最終目標としています。この方法は「モジュラリゼーション」として知られています。モジュラーなアプローチを採用することで、Ethereumは特定の機能を持つ複数のレイヤーを統合し、それによりスケーラビリティ、効率性、および全体のパフォーマンスを向上させることができます。

出典：Vitalik.eth

サマリースケーラビリティを追求する中、イーサリアムはモジュラー拡張の物語に移行してきました。イーサリアムは、実行レイヤーからコンセンサスレイヤーに徐々に進化しており、オンチェーンの活動の負担をオフチェーンに移すRollupsを中心とした開発ロードマップを持っています。メインネットワークの計算負荷の一部を移動することで、トランザクションの速度を加速し、コストを削減し、ネットワークの混雑を緩和し、最終的にはパフォーマンスのスケーラビリティを実現し、そのポジションを固め、ユーザーを維持します。

統合対モジュラーブロックチェーンシステムブロックチェーンプラットフォームの初期には、マイナーはしばしばバリデータと呼ばれ、ブロックチェーンネットワークの維持を担当していました。ただし、各ノードは実際には複数のモジュールで構成されており、ユーザートランザクションの収集、トランザクションの実行、状態の更新、ブロックの提案、提案への投票など、さまざまな機能を担当しています。この効率的なセットアップは、統合ブロックチェーンシステムとして今日私たちが言及するものの基盤を形成しています。

統合されたブロックチェーンシステム従来の統合型ブロックチェーンシステムでは、通常、スマートコントラクト層、実行層、決済層、およびデータ可用性層の4つの主要なレイヤーがあります。これらの機能はすべて、単一の基本的な意思決定レイヤーによって集合的に実装されています。しかし、この統合された構造にはいくつかの課題があります。意思決定レイヤーはさまざまなタスクを処理し、単一の機能を独立して最適化することができないため、この構造はしばしばシステムの容量を制限します。

モジュラーブロックチェーンシステムモジュール化は、ブロックチェーンのさまざまな機能を独立したモジュールに分割し、それぞれが特定の機能を担当することを意味します。 統合されたブロックチェーンシステムは、合意レイヤー、データ可用性レイヤー、決済レイヤー、実行レイヤーが統合され、一緒に動作するブロックチェーンネットワークを指します。 一方、モジュラーブロックチェーンネットワークは、これらのレイヤーを分離し、それらが並行して実行されるようにします。

ソース: セレスティア

セレスティアによると、データの観点から、パブリックブロックチェーンは主に5つのデータ関連タスクを完了する必要があります:

• データはどこに提出されますか？（スマートコントラクトレイヤー）- データはどこで処理されますか？（実行レイヤー）- データはどこで確認されますか？（決済レイヤー）- データはどこに保存されていますか？（データ可用性レイヤー）- データはどこで有効ですか？（コンセンサスレイヤー）モジュール化の本質は、単一の意思決定レイヤーがデータ処理を処理するアプローチから、複数の当事者を巻き込む連携的な方法に変換することです。Celestiaの調査によると、統合アプローチは一般的ですが、モジュール化アプローチはより専門化されています。

ソース:セレスティア

モジュール化を選択する理由は何ですか？### シングルチェーンシステムの制約現在、ほとんどのブロックチェーンはモノリシックであり、すべてのタスクを統合されたものとして実行しています。 SuiやAptosなどのブロックチェーンはこのカテゴリーに属しています。 統合されたブロックチェーンは、ブロックチェーンを利用してさまざまな新しいDAppsを構築する可能性を探ってきました。 しかし、これらのチェーン上でDAppsが構築および利用され始めると、いくつかの問題が明らかになります。

• 任意のブロックチェーン上に好きなものを構築することはできません。- DAppsを構築および利用するコストは非常に高くなる可能性があり、それによりDAppsを維持することが困難になります。- Transactions Per Second (TPS)が限られているため、実行できるスマートコントラクトはわずかです。- 検証プロセスの効率は、ノードのリソース（帯域幅やストレージなど）によって簡単に制約されます。- オンチェーンデータストレージは時間とともに指数関数的に拡大し、ノードのハードウェア要件に挑戦します。- ノード上での検証プロセスのハードウェア要件がますます厳しくなり、ノード数が減少し、ブロックチェーンの分散化とセキュリティが損なわれることになります。これらの課題により、統合されたブロックチェーンの利用が難しくなります。

データ使用の高いコストイーサリアムにデータを公開するためにさまざまなL2が支払う手数料を示すチャートによると、この点におけるL2の支出は相当なものです。2024年3月22日時点で、この支出は既に1か月で3624万ドルを超えています。

ソース:デューン

Numia Dataは、「セレスティアのモジュラーデータアグリゲーションレイヤーがEthereum L2に与える影響：初めての調査」と題するレポートを公開しました。このレポートは、2023年後半に異なるL2がEthereumにcallDataを公開するために必要なコストをCelestiaをDAレイヤーとして使用した場合の潜在的なコストと比較しています。この違いの大きさは、セレスティアのようなモジュラ化を採用することがL2 Gas手数料を大幅に節約できることを示しています。

データソース：@numia.data/the-impact-of-celestias-modular-da-layer-on-ethereum-l2s-a-first-look-8321bd41ff25">Medium

モジュラーブロックチェーンの特性### 共有セキュリティブロックチェーンを作成する際には、バリデータを設定することが重要です。しかし、すべてのチェーンが十分に大きなバリデータセットを見つけることができるわけではありません。大きなバリデータセットに依存するチェーンは高いセキュリティを得る一方、小さなセットに依存するチェーンは低いセキュリティを持ちます。新しいブロックチェーンを展開する際には、そのセキュリティを共有するようにパブリックチェーンをモジュール化することで、新しいバリデータセットを作成する必要がなくなります。たとえば、Celestiaはデータの利用可能性を提供し、ブロックチェーンが自分たちの取引が公開されたかどうかを簡単に確認できるようにしています。共有セキュリティは、ブロックチェーンエコシステムにとって拡張可能で効果的な方法を提供します。

スケーラビリティ統合されたブロックチェーンは、スマートコントラクトレイヤー、実行レイヤー、決済レイヤー、およびデータ可用性レイヤーの機能を単一の意思決定レイヤー内で組み合わせます。このアプローチは、すべての機能を単一のレイヤー内で処理しようとするため、ブロックチェーンの作成を複雑化し、システムのリスクと混雑を増加させます。一方、モジュラーブロックチェーンは、異なる機能を別々のレイヤーに分散させ、チェーンのスケーラビリティを向上させます。たとえば、CelestiaのようなモジュラーL1はデータの可用性に焦点を当てることができます（L1はロールアップなどを通じてL2にデータを提供するためにすべてのリソースを集中させることができます）。

ブロックチェーンの作成を簡素化する新しいブロックチェーンを開発する際、開発者は柔軟な設計とモジュラー開発により、より迅速にそれらを作成することができます。これにより、必要に応じて適切な機能モジュールを選択し、必要に応じて容易に拡張およびアップグレードすることができ、それによってブロックチェーンの柔軟性と適応性を向上させることができます。

柔軟性モジュラーブロックチェーンのレイアウトは、モノリシックブロックチェーンのそれよりも柔軟で多様です。これにより、開発者は必要に応じて異なる機能モジュールを選択、組み合わせ、調整することができます。単一の構造と比較して、モジュラーデザインのブロックチェーンは異なるユーザーやDAppsのニーズにより適したものとなり、それによりより幅広い機能とアプリケーションシナリオを提供することができます。

モジュラーブロックチェーンは、より広範な機能を提供するだけでなく、開発者に高い効率とスケーラビリティをもたらします。ブロックチェーンの機能を独立したモジュールに分割することで、開発者はシステムをより簡単に管理およびメンテナンスし、必要に応じて迅速な更新とイテレーションを行うことができます。この柔軟性とカスタマイズ性により、ブロックチェーンのパフォーマンスと安定性が向上し、より良いユーザーエクスペリエンスを提供します。

結論2024年には、モジュール化が主流の語りになる可能性があります。主要なスマートコントラクトプラットフォームであるEthereumは、モジュラー開発を提唱し、ブロックチェーンのスケーラビリティと効率に関連する課題に取り組むために、Rollupsを中心とした開発経路を継続的に探求してきました。しかし、モジュール化されたブロックチェーンによってもたらされる多くの良い変化にもかかわらず、公開ブロックチェーンが必ずしもモジュール化される必要があるかどうかという新たな懸念も生じています。開発者はモジュール化されたブロックチェーンによってもたらされる利便性を楽しむ一方、積極的に代替案を模索すべきです。モジュール化は現在の良い解決策ですが、将来的に必ずしも最良の解決策とは限りません。