著者: Kyle Liu、Bing Ventures 投資マネージャー

基調講演の概要:

レイヤ 2 の勢いに乗って、モジュラー パブリック チェーン ナラティブの人気が高まっています。その中でもモジュラー パブリック チェーン実行レイヤー プロジェクトは最も注目に値します。今号の Bing Ventures 業界調査レポートでは、モジュラー パブリック チェーンとは何か、および現在のモジュラー パブリック チェーン実行層分野の基本パターンを簡単に紹介します。

レイヤ 2 とロールアップの開発により、イーサリアム エコシステムはモジュラー アーキテクチャに移行しました。ブロックチェーンテクノロジーの大規模導入に対する最大の障害の 1 つはスケーラビリティです。レイヤ 1 スケーリング ソリューションは、ブロックの検証ではなくブロックの生成に焦点を当てています。モジュール式ブロックチェーン インフラストラクチャは、スケーラビリティ、セキュリティ、分散化を備えた Web3 導入を促進するように設計されており、統合の容易さ、迅速な配信、ユーザー エクスペリエンスに重点を置いています。

モジュラーパブリックチェーンが徐々に話題になりつつあり、いわゆるモジュール化とは、ブロックチェーンのコンセンサス層、データ可用性層（DA）、決済層、トランザクション実行層などを1つのチェーンではなく異なるチェーンに分割することです。すべてのモジュールを処理します。実行層は独自のブロックチェーンとして存在することも、基礎となるブロックチェーンを利用して有効性とデータの可用性を確保することもできます。

一般的に、上記の 3 つの層はすでに存在していますが、イーサリアム ネットワーク内では明確な境界や分業なしに結合されています。モジュラーパブリックチェーンの目的は、これらのレイヤーを分離することであり、まず、レイヤー2アプリケーションの技術環境において、プライバシーセキュリティ、ノード検証、トランザクション確認、データストレージ、不正防止などの機能が個別に処理されることで、拡張を実現します。チェーンの。

モジュール式ストーリーテリングの台頭

ブロックチェーン技術の「不可能な三角形」は常に開発者とユーザーを悩ませる問題であり、Layer2 などのソリューションはこの中心的な問題を解決するために設計されています。具体的には、レイヤー2のアプローチは、データの計算と処理をイーサリアムの第2層ネットワークに移すことであり、第1層ネットワークは主にセキュリティ、つまりコンセンサスを担当します。モジュラーパブリックチェーンは主にイーサリアムのアップグレードのために提案されたソリューションであり、その物語ロジックはイーサリアムを中心に展開していることは注目に値します。ただし、現在、パフォーマンス向上のためにこれを参照する他のプロジェクトがチェーン上にあります。

モジュラーパブリックチェーンは、システムを複数のモジュールコンポーネントに分割して、ブロックチェーンの特性を備え、DEX、安定通貨、NFT、デリバティブなどのサブ機能を持たせることを目的としています。開発者はこれらの新しいモジュールを抽出し、任意の順序で組み合わせて、より高度な機能を実現できます。モジュラーパブリックチェーンが再び言及されるようになったのは昨年後半になってからでした。当時、イーサリアムのレイヤー2ソリューションが台頭し始めており、レイヤー2はパブリックチェーンのモジュール化を実現するための重要な基盤および前提条件だったからです。

モジュラー実行レイヤーの競争環境

イーサリアム エコシステムは、レイヤー 2 やロールアップなどのテクノロジーを通じて、基盤となるブロックチェーンから実行レイヤーを分離することで、スケーラビリティ、セキュリティ、相互運用性を向上させます。現在、モジュール式パブリック チェーン実行レイヤーには、Celestia、LazyLedger、DataShards などのデータ可用性レイヤーの提供に重点を置いたプロジェクトがいくつかあり、Optimism、Arbitrum、zkSync3 などの実行レイヤーの提供に重点を置いたプロジェクトもあれば、 Polygon、Connext、Hop Protocol などのクロスチェーン ブリッジングおよびプロトコル アグリゲーション プロジェクトを提供します。

それらはすべて、独自のソリューションを積極的に開発および展開し、さまざまな分散型アプリケーションと連携して、ユーザー エクスペリエンスとネットワーク効率を向上させています。モジュラー パブリック チェーン実行層プロジェクト間には、一定の競争と協力が存在します。これは、すべてのプロジェクトが共通の課題と機会に直面しているためです。評価の次元では、常にセキュリティ、スケーラビリティ、相互運用性、費用対効果の 4 つの指標に焦点を当てる必要があります。著者は、次のタイプの典型的なプロジェクトを要約しています。

パブリックチェーンが高速化

モジュラーブロックチェーンアーキテクチャは、ブロックチェーンの機能を実行層、セキュリティ層、データ可用性層などのさまざまな層に分解することができ、これによりブロックチェーンの効率、柔軟性、相互運用性を向上させることができます。並行取引製品は、並行処理を使用してトランザクションを実行し、さまざまな検証メカニズムを通じて入金トランザクションの正当性を保証することができ、これによりブロックチェーンの処理能力、スループット、確認速度を向上させることができます。より多くのトークンとスマート コントラクトをサポートし、ユーザーが異なるブロックチェーン間で資産を転送できるようにすることで、DeFi、NFT、Web3 などのブロックチェーン アプリケーション シナリオを拡張できます。

Arbitrum は、Optimistic Rollup テクノロジーに基づく古典的な実行層ソリューションであり、効率的で低コストで互換性の高いスマート コントラクトを Ethereum 上に実装できます。 Arbitrum は、Arbitrary Data テクノロジーを利用して、トランザクションのスループットと確認速度を向上させることができます。同時に、StarkNet は、ZK-Rollup テクノロジーに基づく実行層プラットフォームとして、スケーラブルで安全でプライバシーを保護する分散型アプリケーションをイーサリアム上に実装できます。 StarkNet は、Zero-Knowledge Proof テクノロジーを使用して、トランザクションの正当性とデータの可用性を保証できます。この2つのルートが現在、幹部レベルの技術ルートの主流を占めています。

ただし、並列処理では、トランザクションが相互に干渉しないように、厳密な状態アクセス リストが必要です。同時に、モジュール式ブロックチェーンはセキュリティ、コンセンサス、データの可用性を提供するために他のレイヤーに依存する必要があり、複雑さとコストが増加する可能性があります。さらに、並列処理では、ブロック全体を確認する前にすべての並列分岐が完了するまで待つ必要があるため、トランザクションの確認速度が遅くなる可能性があります。これらの問題に直面して、UTXO モデルに基づく実行層プロトコルとしての Fuel は、さまざまなブロックチェーン上で実行できます。

Fuel は並列処理を使用してトランザクションを実行でき、ユーザーは Optimistic Yanking テクノロジーを通じて異なるブロックチェーン間で資産を転送できます。 Fuel は、トランザクションとブロックを迅速に検証でき、複数のトークンとスマート コントラクトをサポートする FuelVM と呼ばれる仮想マシンを使用します。 Fuel は、Optimistic Yanking と呼ばれるテクノロジーを使用しており、ユーザーは長い確認を待ったり、高額な料金を支払ったりすることなく、異なるブロックチェーン間で資産を転送できます。

燃料: 実行層での並列トランザクション

Fuel は、イーサリアムのメインネットにデプロイされた最初のオプティミスティック ロールアップであり、V1 バージョンは 2020 年末にイーサリアムで開始されました。 EVM とは異なる実行モデルを使用することでスケーラビリティを提供します。EVM は、ETH とすべての ERC-20 トークンをサポートする、UTXO ベースの高度に並列化可能な最小限の実行システムです。ただし、Fuel V1 はユーザー数が少なすぎ、スマート コントラクトをサポートしていないため、発売以来ユーザーに人気がありませんでした。そのため、Fuel V1 の発売直後、Fuel の開発チームである Fuel Labs は、すべての開発の焦点を V2 バージョンに移し、それをモジュール式ブロックチェーン スタック用に設計された検証可能なコンピューティング システムであるモジュール式実行レイヤーとして位置付けました。

Fuel の最大の特徴は、ツールチェーンと言語を備えた新しい VM アーキテクチャである FuelVM を採用していることです。 FuelVM は WASM、EVM、Solana の SeaLevel の機能を活用しており、その最も魅力的な可能性は UTXO ベースのデータ モデルで実行できることです。現在の Optimistic Rollups と比較した場合、Fuel の最大の違いは、UTXO ベースのデータ モデルを使用しており、最初のバージョンではアプリケーション シナリオとして P2P 支払いを使用していることです。 Fuel V2 は、イーサリアムのようなスマート コントラクトを実装することが期待されています。この VM は、アプリケーション固有の支払いロールアップ用に設計されています。これは、推論上の利便性を提供するカスタム VM ですが、イーサリアムのような一般的なロールアップではあまり明らかではありません。

FuelV2 のテクノロジー スタックには、次の 3 つの核となる柱があります。

FuelVM

FuelVM は、開発者にとって潜在的な設計スペースを拡大しながら、従来のブロックチェーン仮想マシン アーキテクチャの無駄な処理を削減することを目的としています。 Fuel はビットコインと同様に UTXO データモデルを採用しており、状態全体が UTXO セットの形式で表現されます。違いは、Fuel V2 の一部の UTXO はトークン UTXO であるのに対し、他の UTXO はコントラクト UTXO であることです。トークン UTXO とは異なり、コントラクト UTXO には、残高と支出条件に加えて、コード、ストレージ、および一意のコントラクト ID があります。

UTXO の際立った特徴は、UTXO がアトミックであることです。つまり、トランザクションは UTXO を完全に消費し、新しい UTXO を作成します。コントラクト UTXO に関して、Fuel はいくつかの新しい有効性ルールを定義します。重要なルールには次のものが含まれます: コントラクト UTXO は、誰でも消費できる特別な支出条件でロックされます。トランザクションがコントラクト UTXO を消費すると、同じ支出条件とコントラクト ID を持つ新しいコントラクト UTXO が作成されますが、新しいストレージと残高を使用してコントラクトを作成することもできます。同じトランザクションで使用される UTXO は相互に対話できます。

Fuel の利点は、UTXO モデルにより、Fuel ブロッ​​クチェーンがより迅速かつ効率的にトランザクションを実行できることです。欠点は、UTXO モデルの実装にはある程度の技術的な困難が必要であり、アカウント モデルの実装よりも多くのコードが必要になることです。さらに、UTXO モデルはスマート コントラクトには適していないため、コントラクト UTXO を使用する場合は新しい有効性ルールに従う必要があり、一定の技術的知識と経験が必要です。ただし、Fuel はまだ開発と改善が行われており、将来的にはさらに多くの機能とアプリケーション シナリオが実装されることが期待されています。

並行取引執行

Fuel は UTXO モデルの形式で厳密な状態アクセス リストを使用するため、トランザクションを並行して実行する機能があり、コンピューティング、状態アクセス、およびトランザクション スループットにおいて利点があります。 Fuel は UTXO モデルに基づいたブロックチェーンであり、その最大の利点は、他の多くのブロックチェーンにはないトランザクションを並行して実行できることです。このテクノロジーの核心は、アクセス リストを通じてトランザクションが変更する状態の部分を決定し、それによって並列実行を実現することです。

これは、トランザクションによって消費される UTXO が重複しない場合、それらを個別に実行して、マルチコア CPU のパフォーマンスを最大限に活用できることを意味します。このテクノロジーはブロック内のトランザクションに機能するだけでなく、ブロック全体で実行することもできるため、(再) エントリ ノードの同期が高速化されます。対照的に、アカウントベースのブロックチェーンも並列実行を実現できますが、アクセス リストの厳格な規制など、より多くの考慮事項が必要です。同時に、シングルコアの性能では需要を満たせなくなり、マルチコア CPU の使用がますます普及しており、マルチコア処理は実行効率の向上にも相乗効果をもたらします。したがって、Fuel の並列実行技術は今後ますます重要になるでしょう。

開発者の経験

Fuel は、独自のドメイン固有言語 Sway とサポート ツール チェーン Forc を使用して、より強力でスムーズな開発者エクスペリエンスを提供します。開発環境は、Solidity などのスマート コントラクト言語の利点を維持しながら、Rust ツール エコシステムで導入されたパラダイムを採用し、ブロックチェーン VM を活用するための構文を含みます。状態の増大の問題を解決するために、FuelVM は 2 種類の手順、つまりスクリプトと述語を採用してチューリング完全スマート コントラクトを強化します。

EVM とは異なり、FuelVM のユーザーはコントラクトを直接呼び出すのではなく、スクリプトを実行して複数のコントラクトを呼び出します。スクリプトの利点は、削除可能なことです。スクリプトが実行されると、状態に影響を与えることなく完全に削除されます。述語はスクリプトに似ていますが、実行中にコントラクト ストレージを読み取らず、完全にステートレスです。スクリプトと述語の主な目的は、FuelVM をセミステートレス実行に変えることです。 FuelVM では、アプリケーションは、アプリケーションの機能とリソース価格に基づいて状態または実行を優先できます。さらに、Fuel は、複数のローカル資産のサポート、単一トランザクションでの認証と転送、コイン ミキサーやプライバシー アプリケーションなど、さまざまな複雑なアプリケーションも優れた柔軟性でサポートしています。

モジュラー実行レイヤーへの共通パス

現在のロールアップの主な価値は、イーサリアムと、可能な場合はその機能を拡張することです。ロールアップは 2 つの方法でイーサリアムを拡張します: 1. 状態 (および実行) をオフチェーンに転送する、つまり L1 から L2 に移動する; 2. 並列コンピューティング、つまり複数のロールアップをイーサリアム上で同時に実行できます。ロールアップは、状態の一部をオフチェーンに移動することでイーサリアム状態の増加の問題を軽減しますが、状態を維持する必要性が魔法のように排除されるわけではありません。 Ethereum ノードはそれを維持する必要はありませんが、Rollup ノードは維持する必要があります。

現在、ロールアップ領域では状態の最適化にはあまり重点が置かれていません。代わりに、現在のデータはロールアップの最も高価なコスト項目であるため、L1 データの削減に最も重点が置かれています。 Arbitrum のコストの約 2/3 は L1 コールデータの形式です。 EVM ロールアップは、L1 に公開されるデータを最適化し、ユーザーに安価な料金を提供するために可能な限りデータを圧縮しようとします。

現在、ロールアップ領域では状態の最適化にはあまり重点が置かれていません。代わりに、現在のデータはロールアップの最も高価なコスト項目であるため、L1 データの削減に最も重点が置かれています。 Arbitrum のコストの約 2/3 は L1 コールデータの形式です。 EVM ロールアップは、L1 に公開されるデータを最適化し、ユーザーに安価な料金を提供するために可能な限りデータを圧縮しようとします。

しかし、私たちが考慮していないのは、モジュラー時代にはコストが劇的に変化するということです。基本層が（データ可用性サンプリング技術のおかげで）データを大量に提供し始めると、ロールアップはすぐに桁違いに安価なデータを享受できるようになります。同時に、状態の成長にあまり注意が払われなくなると、状態のサイズがモジュール式の世界ではすぐに大きなボトルネックになるでしょう。ロールアップであろうと L1 であろうと、どのブロックチェーンでも、状態を追加する操作はネットワークに永続的なコストをもたらします。これらの操作は、現在のノードのリソースを消費するだけでなく、将来のすべてのノードのリソースも消費します。

現在、Fuel は、AMM、マルチシグネチャ、オラクル、DAO 投票など、いくつかのデモンストレーション ユース ケースの構築に成功しています。将来的には、Fuel チームは、融資や NFT 市場などの他の製品のデモンストレーション ユースケースも構築する予定です。 UTXO ベースの実行方法は多少直観に反するかもしれませんが、Fuel の独自の機能が新しいアプリケーションを生み出し、DeFi スペースの現在の機能の限界を押し上げると私は信じています。全体として、私は Fuel がモジュラー スタックにもたらす可能性に興奮しています。データ可用性レイヤーはデータを拡張できますが、完全に分散化されたユーザー エクスペリエンスを実現するには、実行も拡張する必要があります。燃料はその空白を埋める準備ができている。

私たちの評価スケールから、Fuel のセキュリティはメインネット イーサリアムによって提供されます。これは、Fuel が独自のバリデータやコンセンサス メカニズムを必要とせず、攻撃やフォークのリスクにさらされていないことを意味します。ただし、これは Fuel がイーサリアムのセキュリティと安定性に依存する必要があることも意味しており、イーサリアムに障害が発生したりアップグレードされたりした場合、Fuel の動作に影響を及ぼす可能性があります。 Fuel のスケーラビリティは、効率的なトランザクション形式と低遅延の確認時間によって実現されており、これにより、Fuel は 1 秒あたり数千件のトランザクションを処理し、トランザクション確認を数秒で完了できます。ただし、これは、Fuel がリソースやユーザーに関して他のロールアップ チェーンと競合する必要があることも意味しており、他のロールアップ チェーンがより高いスループットやより低いレイテンシーを提供する場合、Fuel の魅力に影響を与える可能性があります。

Fuel の相互運用性は、クロスチェーン転送機能とマルチトークン サポート機能によって実現されており、これにより、Fuel はイーサリアム、アービトラム、オプティミズム、ポリゴンなどのレイヤー 1 およびレイヤー 2 ネットワークと互換性があり、相互運用可能になります。ただし、これは、Fuel が効率とセキュリティに関して他のクロスチェーン ソリューションと競合する必要があることも意味しており、他のクロスチェーン ソリューションがより高速、より安価、またはより安全な転送サービスを提供する場合、Fuel の競争力にも影響を与えることになります。

将来的には、Fuel は、送金、支払い、スマート コントラクト、オラクルなどを含む、さまざまなタイプのトランザクションと計算をサポートできるようになります。これにより、Fuel はさまざまなユースケースやニーズに適応し、効率的で柔軟なサービスを提供できるようになります。同時に、Ethereum 2.0、Celestia などのさまざまなモジュラー ブロックチェーン ネットワークとの統合と相互運用性が加速されます。これにより、Fuel はこれらのネットワークのデータ可用性とコンセンサス セキュリティを活用し、クロスチェーン転送と相互運用性の機能を提供できるようになります。 Fuel は、イノベーションを促進し、Merkle Patricia Trie、Zero-Knowledge Proofs などのテクノロジー ソリューションを最適化することで、実行効率とパフォーマンスをさらに向上させることができます。これらの取り組みにより、将来的にはモジュラー実行レイヤーとしての汎用性が拡大すると予想されます。