モジュール式ブロックチェーンの概念
モジュラーブロックチェーンは、いくつかの責任の処理に重点を置き、残りの責任を 1 つ以上の独立したレイヤーにアウトソーシングするブロックチェーンです。モジュラー ブロックチェーンを使用して、次の個々のタスクまたはタスクの組み合わせを処理できます。
実行: トランザクションの実行をサポートし、スマート コントラクトの展開と対話を可能にします。
データの可用性: トランザクション データの可用性を確保します。
コンセンサス: 承認されたトランザクションの内容と順序。
決済: トランザクションの完了、紛争の解決、証明の検証、およびさまざまな実行層の橋渡しに使用されます。
モジュラーチェーンは通常、2 つ以上の相互依存する機能を実行します。たとえば、データ可用性レイヤーはデータの順序について合意する必要があります。そうでないと、どのデータが履歴の正しいバージョンを表すかを知ることができなくなります。
モジュール式ブロックチェーン設計の利点
スケーラビリティ:ブロックチェーンでモジュール性を使用すると、有害な信頼仮定を導入することなく規模を拡大できます。
新しいブロックチェーンを簡単に起動:モジュラー設計を活用することで、アーキテクチャのあらゆる側面を正しくすることを心配することなく、新しいブロックチェーンをより迅速に起動できます。
柔軟性:専用のモジュラーチェーンは、トレードオフと設計実装のためのより多くのオプションを提供します。たとえば、モジュラー ブロックチェーン システムには、セキュリティとデータの可用性に焦点を当てたモジュラー チェーンが含まれる場合がありますが、実行に焦点を当てたモジュラー チェーンも含まれます。
モジュール式ブロックチェーン設計の欠点
安全性：モノリシックチェーンとは異なり、モジュラーブロックチェーンはそれ自体のセキュリティ品質を保証できません。モジュール型ブロックチェーンは、コンセンサスとデータの可用性を処理するために使用されるセキュリティ層が効果的でない場合、障害が発生するリスクにさらされます。
複雑：モジュール式ブロックチェーン設計を実装すると、新たな複雑さが生じます。たとえば、イーサリアムのデータ シャーディング プランは、データの可用性サンプリングに依存して、特定のシャード上のノードがデータを隠蔽していないことを確認します。同様に、実行層は、セキュリティ層がオフチェーンの状態遷移の正当性を保証できるように、不正行為の証明や有効性の証明など、特定の複雑なメカニズムを作成する必要があります。
トークン値:一部のモジュール式ブロックチェーン ネイティブ トークンは、用途が限られているため、価値を吸収できない場合があります。たとえば、コンセンサス層とデータ可用性層のみに焦点を当てたユーティリティ トークンは、実行層に比べて用途が少ないため、そのようなネットワークに参加者を引き付けることもより困難になる可能性があります。
イーサリアムのモジュール形式: シャーディングとロールアップ
ビットコインなどの第一世代のブロックチェーンと同様に、イーサリアムは元々モノリシックなブロックチェーンとして設計されました。ただし、ネットワークのパフォーマンスを強化し、スケーラビリティと持続可能性を向上させるために、イーサリアム ネットワークは現在モジュール型フレームワークに移行しています。
シャーディングは、システム (データベースなど) を複数の部分に分割して実行するプロセスです。機能を複数のコンポーネントに分散することにより、システムはより大きな出力と効率を達成できます。ブロックチェーン ネットワークでは、シャーディングによってブロックチェーンが複数のサブチェーンに分割され、サブチェーンがネットワーク アクティビティのさまざまな部分を処理します。
イーサリアムのシャーディング設計では、64 個のシャード チェーンが並行して実行されます。シャーディングはトランザクションを並行して処理でき (実行シャーディング)、ブロックチェーン データのさまざまな部分を保存するために使用することもできます (データ シャーディング)。データシャーディングを使用すると、すべてのノードが同じデータを保存する必要がある現在の構造とは対照的に、イーサリアムノードはシャードチェーン上で公開されたデータのみを保存します。
イーサリアムのビーコンチェーンとシャードチェーンの関係
シャーディングはモジュール形式の一種であり、異なるコンポーネント (シャード チェーン) が異なる責任を処理します。データシャーディングでは、シャードチェーンはイーサリアムデータのさまざまな部分を保存し、実行シャーディングにより各シャードチェーンが独自のトランザクションセットを処理できるようになり、データスループットが向上し、処理時間が短縮されます。
一部の開発者は、イーサリアムのスケーリングにロールアップ中心のアプローチを採用しています。純粋なオフチェーン スケーリング ソリューション (サイドチェーンなど) とは異なり、ロールアップはメイン チェーンと緊密に統合されています。イーサリアム ブロックチェーンは、決済、コンセンサス、データの可用性を維持しながら、計算をロールアップにアウトソーシングします。イーサリアムは L2 ロールアップのベース レイヤとして機能するため、ロールアップは、分散化やセキュリティを損なうことなく、より高速なブロック時間とより大きなブロックを通じて積極的に実行を最適化できます。
モジュラーブロックチェーンアーキテクチャにおけるイーサリアム（L1ベースレイヤー）とロールアップ（L2）の機能
イーサリアムのモジュール技術スタック開発プロセス
イーサリアムのモジュール技術スタックの開発プロセスは次のとおりです。
1. モノリシック ブロックチェーン: イーサリアム L1 またはメイン チェーンを表し、それ自体がモノリシック ブロックチェーンです。
2. ロールアップ: Arbitrum や Optimism など、実行レイヤーとして機能する L2 ソリューションは、実行レイヤーをイーサリアム L1 から移動し、ステート ルートとロールアップ データを公開して、イーサリアム L1 に送り返します。
3. モジュラー ロールアップ: 利用可能なモジュラー データを含むロールアップ。
イーサリアムのモジュラー L2 テクノロジー スタックは、高レベルのセキュリティと分散化を維持しながら拡張性を提供できます。この強力な組み合わせにより、イーサリアムはより効率的で持続可能なブロックチェーン エコシステムの基盤を提供します。
モノリシックブロックチェーン
モノリシック ブロックチェーンはイーサリアムの元の実行形式であり、ロールアップやデータ シャーディングを使用せずにすべてを処理します。このモノリシック アーキテクチャは最高のセキュリティを提供しますが、コストが高く、スケーラビリティが制限されます。したがって、イーサリアムメインネットのトランザクション速度は比較的遅く、平均 TPS はわずか 15 ～ 20 です。現在、イーサリアムは、主にロールアップ中心のコンピューティングとデータシャーディング戦略の採用を通じて、モジュール式ブロックチェーンに徐々に変化しつつあります。
Rollup
ロールアップはモジュラー ブロックチェーンにおける最も初期の技術的進歩であり、実行用に別のレイヤーを提供することでイーサリアムのモノリシック アーキテクチャを拡張します。ロールアップは、ブロックチェーンの実行層をシーケンサーに安全に抽象化し、強力なコンピューターを使用して複数のトランザクションをパッケージ化して実行した後、検証のために圧縮データをイーサリアム メインネットに定期的に送信します。ロールアップは、この計算プロセスをイーサリアム チェーンから移動することで、TPS を 20 ～ 50 倍に高めることができます。
現在のシナリオでは、ロールアップは実行層の役割を果たし、決済、コンセンサス、およびデータの可用性をアウトソーシングしながらトランザクションを処理します。たとえば、Optimistic 仮想マシンを使用するオプティミスティック ロールアップや、zk EVM を実行する ZK ロールアップなどです。これらのロールアップはスマート コントラクトを実行してトランザクションを処理しますが、依然としてイーサリアムに依存して次のことを行います。
決済: すべてのロールアップトランザクションはイーサリアム上で完了します。楽観的なロールアップ ユーザーは、チャレンジ期間が経過するか、不正行為防止の計算後にトランザクションが有効であるとみなされるまで待つ必要があります。 zk ロールアップ ユーザーは、検証の有効性が証明されるまで待つ必要があります。
コンセンサスとデータの可用性: ロールアップは、トランザクション データを CallData の形式でイーサリアム 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。楽観的なロールアップには、大量のブロック スペースとファイナリティまでの 7 ～ 14 日間のチャレンジ期間が必要です。 Zk ロールアップは、検証に利用できるデータを 30 日間保存し、即座に最終性を提供しますが、プルーフを作成するにはかなりの処理能力が必要です。
ロールアップのベースレイヤーとしてイーサリアムを使用すると、ロールアップにより、分散化やセキュリティを損なうことなく、より高速なブロック時間とより大きなブロックが可能になります。 Rollupはイーサリアムの新たな時代の始まりと言えるでしょう。最近、Arbitrum と Optimism の合計トランザクション数がイーサリアムのトランザクション数を超えており、イーサリアムのモジュール化傾向を反映しています。
モジュラーロールアップ
新しいモジュラーロールアップは、データ可用性レイヤーをイーサリアムの外に移動します。たとえば、Mantle は決済とコンセンサスに関して依然として Ethereum に依存していますが、Mantle DA をデータ可用性レイヤーとして活用しています。 Mantle DA は、トランザクションを実行せずにデータの並べ替えとデータ認証を提供します。トランザクションの実行は実質的に Mantle の実行層にアウトソーシングされます。
以前は、ロールアップ用のデータ可用性ソリューションはイーサリアムのみであり、コストの問題が発生していました。データの可用性は、ほとんどのロールアップにとって最大のコスト源であり、特にイーサリアムでのトランザクション データの保存はコストの最大 70% を占める可能性があります。さらに、このコストは変動し、使用量に比例して増加するため、参加するユーザーが増えるにつれて大きな障壁となります。これまでは、大規模なユーザー ベースに対応できるのは、重要なリソースを備えた大規模なロールアップだけでした。
ありがたいことに、イーサリアムでは状況が変わりつつあり、トランザクション データの送信コストを削減するためのデータ可用性レイヤーの形で新しいモジュラー ソリューションが登場しています。データ可用性レイヤーの主な例としては、EigenDA、Celestia、Avail などがあります。これらはすべてデータ可用性の問題に対処し、ロールアップの制限に対する潜在的な解決策を提供します。
モジュール式の未来
過去 10 年ほどにわたって、ブロックチェーン分野は、スケーラビリティの課題に対処する際に、高コストとイーサリアムの制限により新しい L1 ブロックチェーンが継続的に作成されるという悪循環に陥ることがよくありました。ただし、イーサリアムの高額な手数料は実際には解決できないバグではありません。
L2 ソリューションが大量導入の標準になりつつある世界では、モジュラー ブロックチェーンは、実行、決済、コンセンサス、データ可用性の各レイヤーを分割することにより、ブロックチェーン アーキテクチャに革命をもたらします。モノリシックなブロックチェーンがスケーラビリティに苦戦するとき、モジュラー アーキテクチャの可能性が解き放たれます。
データ可用性レイヤーが進化して競争するにつれて、参入障壁と新しいロールアップの参入障壁が大幅に低下します。近い将来、データ可用性コストの低下とモジュール機能のさらなる向上により、OP または ZK スタック上のアプリケーションがブームになる可能性があります。
イーバンカー公式ウェブサイト：https://www.ebunker.io
