IOGの基礎研究とこれまでのカルダノの道のりまとめ
IOGリサーチのビジョン
IOGがこれまで構築してきたカルダノ・ブロックチェーンは、ピアレビューされた研究、科学的方法論、工学的ベストプラクティスに基づき構築されてきました。
IOGが2022年8月5日ツィートでこれまでカルダノを構築してきた基礎研究についてのブログをまとめたツィートを発表しています。
ツィートによれば、現在、IOGの研究ライブラリーには144本の論文がアーカイブされています。すべての研究は、カルダノを構築しているあらゆる機能やアップグレードがデプロイされる前の基礎を成すものです。
今回は、このツィートと4つのブログを紹介しつつ、Vasilアップグレードを直前に控えたカルダノのこれまでの研究と開発の道のりについてまとめておきます。
また、IOGは、今後数か月内に、台帳の最適化、スケーラビリティの向上、ガバナンスのイニシアチブに関する最新の開発や研究について解説する予定とのことです。
PoSの中核であるOuroboros：ウロボロス
IOGの最初の研究論文は、「Ouroboros」です。「A Provably Secure Proof-of-Stake Blockchain Protocol」で、学術的な査読を受け、Crypto 2017で発表されました。
IOGによれば、ウロボロスは、ブロックチェーンのプルーフ・オブ・ステーク（PoS）コンセンサスプロトコルとして、カルダノの運用の中核を成しています。
2017年以降、更なる研究により、さまざまなOuroborosプロトコルのバージョンが生まれ、Cardanoの進化をサポートするための特徴や機能が追加されています。
IOGブログ『Cardanoの基盤となる研究概要』によれば、Ouroborosの各「フレーバー」は、Cardanoの進化をサポートするために下記のような異なる特徴や機能を追加しています。
Ouroboros Classic（クラシック）を皮切りに、台帳は定期的にアップグレードされてきました。Ouroboros Classicは、連合環境（CardanoのByron開発テーマ）におけるエネルギー効率の高いステーク証明型コンセンサスプロトコルの基礎を確立した。Praos（プラオス）、Genesis（ジェネシス）、Chronos（クロノス）は、完全なパーミッションレス環境において強化されたセキュリティを確保するために設計されました。
- Ouroboros Classic： https://eprint.iacr.org/2016/889.pdf
- Ouroboros Praos： https://eprint.iacr.org/2017/573.pdf
- Ouroboros Genesis ：https://eprint.iacr.org/2018/378.pdf
- Ouroboros Chronos： https://eprint.iacr.org/2019/838.pdf
Ouroborosは、独自の技術と数学的に検証されたメカニズムと相まって、プルーフ・オブ・ステークに適応した「Nakamoto式コンセンサス」を実現しました。そしてOuroborosは、ビットコインのプルーフ・オブ・ワーク型コンセンサスに見られるような安全性と堅牢性の保証を実現しつつ、エネルギー消費の面でより高い効率性を確保しています。
Ouroborosは、ブロックを作成するために計算上複雑な問題を解決するマイナーに頼るのではなく、プルーフ・オブ・ステーク参加者は、ネットワーク上で自分が支配するステークに基づいてブロックを作成し、検証します。
IOGのチーフサイエンティストであり、エジンバラ大学のサイバーセキュリティとプライバシーの講座である Aggelos Kiayias教授は、ブログ記事「The Ouroboros path to decentralization：Ouroboros、分散化への道 」の中で、次のように語っています。
Ouroborosは、ビザンチンと合理的行動の両方の文脈で分析される分散型台帳プロトコルです。このプロトコルの特徴は、ステーク、ダイナミック・アベイラビリティ、トラストレス設定、報酬共有型インセンティブスキームといった設計要素を組み合わせていることです。
インセンティブモデル：委任とステークプール
最初のByron期のネットワークは、ブロック生成がIOGらによるノードの連合型でした。Shelley期にはノードがCardanoコミュニティによって実行され、エポック257（シェリーエポック49）、2021年4月1日午前6時43分51秒には、コミュニティによるブロック生成の100％分散化が成し遂げられました。
カルダノが連合型から完全な分散型に移行するためには、適切なアカウント管理（ステーク委任の手法を可能にするため）と参加へのインセンティブ付与のための手段を提供することが不可欠でした。
2020年に発表されたこの論文「Account Management in Proof of Stake Ledgers」では、ネットワーク保守活動へのステークホルダーの参加を最大化する方法を探っています。
一般的に、プルーフ・オブ・ステーク・ブロックチェーンは、その性質上、ステークホルダーの積極的な参加に依存しています。ステークホルダーは、ネットワークトランザクションを検証し、新しいブロックを生成するために、常にオンラインである必要があります。
しかし、すべてのステークホルダーが常にオンラインである能力や希望を持っているわけではありません。このような状況でもシステムが堅牢で安全であることを保証するためには、さまざまなタイプのステークホルダーの参加を可能にすることが重要でした。
『ステーク委任』はこの問題に対処し、ユーザーが自分のステークを他の参加者に委任することでネットワーク活動に参加できるようにするものです。この論文では、委任の手法を数学的に分析・定義し、安全な支払いを処理するためのコアウォレットの特性も実装しています。
同じく2020年に発表された論文「Reward Sharing Schemes for Stake Pools」では、ステークホルダーの活動に対してインセンティブを与える仕組みが紹介されています。
ステークプールのパワーは、委任されたステークが蓄積されることで生まれます。ネットワークの検証活動が1つのプールに独占されるのを避けるため、ネットワーク参加者が多くの異なるプールに委任するようインセンティブを与えることが不可欠です。
報酬分配スキームは、取引検証やブロック生成などの活動に対してステーク・プール・オペレーター（SPO）や委任者に適切なインセンティブを与える手段を記述しています。本研究では、提案する報酬の仕組みがネットワークを望ましい分散化のレベルへと導き、特にシビル攻撃からの保護を提供することを示しています。
これは、いわゆる「出資メカニズム」によって実現されており、単一の現実世界のエンティティによって制御される複数のステークプールの形成を大幅に抑制しています。
カルダノのインセンティブモデルは、合理的な参加者がプロトコルに従うことで利益を得るエコシステムを確立し、それによってカルダノ・ブロックチェーンの安全かつ効率的な運用を可能にしました。その結果、暗号技術とゲーム理論的な報酬メカニズムによって保護された、確実に動作する分散型台帳が誕生したのです。
これはすべて、暗号技術とゲーム理論的な報酬メカニズムによって保護された、信頼性の高い分散型台帳に帰結します。
Cardanoのインセンティブモデルは、理性的な参加者がプロトコルに従うことによって利益を得ることで、Cardanoブロックチェーンの安全で効率的な稼働を可能にするようなエコシステムを確立しました。その結果、暗号化技術とゲーム理論の報酬メカニズムに保護された、動作の安定した分散型台帳が実現します。
Cardanoにおけるスマートコントラクトのサポート
IOGブログ『研究概要その2：カルダノでスマートコントラクトのサポートを可能にした研究の概要』では、革新的なEUTXOモデルの研究と、それがより効率的なスマートコントラクトをどのように促進するかについて書いています。
EUTXO
ビットコインのUTXO会計モデルを構築するために、IOGの研究者は下記の2つの重要な論文を書きました。
『The Extended UTXO Model ：拡張UTXOモデル』
『Native Custom Tokens in the Extended UTXO Model ：拡張UTXOモデルにおけるネイティブカスタムトークン』
これらの論文は、Cardanoに実装されたEUTXOモデルについて完全に説明しています。UTXOのセキュリティとスケーラビリティにスマートコントラクトの表現力を追加したモデルです。
ビットコインとイーサリアムは、ブロックチェーンの中でも最も重要かつ人気のあるブロックチェーンです。この二つは、ユーザーの資金の分布と所有を追跡するために、2つのかなり異なる台帳会計モデルが使用されています。このモデルとは、ビットコインの未使用トランザクションアウトプット（UTXO）モデルと、イーサリアムやその他のブロックチェーンで採用されているアカウントベースモデルです。
ビットコインのUTXOモデルは金融活動の中核におけるセキュリティを保証します。イーサリアムは、より表現の豊かなスマートコントラクトを提供するという明確な意図のもとに、アカウントベースモデルを選択しました。
IOGの研究者は、ビットコインのUTXOモデルのセマンティックの単純性を保ちながら、イーサリアムのスマートコントラクトの表現力を持つことを可能にできるかという課題への対応として、「The Extended UTXO Model（拡張UTXOモデル）」と「Native Custom Tokens in the Extended UTXO Model（拡張UTXOモデルにおけるネイティブカスタムトークン）」という解決策に辿り着きました。2020年に公開された両論文は、カルダノに実装されているEUTXOモデルを詳細に説明しています。
IOGブログによれば、ラムダ研究者にしてInput Output Global, Inc.のPlutusアーキテクトであるManuel Chakravartyは次のように語っています。
ビットコインによって実績が試されたUTXO台帳モデルは、安全性とスケーラビリティにとってのゴールドスタンダードです。私たちは、イーサリアムが開発したスマートコントラクトの表現レベルを得ながらも、UTXOの比類なき安全性とスケーラビリティを維持するために、拡張UTXO（EUTXO）モデルを生み出しました。単純に、双方の最良の部分を取り入れたかったのです。
「拡張UTXOモデル」の研究論文では、コントラクトのステータスを継続的に維持し、トランザクションのシーケンス全体を通じて同じコントラクトコードを使用するEUTXOの能力を提示しています。EUTXOモデルが持つもう1つの強力な特徴は、有効なトランザクションに必要な手数料が、送信前に正確に予測できることです。これは、EUTXOモデルの決定的設計で実現された固有の特徴であり、アカウントベースモデルにはありません。
Plutus
IOGは、ACM SIGPLAN International Conference on Functional Programming（ICFP’19：関数プログラミングの国際会議） で、Manuel Chakravartyは関数型ブロックチェーンについて語り、特にスマートコントラクトへの関数型アプローチとしてPlutusを提示しました。
Plutusは関数型プログラミング言語であるHaskellの堅牢な数学的基盤の上に構築されました。Plutusは、スマートコントラクト用のプログラミングプラットフォームであり、スマートコントラクトを作成するためのHaskellライブラリー、HaskellからPlutus Coreオンチェーンコードへのコンパイラー、そして、開発を補助するさまざまなツールといった要素を含んでいます。
ほとんどのブロックチェーンプログラミングプラットフォームはイーサリアムのSolidityのようにカスタム言語に依存しています。
PlutusはHaskell言語をもとに構築されています。Haskellを選択することにより、IOGの研究チームとエンジニアリングチームは、高保証ソフトウェアのための実績が確立された既存のHaskellインフラ、ライブラリー、ツールを再利用することが可能となりました。Haskellは、望ましいセキュリティレベルに達するために、非形式論理、テスト、形式手法の使用を単純化しながら、簡素で再利用可能なコードを提供します。コードの正しさにおけるもっとも厳格な論理形式としての形式手法は、高価値のスマートコントラクトにとって特に重要であり、関数型プログラミングパラダイムによって十分にサポートされています。
PlutusがCardano スマートコントラクト のためのダイナミックで拡張性のあるプログラミング環境となりました。
Marlowe
Plutusがスマートコントラクト用の関数型プログラミング言語である一方、Marloweは、プログラミングに関する深い知識を必要とせずに、低コストのスマートコントラクトを視覚的に構築、実行できるウェブベースのプラットフォームです。これで、プログラマー以外の人々に、金融取引のための、シンプルで最適化されたコントラクトを実行するための幅広いユースケースが開かれます。
Marloweを紹介した最初の研究論文「Marlowe: financial contracts on blockchain（マーロウ：ブロックチェーンの金融コントラクト）は、2018年に発表されました。この論文は、金融契約の実行を対象としたドメイン専用言語の設計を検討しています。Marloweの実行可能なセマンティクスをHaskellで示し、実際のMarloweの事例を挙げ、ユーザーがMarloweコントラクトのシミュレーションをブラウザーで実行できるツールを説明しています。
その後、2020年に、IOGの研究チームは論文「Efficient static analysis of Marlowe contract（Marloweコントラクトの効率的な静的解析）」を発表。ここでは、Marloweコントラクトの静的解析を最適化する取り組みの概要が提示されました。続く「Marlowe: implementing and analysing financial contracts on blockchain（Marlowe：ブロックチェーンにおける金融契約の実装と分析）」では、カルダノのMarlowe実装と、ウェブベースの開発およびシミュレーション環境であるMarlowe Playgroundを説明しています。この論文ではまた、Marloweコントラクトは実行前に徹底した分析が可能であり、それゆえ契約の当事者に強力な保証を提供することができることが示されています。
Marloweはすでに、スマートコントラクトの作成プロセスを開発、シミュレーション、テストできるブラウザーベースのサンドボックス環境Marlowe Playgroundで試用できます。IOGは現在Marloweテストネットの立ち上げを準備中であり、Marloweパイオニアプログラムを活用してMarlowe製品スイート全般に関するフィードバックとユースケースを収集する予定です。先般、Marlowe CLIツールが配信され、ユーザーはコマンドラインインターフェイスを使用してトランザクションを送信したり、Marloweコントラクトを操作したりすることが可能になりました。メインネットで展開されるようになれば、MarloweコントラクトによってDeFi機能の幅が広がります。
マルチアセット、Babel fees、ステーブルコイン
IOGブログ『研究概要その3：トークン、ステーブルコイン、そして手数料』では、IOGのカルダノマルチアセット、ステーブル・コイン、取引手数料、バベルフィーに関する調査研究を掲載しています。
マルチアセット対応
IOGのブログ『研究概要その3：トークン、ステーブルコイン、そして手数料』によれば、カルダノでは、他のブロックチェーンと比較して、シンプルかつ効率的＆低コストで独自のトークンを作成することがか可能です。これは、ミンティングポリシーによって、幅広いユーザー定義のトークンを作成する方法を考え出すために行われた研究によるものです。
イーサリアムは、さまざまなユーザー定義のアセット（トークン）を作成する機能を提供することで知られていますが、イーサリアムのトークン標準は台帳で直接サポートされておらず、カスタムコードの繰り返しが必要です。
トークン・コードはシステム自体の一部ではなく、複製され適応されるため、複雑さ、余分なコスト、非効率のレイヤーが追加されることになります。このため、人為的なミスが発生する可能性があり、バグが発生した場合には金銭的な損失につながる可能性があります。
研究論文「UTXOma: UTXOma: UTXO with Multi-Asset Support」は、IOGの科学者が執筆し、ISoLA 2020カンファレンスで発表されました。この論文では、ミンティングポリシーと呼ばれる契約スクリプトを使用した、幅広いユーザー定義のトークンの作成について研究しています。
この論文では、BitcoinスタイルのUTXO台帳に基づく、ユーザー定義資産作成の代替設計を探求しています。UTXOモデルの拡張を提案し、単一の暗号通貨の会計構造を、トークンバンドルというユーザー定義のネイティブトークンの無制限数を管理する新しい構造に置き換えます。
この新しいモデルでは、トークンの作成は、ビットコインのバリデータスクリプトと同様に、計算の表現力が制限されたドメイン固有の言語を使用するミンティングポリシースクリプトによって制御されています。これはビットコインのセキュリティに有利であり、カスタムアセットの作成と転送に対する軽量かつ低コストのアプローチにつながります。
論文「Extended UTXO ModelにおけるNative Custom Tokens」は、ネイティブなユーザー定義トークンによるEUTXOモデルの一般化を提案しています。この論文では、EUTXOモデルが提案するUTXO台帳をベースに、UTXOmaのネイティブトークンと表現力豊かなスマートコントラクトの相乗効果を探っています。この結果、より表現力豊かな鋳造ポリシーと、ステートマシンに基づく多用途な契約のマルチアセットEUTXO台帳への直接マッピングが実現します。この論文は、このマッピングの正しさを正式に確立しています。
Djed
カスタムトークンの他に、IOGはCardano上でのステーブルコインの実装に関する研究を実施しました。その「Djed: A Formally Verified Crypto-Backed Pegged Algorithmic Stablecoin」論文は2021年に発表されました。
この論文では、アルゴリズム設計に基づくステーブルコインの契約を紹介し、スマートコントラクトを利用して価格の安定を図っています。これは、分散型金融（DeFi）環境にとって非常に有用な機能です。Djedは自律的な銀行として機能します。ベースコインの予備を維持しながら、ステイブルコインとリザーブコインを鋳造し、燃やすのです。ステーブルコインを売買し、予備コインを使用し、手数料を徴収し、予備コインに蓄積することで、ステーブルコインの目標価格への固定を維持するアルゴリズム型のステーブルコインです。
Djed は現在 COTI によって実装されています。
Djedは現在、以下のCOTInetwork会社によって実装されています。
Babel fees
IOGブログによれば、CardanoのEUTXOモデルでは、Babel feesという、Cardano上でADA以外のコインで取引手数料を支払えるようにする仕組みが使えるようになるとのことです。
CardanoのマルチアセットEUTXOモデルの利点は、別の研究の道を開き、「Babel fees」につながりました。Babel feesは、Cardano上でADA以外のコインで取引手数料を支払うことを可能にする仕組みです。この論文は、6月に開催されたACNS2022に採択されています。
ブロックチェーンの取引は、その実行に手数料が必要です。ネットワークのセキュリティを確保するために、手数料は通常、例えばCardano上のADAのように、選択したブロックチェーンにネイティブな通貨で支払わなければなりません。しかし、ユーザーが保有する他の価値あるトークンで手数料を支払えるようにすれば、利用の利便性が向上し、相互運用性にも有利になります。IOGのバベルフィーに関する論文での研究は、これがどのように可能かを説明しています。
EUTXOモデルやカスタムネイティブアセットなど、Cardanoのいくつかの革新的な機能が一体となって、Babel feesを可能にしています。Cardanoのマルチアセットサポートにより、台帳上でネイティブとして扱われるトークンを作成することができます。つまり、新しいユーザー定義のトークンは、十分な数のユーザーが価値を認めさえすれば、カルダノの主要通貨であるADAと同様に、取引手数料の支払いに利用することができるのです。
IOGのLambdaサイエンティスト兼PlutusアーキテクトであるManuel Chakravartyは言います。
カルダノは、コミュニティがPlutusを使って自ら作成した新しいカスタム・トークンの周りに、特別な関心を持つコミュニティを形成することを奨励しています。このようなコミュニティのメンバーは、ADAをあまり保有せずに、カスタムトークンで十分な流動性を持つことができます。このようなコミュニティをサポートするために、我々は、彼ら自身のトークンを使ってネットワークの使用料を支払えるようにしたいと考えています。
そこで、ユーザーがADA以外のトークンで取引手数料を支払いたい場合、カスタムトークンを提供するバベル手数料取引によってそのような申し出を行うことができますが、ADAの負債が発生します。このトランザクションを検証したブロックプロデューサーは、このオファーを受け入れ、ADAとオファーされたトークンの間で事前に告知された為替レートでのスポットトレードを設定することができるます。ブロック・プロデューサーは2つ目の取引を行い、ADAの手数料を負担し、交換にオファーされたトークンを受け取ります。台帳のルールを適切に拡張することで、負債を伴う取引とそのマッチング取引は、グループとして台帳に登録されるようになる。この仕組みの優れた点は、ユーザーがADAを賭けることで、通常通りアダで賭け金報酬が支払われることです。
Manuel Chakravartyはこう付け加えます。
バベルフィーをCardanoに実装するための次のステップは、研究論文を基にCardano Improvement Proposal (CIP)を書くことです。最初のバージョンが完成次第、これをコミュニティに提示して議論してもらう予定です。
2020～2021年にCardanoにマルチアセットとスマートコントラクトのサポートが導入され、この台帳は無数の分散型アプリケーション（DApps）を作成するための機能環境となった。現在、1000を超えるプロジェクトがCardano上で構築されており、IOGの研究開発は、Cardanoのスケーリングと着実な最適化に注力しています。そこで、次回のブログでは、Cardanoのスケーラビリティと相互運用性を推進する研究について、より詳しく振り返ってみたいと思います。
カルダノのスケーラビリティ
研究シリーズの最後となる4つ目はのIOGブログ『研究概要その4：Cardanoのスケーラビリティを支える研究の分析』は、ブロックチェーンをスケールさせるさまざまな方法について書かれた論文を掘り下げています。
ブログによれば、スケーラビリティは、ブロックチェーンネットワークが拡大するユーザーベースをサポートし、スループットを犠牲にすることなく成長を確保するために不可欠です。
そして、ブロックチェーンのスケーリングには、通常、あらゆる状況やプロジェクトに適した多様なソリューションを組み合わせたアプローチが必要で、例えば、以下のようなものがあります。
- レイヤー1のソリューション：メインチェーンのプロトコルに直接適用されるアップグレード。
- レイヤー2ソリューション：メインチェーンのパフォーマンスを向上させる追加チェーン（サイドチェーン）またはレイヤー2ソリューション（ZKロールアップ）。
レイヤ1スケーラビリティ・ソリューション
IOGブログによれば、パイプラインとインプットエンドーザーは、2022年から2023年にかけてカルダノに実装される予定の2つのオンチェーンソリューションであると説明しています。
パイプラインについて行われた研究の詳細を記した論文はまだ公開されていませんが、パイプラインの特性や導入の根拠を次のように紹介しています。
Ouroborosにおけるパイプライン化
ブログではパイプラインとは何かを理解するために、まずブロックプロパゲーションという言葉を定義しています。ブロックプロパゲーションとは、ブロックを生成するノードが新しいブロックの情報をネットワーク上に配信することを意味します。
パイプラインは、ブロックの伝搬時間を改善します。目標は、ブロックが5秒以内にピアに伝搬されることです。パイプラインは、ブロックの受信を下流のピアに事前に通知する機能をノードに与え、ピアが新しいブロック本体を事前にフェッチできるようにすることで、これを可能にします。
この研究では、ブロック本体を完全に検証する前に伝搬させるというアイデアを提示しています。これにより、ブロック伝搬のクリティカルパスからブロック本体の検証作業を取り除き、検証作業に費やした時間を、ネットワーク内の次のピアへのブロック送信にオーバーラップさせることが可能になります。これにより、ブロック伝搬時間が短縮され、さらにブロックサイズの拡大やPlutusの改善などが可能になります。その結果、ブロックが大きくなればなるほど、より多くのトランザクションとPlutusスクリプトを運ぶことができ、ブロックチェーンのスループットにも影響します。これらのアップグレードは、Vasilハードフォークイベント中にCardanoに適用される予定です。
インプットエンドーザー
インプットエンドーザーの実装もブロック伝搬時間とスループットを改善します。インプットエンドーザーは提出されたすべてのトランザクションを追跡し、これらのトランザクションを事前に構築されたブロックにバンドルする。これは、トランザクションを含むブロックとコンセンサスを達成するブロックの2つのセットがあることを意味します。コンセンサスを得たブロックは、コンセンサスが得られるのを待つことなく常にストリームされる事前構築されたブロックを参照する。これにより、ブロックの伝搬時間の一貫性が向上し、より高いトランザクションレートを実現することができます。
IOGでCardanoアーキテクチャの元ディレクターであるジョン・ウッズ氏は、次のように述べています。
パイプラインの実装は、まさに素晴らしい技術です。合成ベンチマークでは、最大40%の効率向上が見られます。2022年の需要に対応するために、カルダノがどのようにスケーリングするのか、その大きな一端を担っているのです。2023年には、ゲームチェンジャーとなるOuroboros Leios (input endorsers),の幕開けが待っている。インプットエンドーザーが今後半年間、カルダノをスケールさせていくことが予想されます。
段階的な価格設定
IOGの科学者によるもう一つの研究イニシアチブは、段階的な価格設定の実現です。現在のシステムでは、すべての取引は同じように扱われ、例えば高いガス料金を支払うことで優先順位を変えることはできません。この方法は、ネットワークのスループットがトランザクションの処理需要に匹敵している間はうまく機能します。しかし、ネットワークの使用量が増加すると、すべての取引が最終的にブロックチェーンに含まれない可能性があります。公正な取引処理を利用して、悪意のあるスパムを正当な取引に見せかけるといったサービス拒否（DoS）攻撃の可能性があるため、ネットワークの健全性をサポートするための追加措置が必要となります。
段階的な価格設定は、機敏な方法で安定したシステム性能を可能にし、特にDoS攻撃の防止に関連します。この研究では、カルダノ取引の予測可能性、公平性、コスト効率を維持しながら、ネットワークの需要拡大から発生しうる問題を緩和することを提案しています。このアプローチでは、各ブロックを（ユースケースに基づいて）3つの「ティア」に分割する、新しい取引手数料の仕組みを提唱しています。各階層は最大ブロックサイズに対して一定の割合を占め、公平、均衡、即時という異なるタイプの取引に対応するように設計されています。ネットワークが混雑していないときは、ティアはトランザクションの優先順位付けの標準的な方法をデフォルトとしています。
レイヤー2スケーラビリティ・ソリューション
ブロックチェーンネットワークは、一度に処理できるトランザクション数を拡張するために、いくつかのサイドチェーンをスピンアップしたり、ステートチャンネルを導入したり、ステークベースの閾値マルチシグネチャースキームを適用したりすることができます。
サイドチェーン
2019年に「Proof-of-Stake Sidechains」ペーパーが発表されました。この論文では、サイドチェーンシステムとは何か、そしてサイドチェーン間で資産を安全に移動させる方法について、初めて正式な定義を示しました。
IOGの科学者は、永続性と活性性という既知の取引台帳の特性を複数の台帳にまたがって保持し、新しい「ファイアウォール」セキュリティ特性で強化したセキュリティ定義を打ち出しました。これにより、各ブロックチェーンはそのサイドチェーンから保護され、壊滅的なサイドチェーン障害の影響を限定することができます。また、本論文では、プルーフ・オブ・ステーク型サイドチェーンシステムに適した、ウロボロス合意プロトコルと整合性のあるサイドチェーン構築法を提供しています。マージドステーキング、クロスチェーン認証、マルチシグネチャの利用といった技術は、悪意ある攻撃に対するサイドチェーンの耐性を確保するために提示されています。
この研究の結果、IOGはCardano EVMサイドチェーンを開発し、現在testnetでアルファ版を公開中です。Ethereumのツールやライブラリと互換性があり、開発者はCardano上でSolidityスマートコントラクト、DApps、ERC20トークンを作成し、コスト効率、スケーラビリティ、セキュリティなどのメリットを得ることができるようになる予定です。
Hydra
サイドチェーン以外にも、ネットワークのスケーラビリティを向上させるソリューションがあります。例えば、Hydraステートチャンネルです。
2021年に研究論文「Hydra: Fast Isomorphic State Channels」が発表されました。この論文では、同型のマルチパーティステートチャネルであるHydraが紹介されています。ステートチャンネルは、ブロックチェーンのスループットとレイテンシーを向上させるための魅力的なレイヤー2ソリューションです。Hydraは、レイヤー1のスマートコントラクトシステムを直接採用することで、オフチェーンのプロトコルやスマートコントラクトの開発を簡素化し、この方法でオンチェーンとオフチェーンの両方で同じコードを使用することを可能にします。EUTXOモデルを活用し、現在Cardanoに実装されているHydra Headsを進化させるための高速オフチェーンプロトコルを開発する方法を提案しています。
Mithril
最後に、より高いスケーラビリティを実現するためには、アプリケーション間のデータ同期の速度と効率を効率化することも重要です。これに対応するため、IOG研究チームは「Mithril」に関する論文を発表しています。2021年に「Stake-based Threshold Multisignatures（閾値マルチシグネチャ）」を発表しました。
ブロックチェーンの設定でより大きなスケーラビリティを実現するには、効率的なチェーン検証が不可欠です。また、これはネットワーク・バリデーターによって署名された様々なメッセージに依存します。Mithrilは、これらの参加者の数に対数的に依存する重要な操作の複雑さに対処しています。特定のメッセージを検証するのにかかる時間や、チェーン同期の検証段階でのリソース使用を考えると、Mithrilはセキュリティ機能を損なうことなく、マルチ署名の集約を高速かつ効率的に行うソリューションを提供します。
この論文では、マルチシグネチャアグリゲーションにおいて強力なセキュリティ設定を保持する方法について考察しています。その結果、Mithrilは高速、効率的、かつ安全なチェーン同期プロトコルに適用することができます。安全な投票、サイドチェーン間のデータ交換、ライトウォレット内のデータ同期に有利です。Bashoフェーズの一部であり、2022年に実装される予定です。
今後数ヶ月の間に、台帳の最適化、スケーラビリティの改善、ガバナンスの取り組みに関して行われている最新の開発および研究について、さらに反映させていく予定です。
もしこの記事が気に入っていただけましたら、SIPO、SIPO2、SIPO3への委任をどうぞよろしくお願いいたします！10ADA以上の少量からでもステーキングが可能です。
ステーキングについて知りたい方は、下記の記事をご参考ください。
ステーキング（委任）とは？
カルダノ分散型台帳システムによるステーキングの魅力とその方法：2021版
Q&A：カルダノ、ステーキングに関する基本的な説明集
ダイダロスマニュアル
ヨロイウォレット Chromeブラウザ機能拡張版マニュアル
ニュース動向 in エポック355
ADAウォレットの総数350万個到達
ADA Handle、「Cardano Explorer」と提携 ネットワークデータの把握を容易に
ADA Handleは、エンドユーザーがプラットフォーム上のデータを簡単に理解できるようにするために、Cardanoの主要なブロックチェーンエクスプローラ、Cardano Explorerと提携したことを発表。
Cardanoのオンチェーンデータが示すネットワークの成長、Distinct Minting Policiesは58Kを超える
Cardano Foundationが共有したオンチェーンデータによると、合計58,993（58.9K）のDistinct Minting policies：識別ミンティング（鋳造）ポリシーがCardanoネットワークに記録されました。これは、前月の記録から3.5%増加したことになります。
カルダノ・コスモス・エコシステム・ブリッジが始動、ネットワーク統計値が急上昇
Cardano Dailyが、現在開発中のクロスチェーンブリッジ技術の一つであるEthereumとCosmos間のスワップ、ステーキング、ブリッジを可能にするCosmos-Cardano Bridgeについてツィートしています。
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Kraken Intelligenceが発表した最近のレポートによると、Cardano（ADA）は毎日のオンチェーン転送量で16％の増加を記録しました。また、Cardano (ADA) は今年、1日あたりのアクティビティが累計で238%増加し、オンチェーン転送量の伸びでBitcoin、Ethereum、Dogecoin、Algorandを十分にアウトパフォームしています。
カルダノホエールズがADAで1億3800万ドルを獲得！面白くなりそうな理由はこれだ：Santiment
最近のSantimentのデータによると、Cardanoのサメとクジラのアドレスは、6月中旬のローカルプライストップ付近のダンプの後、8日間で$ADAで合わせて〜$138Mを蓄積しています。
これについて、Santimentは今のところ穏やかな蓄積に過ぎないが、この傾向が8月中も続けば面白くなるかもしれないとツィートしています。
ハードフォーク前のステージで盛り上げるカルダノ
最も先進的な暗号ネットワークの1つであるCardano (ADA)は、待望のハードフォークを前に、2つの重要なマイルストーンを達成しました。
