ある記事では、Cosmos、Polkadot、Avalanche の 3 つの異種ブロックチェーン ネットワークを比較しています。
原文の編集: The Way of DeFi
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Cosmos、Polkadot、Avalanche のインターチェーン経済セキュリティ トポロジ
ビットコインがパンドラの箱を開け、時間の経過とともに「デジタルゴールド」になりつつあることは周知の事実となっています。イーサリアムはプログラム可能なインターネットマネーを導入し、暗号経済イノベーションのプラットフォームになりました。ただし、ビットコイン、イーサリアム、およびそれらの亜種には、暗号化ネットワークの大量採用を妨げる重要な問題があります。まずこれらの問題を検討し、次にこれらの点を使用して新世代のブロックチェーン プラットフォームを比較します。
1. エネルギー効率: オープンな分散型コンピュータ ネットワークが適切に機能するには、その独立した参加者が共有状態について合意する必要があります。その際、不完全な情報や悪意のあるアクターの存在にもかかわらず、ネットワークは効果的にコンセンサス フォールト トレラント (ビザンチン フォールト トレラント) を維持する必要があります。同じエンティティが複数の ID で動作すること (Sybil 攻撃) を防止しながら、オープン ネットワークへの参加を許可するコンセンサスは、proof-of-work (PoW) と呼ばれる承認方法を通じて処理されます (スパム対策のために 1992 年に Cynthia Dwork によって初めて導入されました)。 。このアプローチでは、参加者は膨大なコンピューティング能力を使用する必要があるため、地球が温暖化し、一部の価値が電力会社に移転されます。分散コンピューティング ネットワークのセキュリティを確保するには経済的コストがかかることは明らかであり、新しいプロジェクトでは、代替のプルーフ オブ ステーク (PoS) メカニズムを使用して、バリデーター アドミッションを実装します。つまり、参加者となるためのトークン デポジットをロックアップすることによって行われます。このデポジットは、悪意のある行為やオフラインを十分に阻止するのに十分な費用が必要です。実際、同様の規模の経済が Proof-of-Stake (PoS) と Proof-of-Work (PoW) にも当てはまります。バリデーター ノードの実行コストは、OPEX (鉱山の運営費) から CAPEX (鉱山の機会費用) に移行します。資本）。
2. トランザクションの遅延: ビットコイン、イーサリアム、およびそれらの亜種は、トランザクションを確実に回復できないようにするために、複数の新しいブロックが作成されるのを待つ必要があるサトシ コンセンサスを採用しています。したがって、ナカモト コンセンサス チェーンは可用性が高くなりますが、確率論的なトランザクションのファイナリティ保証によりトランザクション速度が遅くなり、十分な長さの待機チェーンが必要になります。より高速なトランザクションのファイナリティを実現するために、多くのブロックチェーン プロジェクトは古典的な実用ビザンチン フォールト トレラント (PBFT) コンセンサスを使用していますが、これにはネットワークの速度を低下させずにバリデータ セットをどれだけ大きくできるか、ネットワークの速度を低下させずにバリデータ セットをどれだけ大きくできるかなど、独自の弱点があります。稼働時間や稼働率の側面は、セキュリティにとって有益である可能性があります。
3. コンピューティングのスループット: 分散コンピュータ ネットワークで 1 秒あたりに実行できるコンピューティング作業の量がスループットであり、これによってネットワークを拡張できる範囲が決まります。一般的に使用される「1 秒あたりのトランザクション数」という指標は、トランザクションが単純な送金や複雑な財務計算を指す場合があり、必要なコンピューティング能力が異なるため、誤解を招きます。実際のスループットは、ネットワーク参加者の関数としてネットワークが 1 秒あたりに処理できる計算作業量です。全体的に高いスループットを達成するために、プロジェクトは、ノード上でハイパフォーマンス コンピューティングを必要とし、ノード ソフトウェアを最適化する垂直スケーリング戦略、またはネットワークを複数の部分に分割して並列処理を行う水平スケーリング戦略を採用します。
4. トランザクションコスト: ブロックチェーンはその実行を制限する方法を見つける必要があります。そうしないと、ブロックチェーンを実行しているノードのネットワークがサービス拒否攻撃 (DOS) に対して脆弱になってしまいます。この制限を設けるために、ビットコインではかなり制限されたスクリプト言語が許可されており、イーサリアムではスマートコントラクト実行のガスメーターに基づいて取引手数料が請求されます。問題は、トランザクションで単純な転送を実行する場合でも、複雑な計算を実行する場合でも、すべてが同じネットワーク上で処理されることです。その結果、ネットワークトラフィックが増加すると、簡単な操作でもトランザクション手数料が増加するため、チェーンを使用するのは大きなウォレットを持つ人だけになります。手数料は、トランザクションを優先するためのインセンティブとしてマイナーに支払われます。ビットコインの取引手数料は、発行が2,100万の上限に達した後の唯一のインセンティブとして機能しますが、イーサリアムでは、その唯一の目的は取引を優先することです。トランザクション手数料の燃焼は、新しいプロジェクトで推進力を得るメカニズムであり、最近イーサリアムも一部の手数料の燃焼を開始したため、ネットワーク活動が成長するにつれて、すべてのトークン所有者は希少性の増加から恩恵を受けます。
5. 分散化: 一般的な考えに反して、ビットコインとイーサリアムはマイニング プールの集中化により、実際には分散化をほとんど実現していません (2021 年 11 月現在、ビットコインの計算能力の 90% は 11 人のマイナーによって賄われています)。プール制御、イーサリアムの 90%コンピューティング能力は 16 のマイニング プールによって制御されます)。ナカモト コンセンサスではマイニングのコストが上昇するにつれて、ブロックを正常に生成することがより困難になり、ネットワークを実行するための電力がプールされ、少数の集約されたマイナーに集中します。次世代ブロックチェーンは、以下で説明するさまざまなソリューションを通じてこの問題に対処します。
6. 公平な分配: ネットワークが成長するにつれて、ブロックチェーン プロジェクトは所有権の共有 (トークン) をどのように分配しますか?ビットコインのトークン配布は、ブロックチェーンのセキュリティ、マイニング エコシステム、取引所の間に連動した相互依存関係を生み出します。これは多くのプロジェクトのパターンになります。マイナーがトークン報酬を獲得するためにネットワークに参加すると、ネットワークはより分散化され、より安全になり、より多くの人がネットワークを使用するようになります。需要が増えると価格が上昇し、閉ループネットワークを確保するためにより多くのマイナーが集まります。ただし、マイニングのコストが増加するにつれて、ブロックを正常にマイニングすることがますます困難になるため、トークンやネットワークを実行するための電力の配布が集中化され、マイナーを実行する少数の集約されたエンティティに集中します。イーサリアムは別の戦略を採用しています。トークンを事前にマイニングし、総供給上限を取り除き、一部のトークンを初期の投資家や公開販売参加者に販売し、一部を助成金や報奨金プログラムの運営のために財団に割り当て、そしてマイナーと同様に、時間の経過とともにマイナーに報酬を与え始めます。ビットコインモデル。すぐに、イーサリアムのトークン発行は少数のマイニングプールに集中し、最大のトークン保有者は取引所になりました。最終的には、公平な分配によって、ネットワーク内で誰が権力を持っているかが決まります。つまり、ブロックを生成する権限 (トランザクションの注文、受け入れ、またはレビュー)、ネットワークをフォークする権限、プロトコルのアップグレードを決定する権限、そしてアプリケーションの投資とステーキングの権限です。 。
7. ガバナンス: ネットワーク プロトコルの変更は、ユーザーが認識しているかどうかに関係なく、既存および将来のすべてのユーザーに重大な影響を与える可能性があります。ビットコインとイーサリアムでは、改善提案はプロトコルのアップグレードとパラメータの変更につながり、専門家のコアコミュニティによって議論、決定、実装、適用されます。マイナーのグループが大多数とは異なる方向を追求することに興味がある場合、彼らはプロトコルをフォークして新しいネットワークを開始し、ネットワーク効果のほとんどを置き去りにすることができます。さらに、研究開発資金の割り当ては中央財団によって管理されることがよくありますが、コミュニティが資金を調整する DAO (分散型自律組織) を中心に集まるにつれて、代替案も出現しています。トークン所有者またはユーザーのより大きなグループは、決定の主題に関する専門知識、関心、認識を持っていない可能性があるため、ガバナンスの決定に対して実際には発言権を持ちません。たとえそうしたとしても、投票は通常トークンに重み付けされているため、大規模なトークン所有者に比べて影響力は小さいかもしれません。新しいプロジェクトでは、より多くのトークン所有者が参加できる、より公平なオンチェーン ガバナンス (つまり、二次投票、時間ロック投票、適応クォーラム バイアス、投票委任、1 人 1 チケットの分散型 ID スキーム) とオフチェーン シグナリング メカニズムが採用されるため、これは変わってきている。
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毎日のアクティブな ETH アドレス丨出典: Etherscan
現在、イーサリアムの毎日のアクティブ ユーザー数は平均 500,000 人ですが、Twitter のような人気のある Web アプリケーションの毎日のアクティブ ユーザー数は 2 億人 (イーサリアムの 400 倍)、Facebook の毎日のアクティブ ユーザー数は約 20 億人 (イーサリアムの 4000 倍) です。レイヤ 2 とビットコインのユーザーを追加したとしても、これはネットワーク規模にはまだ程遠いです。スケーリングはオープン分散型インターネットにとって重要な課題であり、明日の問題ではなく、現時点での優先事項です。
イーサリアムの新しいバージョンはスケーリングの問題に対処するように設計されており、その暫定的なレイヤー 2 ソリューションは現在、増大する需要に対応しようとしていますが、次世代プラットフォームである Cosmos、Polkadot、Avalanche (2019 年と 2020 年に開始されたメインネット) が再燃しています。分散型インターネット。まず、イーサリアムの新しいバージョンから見ていきます。
EVMエコシステムの新バージョンとしてのイーサリアム
誕生以来、イーサリアムの新しいバージョンは、新しい科学研究や新しいブロックチェーン プラットフォームによって発明されたメカニズムを採用することによって変化してきました。イーサリアムの新バージョンはプルーフ・オブ・ステークを使用し、ネットワークを同期シャードに分割し、総計算スループットの向上を目指します。同じイーサリアム仮想マシン (EVM) を実行するバリデーターは、異なるネットワーク シャードに割り当てられ、ブロックを生成し、異なるユーザー アクティビティ データを蓄積し、ビーコンと呼ばれるリレー チェーンを通じて相互に同期します。ただし、すべてのシャード部分を同期しようとすることは、完全なレプリケーションを達成しようとすること、つまり、すべてのノードにわたってデータベースの一貫したコピーを保持しようとすることを意味します。分散コンピューティングにおけるシャーディングのポイントは、ネットワーク全体ですべてのデータを複製するわけではないため、これには問題があります。同期モデルまたは同種ネットワーク トポロジでは、1 つのシャード (人気の DeFi シャードなど) が他のシャードより多く使用されると、同じ速度、コスト、スケーリングの問題に悩まされ始めます。また、シャード間でデータを効率的に同期するという新たな問題もあります。
新しいバージョンのイーサリアムへの移行は 1 年ほどで完全に完了すると言われていますが、いわゆるレイヤー 2 ソリューション、ロールアップ (オプティミスティック、zkSync)、プラズマ、およびステート チャネルはすでに展開されており、成長を続けるイーサリアム コミュニティ。効率と速度を実現する使用要件。ジレンマは、レイヤー 2 の信頼モデルには、分散化と検閲への抵抗の目的を無効にする中間中央オペレーターが存在するか、複数のインセンティブ オペレーターが存在するかのいずれかである (つまり、Polygon は Tendermint で構築され、複数のバリデータ上で実行されます。Matter Labs の目標はネットワークです)これは、独自のトークン (MATIC など) を持つ別の分散型ブロックチェーンに似ており、最終的にはそのレイヤー 1 と競合します。したがって、これらのシングルチェーン アーキテクチャは、参加するユーザーが増えるにつれて、同じトランザクション コストの問題に悩まされることになります。
モジュール式ブロックチェーン設計
エンドゲームエンドゲーム")。実際、この戦略は、ブロックチェーンがデータの可用性や実行を他のブロックチェーンにアウトソーシングできる、新たなモジュラー型ブロックチェーン設計に適しています。この戦略の一般的なモデルは Celestia と EigenLayr によって開発されました。さらに、イーサリアムの新しい戦略は、Polkadot や Avalanche ですでに使用されている共有セキュリティ モデルに似ています。
一方、Cosmos、Polkadot、Avalanche はすべて、EVM 互換チェーンの少なくとも 1 つにイーサリアムへのブリッジがあるため、同じ「レイヤー 2」バケットに配置されることがあり、これらのプロジェクトは多くの場合、自分自身をレイヤーと呼びます。 0 、相互接続されたレイヤー 1 ブロックチェーンを構築するためのインフラストラクチャを提供するためです。
Cosmos、Polkadot、Avalanche
Cosmos、Polkadot、Avalanche は、非同期異種ネットワーク モデルを通じて水平方向に拡張するように設計されており、アプリケーション固有のブロックチェーンには個別の仮想マシンがあり、必要に応じて他のチェーンと相互運用できます。これらのインフラストラクチャ プラットフォームは、独自のカスタム ブロックチェーンを構築する機能を提供し、分散型アプリケーションと資産のためのより広い設計スペースを可能にします。一連のスマート コントラクトではなくソブリン チェーンとしてプロジェクトを実行すると、次の 3 つの基本的な利点があります。
パフォーマンスの分離: チェーンを他のチェーンから分離すると、ユーザー エクスペリエンスがネットワーク上の関連性のない高いアクティビティの影響を受けなくなり、パフォーマンスが向上し、必要に応じて他のチェーンにブリッジすることができます。
予測可能でカスタマイズ可能な料金: ユーザーの制御が及ばないパーミッションレス ネットワーク上で料金を共有します。一部のアプリケーションがネットワーク上で活発に活動すると、アプリケーションの任意の料金が増加する可能性があります。カスタム料金体系を使用すると、料金を予測可能にし、アプリケーションとそのユーザー間のインフラストラクチャを排除できます。アプリケーション固有のチェーンを使用するために、ATOM、DOT、または AVAX は必要ありません。主流の導入には、ユーザーにインフラストラクチャ トークンの使用を強制せずに料金を請求することが重要です。
カスタマイズ可能なバリデータ: チェーンをドメイン固有のニーズに集中させるためのカスタム バリデータ ルールと要件。チェーンのバリデーターは、特定の管轄区域 (EU の GDPR など) に準拠している場合や、高性能ハードウェア要件を備えている場合、またはバリデーターとしての特定の認定を取得している場合があります。
これらの次世代ネットワークにはイーサリアムへのブリッジもあり、間もなくビットコインへのブリッジもあり、ブロックチェーンのインターネットのビジョンを完全に実現するために相互にブリッジを開発中です。
コンセンサスメカニズム
コンセンサスメカニズム
マシンのオープン ネットワーク全体でのアプリケーション状態の安全かつ一貫したレプリケーションは、コンセンサス メカニズムを通じて実現されます。その際、ネットワークは、不完全な情報や悪意のあるアクターの存在にもかかわらず、フォールト トレランスと効率的なコンセンサスを維持する必要があります (ビザンチン フォールト トレランス)。 Cosmos と Polkadot で使用される Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) では、ネットワークが絶対的な確実性を持って決定に同意できるように、参加しているすべてのノードが相互に通信する必要があります。待ち時間が短く、ファイナリティも速いですが、検証作業が増加するにつれて各検証ノードの負荷が指数関数的に増大するため、グローバル オープン ネットワーク内の多くの参加者に対応することはできません。ビットコインは、確率的な確実性と極めて低いエラー率を可能にする最長チェーンのコンセンサスメカニズム (サトシ・ナカモト・コンセンサス) を導入しました。これにより、長期にわたって堅牢でスケーラブルなネットワークを構築できますが、非常に時間がかかります。
2019 年 3 月に開始されたメインネットである Cosmos は、Tendermint PBFT コンセンサスを使用し、高速なファイナリティを提供します。ただし、すべてのノードは相互に通信する必要があるため、メッセージングの複雑さが 2 次になり、一度に 1 つのブロックを完了できます。
2020 年 5 月に開始されたメインネットである Polkadot は、コンセンサス方式でブロックの生成とファイナライズを分離します。BABE (Ouroboros Praos の亜種) が候補ブロックを書き込み、GRANDPA (PBFT の亜種) がそれらをバッチでファイナライズします。このハイブリッド コンセンサスにより、二次メッセージングの複雑さがある程度最適化されます。
Avalanche メインネットは 2020 年 9 月に稼働し、Avalanche コンセンサスを使用しました。これは、バリデーター ノード (スノーボール) 間で繰り返される投票サブサンプリングと、線形チェーンの代わりに投票を渡すことを組み合わせた独自のメカニズムです。 Avalanche コンセンサスにはメッセージングの複雑さが一定しているため、待ち時間が短く、ネットワークに多数の参加者が参加できるようになります。これは、ナカモトコンセンサスのような確率的な最終性を持っていますが、構成可能であり、失敗率が非常に低いです。
バリデータのエントリ基準
同じエンティティが複数の ID で動作すること (Sybil 攻撃) を防止しながら、オープン ネットワークへの参加を許可するコンセンサスは、プルーフ オブ ワーク (PoW) またはプルーフ オブ ステーク (PoS) メカニズムによって処理されます。すべての新しいプロジェクトと同様に、Cosmos、Polkadot、Avalanche はすべて、エネルギー効率とより大きな設計スペースを提供できる能力のため、プルーフ・オブ・ステークを使用しています。これらのネットワークには、公平なトークン配布メカニズムのために、より軽量なプルーフ・オブ・ワーク (PoW) メカニズムを実装したプロジェクトもあります。
トランザクションの遅延
Cosmos は 6 ～ 7 秒以内にトランザクションのファイナリティを達成できます。
Polkadot 全体としては 12 ～ 60 秒以内にファイナリティを達成でき、ブロックの作成とファイナリティは分離されています。
Avalanche は 1 秒以内にトランザクションのファイナリティを達成します。ビットコインと同様に確率論的なファイナリティがあり、失敗率が非常に低いです。
計算スループット
取引コスト
取引コスト
ネットワーク全体のアクティビティが増加するにつれて、トランザクション手数料も増加します。 Cosmos、Polkadot、Avalanche は専門的なネットワークを構築しており、各チェーンはそれぞれの州の成長に基づいた独自のカスタム料金メカニズムを備えています。
各 Cosmos チェーンには、カスタマイズ可能な料金メカニズムがあります。
各 Polkadot チェーンには、カスタマイズ可能な料金メカニズムがあります。料金は重み付けシステムを使用して事前に計算されます。チェーンごとの手数料の書き込みはオプションです。
分散化の度合い
分散化の度合い
以下の数字は 2022 年 3 月 17 日時点のものです。
Cosmos ではノード間で二次的なメッセージ パッシングを行うため、参加者の数は制限されています。アクティブなバリデーターの数は、Cosmos で 150 人、IRIS で 115 人、Osmosis で 100 人です。現在、Cosmos Hub のアクティブなバリデーター セットに参加するには少なくとも 147,231 ATOM (約 130 万ドル)、委任には少なくとも 1 ATOM が必要です。誓約額の総額は約50億ドル。
Polkadot は、ノード間の二次メッセージングと限られた数の参加者を最適化します。アクティブなバリデーターの数は、Polkadot で 297 人、Kusama で 1000 人です。現在、Polkadot リレー チェーンのアクティブなバリデータ セットに参加するには少なくとも 175 万の DOT (約 3,300 万ドル)、推薦するには少なくとも 120 の DOT が必要です。誓約額の総額は約120億ドル。
Avalanche ではノード間で受け渡されるメッセージの数が一定であるため、参加者の数は無制限です。メインネットワーク内のアクティブなバリデーターの数は 1311 です。現在、メイン ネットワークのアクティブなバリデータ セットに参加するには少なくとも 2000 AVAX (約 160,000 ドル)、委任には少なくとも 25 AVAX が必要です。誓約額の総額は約160億ドル。
分散化は、バリデーターのステーキングと報酬集中 (ステーク加重報酬) の関数でもあり、通常はロングテール分布に従います。最も多くのステークを持つバリデーターはほとんどなく、多くのバリデーターはステークが非常に少ないです。公平なステーキング分配はブロックチェーンプラットフォームにとって依然として未解決の問題であり、各プロジェクトはさまざまな方法で公平性を達成しようとしています。たとえば、Polkadot のコアは PBFT ベースのコンセンサスであるため、アクティブなバリデーターのセットは限られている可能性がありますが、これらのアクティブなバリデーターは、Phragmén 選出方法を通じて平等に報酬を受けます。新しいコンセンサス メカニズムのおかげで、Avalanche は無制限の数のアクティブなバリデータを持つことができ、平均バリデータの重みは徐々に減少し、分散化のレベルが向上しています。
クロスチェーンネットワークトポロジー
以下の数字は 2022 年 3 月 17 日時点のものです。
Cosmos では、独自のバリデーターのセットを備えたチェーンの分散ネットワークが可能です。これらのチェーン間の相互運用性は、ブロックチェーン間通信 (IBC) ブリッジング プロトコルを通じて実現されます。すべてのチェーンは、他のチェーンとブリッジするために IBC を実装する必要があります。現在、DeFi、EVM スマートコントラクト、ソーシャルメディア、プライバシー、再生可能収量農業、ゲームなどの分野をカバーする IBC 対応チェーンが 28 あります。イーサリアム、ビットコインなどへのブリッジが開発されています。
Polkadot では、中央のリレー チェーンから接続されたチェーン (パラチェーン) へのセキュリティの階層的な継承が可能です。パラチェーンには独自のバリデーターはありません。トランザクションを収集し、リレー チェーン バリデーターの状態遷移の証明を生成するコレクター ノードがあります。パラチェーン間の相互運用性はクロスチェーン メッセージング (XCM) 形式を通じて実現され、継承されたセキュリティにより任意のデータ転送が可能です。現在、10のパラチェーンは、DeFi、EVMスマートコントラクト、ソーシャルメディア、プライバシー、ゲームなど、異なる重点方向を持っています。イーサリアム、ビットコインなどへのブリッジが開発されています。
Avalanche を使用すると、メイン ネットワークを検証しながら、バリデータのオーバーレイ ネットワークを複数のチェーンを実行するサブネットワークとして編成できます。同じサブネット内の異なるチェーンは、ほぼ即座にアセットを相互に転送 (エクスポート/インポート) できます。サブネット間の通信、つまりサブネット内のチェーンがそのサブネット内の別のチェーンと通信する場合、現在、ブリッジ経由で処理されます (EVM チェーンの ChainBridge-Solidity コントラクトを使用)。実際、他のサブネットと重複するバリデータを持つサブネットが多いほど、相互に通信できるセキュリティ保証が高くなります。これは、交差するバリデーターが両方のサブネットで共通の利害関係を持つためです。バリデーターのグループが 1 つのサブネットで悪意のある動作をした場合、メイン ネットワークや他のサブネットのステークを検証する危険も生じます。サブネット間の直接的な相互運用性アプローチは発表されていませんが、Avalanche プライマリ ネットワーク自体がすべてのサブネット間の仲介者として機能することは驚くべきことではありません。現在、オンラインには 3 つのメインネット チェーンがあります。転送用の X チェーン、ステーキング用の P チェーン、EVM スマート コントラクト用の C チェーンです。他のチェーンとサブネットワークがエコシステム内に構築されています。また、他のプラットフォームと同様に、Avalanche-Ethereum ブリッジがあります。これは信頼できるフェデレーションを通じて機能し、現在存在する 60 の Ethereum ブリッジの中で最も使用されているものの 1 つです。
ガバナンス
ガバナンス
Cosmos には、コンセンサスパラメータを変更し、資金を調整するためのオンチェーンメカニズムがあります。
Polkadot のランタイム ロジック全体は Web アセンブリ (WASM) バイナリとしてオンチェーンに保存され、フォークレスのランタイム アップグレードが可能です。つまり、開発者や検証者に依存するのではなく、住民投票の結果に基づいて自律的に意思決定が行われます。ガバナンス モジュールには、トークン重み付け投票、回転委員会、時間ロックされたトークン投票、および適応型クォーラム バイアス メカニズムが含まれます。
Avalanche の特定のパラメータは、オンチェーン投票を通じてアップグレードできます。独自のコンセンサスに基づく拡張ガバナンスメカニズムが開発されています。
開発性
すべてのブロックチェーンの中核には、データベース、P2P ネットワーク、コンセンサス メカニズム、トランザクション処理メカニズム、および状態遷移機能 (ランタイムまたは仮想マシン) のコンポーネントがあります。 Cosmos、Polkadot、および Avalanche はこれらのコア コンポーネントを提供し、開発者がカスタム状態遷移関数を構築できるようにします。
Cosmos は Cosmos SDK と Tendermint ミドルウェアを提供し、トランザクションを任意の言語でプログラムできるようにします。独自の仮想マシンを構築し、独自のバリデータ コミュニティを成長させることができます。チェーンを稼働させるには、バリデーター コミュニティを一から構築し、既存のチェーンからバリデーター コミュニティを引き付ける必要があります。 EVM 互換チェーン (Ethermint または CosmWasm) にスマート コントラクトをデプロイすることもできます。
Polkadot は、Wasm ベースのメタプロトコルと Substrate 開発キットを提供します。アカウント、アセット、ガバナンス、EVM、カスタム モジュールの構築などの提供されたモジュールを使用して、独自の仮想マシンを開発できます。また、オンチェーン スケジューリング、オフチェーン ワーカー、手数料無料のトランザクションといった Substrate の無料実行モデルのメリットも得られます。パラチェーン オークションでスロットを獲得すると、チェーンがライブになり、リレー チェーンの継承されたセキュリティが提供されます。あるいは、独自のバリデーター コミュニティを成長させることもできます。 EVM 互換チェーン (Moonbeam、Acala) にスマート コントラクトをデプロイしたり、Ink スマート コントラクトを使用したりすることもできます。
Avalanche は、Avalanche Virtual Machine (AVM) を提供します。これにより、インスタンスのクローンを作成してカスタマイズしたり、独自の仮想マシンとして新しいインスタンスを構築したりできます (VM 開発用のモジュール式 SDK はまだリリースされていません)。チェーンを稼働させるには、サブネットを起動し、メイン ネットワークをすでに検証しているバリデーターを引き付けてチェーンを実行する必要があります。カスタム EVM チェーンを開始するために使用できるサブネット EVM コードがあります。 EVM 互換の C チェーンにスマート コントラクトをデプロイできます。
異種ブロックチェーン ネットワーク トポロジ
専用ブロックチェーンの非同期ネットワークを介して Web スケールのユーザー アクティビティをホストすることは、同じ仮想マシン (つまり、新しいバージョンのイーサリアム) のインスタンスを実行するブロックチェーン ネットワークよりも優れています。このセクションでは、Cosmos、Polkadot、Avalanche のブロックチェーン ネットワークとチェーン間通信がどのように構成されているかについて詳しく説明します。
コスモスの生態系
Cosmos エコシステムには分散ネットワーク トポロジがあり、さまざまな目的に応じたさまざまなブロックチェーンが独自のバリデーター セットを持ち、これらのチェーンは必要に応じてブリッジを介して相互に通信します。このトポロジは、最も安全性の低いチェーンがそのセキュリティを決定するという事実で批判されています (最も安全性の高いチェーンが最も安全性の低いチェーンから資産を受け取ると、安全性が低くなります)。ただし、エコシステム全体の存続には単一チェーンのセキュリティが重要ではないため、ネットワーク全体の回復力も高まります。しかし、Cosmos エコシステムは、他のチェーンを接続するほぼすべてのブロックチェーンとどう違うのでしょうか? Cosmos は、Binance DEX、Oasis、Terra、Nym などのプロジェクトが Tendermint を使用して独自のアプリケーション固有のブロックチェーンを開発および起動できるようにする「制約なし」ポリシーを採用しています。
インターチェーン コミュニケーション (IBC) プロトコルは、Cosmos エコシステム内のブロックチェーンを接続します (ゾーン マップ上の 28 の相互接続されたチェーンを参照)。チェーンが IBC プロトコルを実装すると、チェーンが相互接続され、Cosmos エコシステム全体の流動性が高まります。 IBC は、ブロックチェーン ブリッジの仕組みをほぼ踏襲しています。あるチェーンから別のチェーンにアセットを送信する場合、i) ソース チェーンにアセットをロックし、ii) チェーンを監視しているサードパーティ (おそらくフェデレーテッド リレーラー) がレシートを受け取り、ターゲット チェーンに配信します。iii)受信チェーンは受信を検証し、ソース チェーン内のアセットの表現を提供します。 Cosmos エコシステムでは、IBC を実装しているチェーンには Tendermint ライト クライアント バリデーターがあり、通信でこれらのレシートを使用および検証できます。さらに、IBC はさまざまなブロックチェーン アーキテクチャで実装できる一般的なプロトコルです (Substrate には IBC 実装があります)。さらに、新しい IBC バージョンには共有セキュリティ スキームが含まれます (詳細については、Billy Rennekamps の記事を参照してください)。スピーチ）。
Polkadot 継承セキュリティ トポロジ
Polkadot には階層的に継承されたセキュリティ トポロジがあり、パラレル チェーン (パラチェーン) 間の任意のデータ通信に適していますが、これらのパラチェーンは中央のリレー チェーンからのセキュリティのリースに依存しています。 Polkadot パラチェーンではバリデーターのコミュニティを構築する必要はありませんが、代わりにリレー チェーンからセキュリティをリースします。彼らは、オークションでスロット (合計約 100 スロット) を獲得し、Polkadot の DOT トークンをロックアップすることでこれを行います (DOT にクラウドファンディングを行いました)。これらのドメイン固有のパラチェーンがコレクション ノードを通じてリレー チェーンに接続および同期されると、その機能がすぐに使用可能になります。このメカニズムに対する批判の 1 つは、異なるチェーンは同じレベルのセキュリティを必要としない可能性があり、さらに、単一のチェーンがエコシステムの存続にとって重要であるべきではないということです。今日、Polkadot の物語はバリデーターのないパラチェーンのアイデアを広めていますが、Substrate を使用してブロックチェーンを起動し、中央のリレーチェーンに依存せずにバリデーターのコミュニティを成長させることができます (複合ゲートウェイを参照)。さらに、パラチェーンは独自のバリデーターのコミュニティを成長させ、リース期間の終了時に DOT 資金のロックを解除し、クロスチェーン通信が必要な場合にブリッジを使用できます。さらに、Polkadot エコシステム全体に利益をもたらす複数のリレー チェーンが存在する可能性があります。継承セキュリティによるクロスチェーン通信のサポートは、パラチェーン間のブリッジを使用するよりも効率的であるため、階層トポロジは存続する可能性があります。
Polkadot は、パラチェーン間の通信だけでなく、異なるスマート コントラクト、ブリッジ、基板トレイ間の通信にも共通のフォーマットであるクロスコンセンサス メッセージ フォーマット (XCM) を開発しました。 XCM は、垂直メッセージング (VMP) およびクロスチェーン メッセージング (XCMP) と連携して動作します。これにより、リレー チェーンからパラチェーンへのメッセージ交換、およびその逆のメッセージ交換が可能になり、パラチェーンが同じリレー チェーン上の他のパラチェーンとメッセージを交換できるようになります。 XCM のメッセージは、Cross Consensus Virtual Machine (XCVM) 上で実行されるプログラムです (Gavin Wood の記事シリーズを参照)。ネットワークをプログラミングし、構成可能なインターチェーン アプリケーションを構築するためのこの抽象化は、他の異種ブロックチェーン ネットワークにも使用できます。
パラチェーンコミュニティが成長するにつれて、セキュリティ保証を他のチェーンに貸し出すリレーチェーンになるために、独自のバリデータセットを持ちたいと思うかもしれません。ネストされたセキュリティ共有メカニズムは複雑になる可能性がありますが、すべての子パラチェーンは共通のファイナリティ保証を共有し、1 秒あたりの状態遷移の合計数が増加し、Polkadot ネットワーク全体の合計計算スループットが拡大します。
Avalanche のオーバーレイ ネットワーク トポロジ
Avalanche には重複するネットワーク トポロジがあります。すべての Avalanche バリデーター ノードは、他のサブネットを保護しながらメイン ネットワークを保護する必要があります。バリデーターのグループがサブネットワークを形成します。 1 つのサブネットは複数のブロックチェーンを検証できますが、各ブロックチェーンは 1 つのサブネットのみによって検証されます。言い換えれば、バリデーター ノードは多くのサブネットワークのメンバーである可能性があります。新しいチェーンを立ち上げるときは、すでにメインネットワークや場合によっては他のチェーンを実行しているバリデーターのサブネットを引き付けるためのインセンティブを提供する必要があります。チェーンが新しいバリデーターを引き付けている場合、それらのバリデーターはチェーンを実行するサブネットだけでなくメインネットワークも実行できる必要があります。全体として、サブネットワーク アーキテクチャは、新しい Avalanche コンセンサス メカニズムから派生したバリデータの重複ネットワーク (上の図を参照) をサポートします。 Avalanche コンセンサスは検証ノード間でサブサンプリングを繰り返すため、すべてのノードが相互に通信する必要はなく、ノードの小さなサブセットが必要になります。その結果、ネットワーク内でのメッセージ受け渡しの複雑さが軽減されます。したがって、ネットワークが数千のバリデータに拡大しても、各ノードの帯域幅と処理能力の要件は変わりません。したがって、Avalanche 上に構築されたチェーンは、各チェーンの参加が無制限であるため、バリデータへの参加という点で Polkadot や Cosmos よりも包括的です。バリデーターが実行できるチェーンの数は、チェーンのランタイム/仮想マシンの設計の複雑さに依存し、まだ未解決の問題です。
応用
応用
異種ブロックチェーン ネットワーク Cosmos、Polkadot、および Avalanche は、コア インフラストラクチャのイノベーションに幅広い設計スペースを提供します。今日に至るまで、イーサリアムは暗号経済イノベーションの発祥の地です。実際、これらの新しいネットワーク上に構築しているチームは、もともとイーサリアム上に存在していたもの (分散型取引所、自動マーケットメーカー (AMM)、融資、ステーブルコイン、アグリゲーター、保険、NFT プラットフォームなど) の美化バージョンを作成しましたが、次のようなプロジェクトもあります。この新しいインフラストラクチャを活用して、新しいユースケースを見つけてください。
Cosmos ネットワーク上では、Osmosis はトランザクション プライバシー (フロントランニングを防ぐためにしきい値を使用してトランザクションを復号化する) とクロスチェーン AMM 機能を組み合わせ、他のチェーンとブリッジするための IBC を実装します。 Celestia は、ブロック データをエンコードしてライト クライアントのセキュリティを向上させます。これは、分散チェーン エコシステムにおける自律チェーンとそのさまざまなセキュリティ レベル間のチェーンの相互運用性を可能にする重要なコンポーネントです。 Regen により、暗号経済プラットフォームが再生型農業を奨励し、センサーや衛星からのデータを活用し、エコシステムを監査できるようになります。 Nym はミックスネットを有効にし、ネットワーク全体を監視できる攻撃者によるネットワーク トラフィック分析を防ぎます。 Nym は、Tendermint と Cosmwasm スマート コントラクトを使用して、ディレクトリ サービス、ノード バインディング、デリゲート ミックスネット ステーキングを制御します。 Penumbra は、プライバシーを保護するクロスチェーン ネットワーク トランザクションをサポートします。 Tendermint は、Binance DEX や Terra などの大規模プロジェクトでも使用されています。これらの独立したブロックチェーン ネットワークが IBC を通じて相互運用を開始すると、より大きな価値が解放されます。
Polkadot ネットワークでは、Acala パラチェーンは、AMM からステーブルコインへの融資までの機能を提供する DeFi ハブです。 Moonbeam は、EVM 互換のスマート コントラクト チェーンです。 Subsocial は、分散型ソーシャル ネットワーキング プラットフォームを構築しています。ロボノミクスは自律型ロボットサービスを構築しています。 Bit Country は、コミュニティ向けの仮想世界/メタバースを立ち上げるためのプラットフォームです。 Integritee と Phala は、信頼できる実行環境 (TEE) を使用して、分散型機密コンピューティングと暗号化されたデータ ストレージを可能にします。 Polkadot の開発フレームワークである Substrate も、Compound Gateway などのブロックチェーンを実行するために (パラチェーンとしてではなく) 独立して使用されます。すべてのパラチェーンは、Polkadot のクロスチェーン エコシステムと互換性があるように設計されていますが、新しいユースケースを可能にするためには、Substrate フレームワークの驚異的な構成可能性、メモリ効率、自己アップグレードするメタプロトコル ガバナンス機能を実際に活用する必要があります。
結論は
結論は
異種ブロックチェーン ネットワーク Cosmos、Polkadot、Avalanche は、ブロックチェーン インターネットを実現するための並外れたインフラストラクチャを提供します。これは、非同期異種ネットワーク モデルが効果的に機能することを示しており、ビットコインやイーサリアムよりも優れています。最終的には、毎日数百万人のアクティブ ユーザーを収容し、ユーザーの所有権と制御という Web 3 のビジョンを実現することになります。
これらの主要なアーキテクチャには独自の設計上の選択とトレードオフがあるため、これらの主要なアーキテクチャの共存は、真の分散型インターネットにとって健全です。現在のこれらの新しいインフラストラクチャの類似点と相違点を理解することは、将来のシステムを構築するのに役立ちます。このインフラストラクチャを使用するプロジェクトは、スマート コントラクト アプリケーションを超えて、独自の専門チェーンとコミュニティを備えたスケーラブルな本番品質のシステムとなり、以前は想像もできなかったユースケースを実証します。これは孤立した状態で発生する可能性があるため、流動性が特定のチェーン内で隔離されるのではなく、チェーン間で効率的に流れるようにするにはどうすればよいかという未解決の疑問がまだ残っています。チェーン全体で活動するオープンな組織は、どのようにしてマルチチェーンクジラの出現を防ぎ、富と権力の公平な分配を確保するのでしょうか?
フィードバックとレビューをくださった Sam Hart、İstem D. Akalp、Engin Erdogan、Joe Petrowski に心より感謝いたします。
