カルダノがゲームの先を行く「超高速＆低コスト・レイヤー1 」を実現する次世代プロトコルOuroboros Leios
2022年のカルダノは最強の暗号技術基盤を完成させ、2023年はその上で飛躍的な成長を遂げる
今年も残すところ最後のエポック384を残すのみとなりました。今年の暗号市場はFTXやLunaなどの不祥事に影響を受け、暗号業界を取り巻く環境が大幅に悪化し、歴史的な弱き相場に見舞われました。
にも関わらずカルダノは、2022年を通して暗号業界で最も活発に開発されてきたトップクリプトとして駆け抜けてきました。実際に年間を通してカルダノは公開されているGitHubリポジトリでの開発活動率において、他のすべてのブロックチェーン・プラットフォームを圧倒的に上回っています。
そしてカルダノの2022年は、着実かつ堅実に開発実績を積み重ねて来た結果、ついに事実上高品質で信頼を最も獲得してきた暗号プロトコルの基盤を完成させたといえます。そしてカルダノは暗号の基本原則である人類に自律した『自由と解放』をもたらすべく、止まることなく邁進し続けています。更に、この姿は暗号業界随一であるカルダノ・コミュニティの結束力をより強力にしています。
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そして来る2023年は、これまで地道に構築してきた暗号史上最強と言える基盤の上に、本格的なエコシステムの拡張、カルダノの大量採用を目指すフェーズに入ると考えられます。具体的には分散型ガバナンスの本格導入、RealFi、ステーブルコイン、Web3プラットフォームLace、サイドチェーン・エコシステム、Hydra、Mithril、Midnight、次世代プロトコルのOuroboros Leios等、多くの革新的な技術と採用に向けた戦略が登場する予定です。
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次世代プロトコルのOuroboros Leios
そうした中、カルダノの創設者であるチャールズ・ホスキンソン氏からクリスマスプレゼントとしてツィートされた、今後10年にわたるカルダノの成長を支えると言われる次世代プロトコルのOuroboros Leiosの最新動向が届けられています。
今回は、このカルダノの次世代プロトコルであるOuroboros Leiosと、そのスケーリングソリューションの中核技術となる『Input Endorsers』について、動画『Driving continued technology advancement through Input Endorsers』を参考にしながら、最新情報と今後の展望についてご紹介したいと思います。
カルダノがゲームの先を行くOuroborosの次世代プロトコルLeios
今年4月に発表された、カルダノがゲームの先を行く 「超高速＆低コストレイヤー1 」を実現するOuroboros Leiosの開発が順調に進んでいるようです。
カルダノの業界最強のプルーフ・オブ・ステークネットワークの基盤であるOuroborosの次世代プロトコルLeiosは、UTxOのポテンシャルを最大限に活用することにより、これまでの同等のセキュリティ特性を維持し達成しながら、低コストとスループットを大幅に向上させる方法として注目されています。
この次世代のカルダノプロトコルとなるOuroboros Leiosは、今後の10年間でカルダノの規模を拡大し、2023年中の最初の何らかの最初のリリース（段階的な）があるかもしれません。
このようにカルダノではVasil以降のBasho v2.0開発フェーズに突入しており、カルダノはスケーラビリティと相互運用性を高めるために、着実にアップグレードと最適化が行われています。
参考記事「2022年にどのようにCardanoをスケーリングしているか」
カルダノのスケーリング計画は、下記のようなレイヤー１によるものとレイヤー２（またはサイドチェーン）が開始されています。
- 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（Ouroboros Leios）。
- 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（Hydra、Mithril）。
現在開発中のHydraやMythrilにより、カルダノのスケーリング問題はある程度必要十分な解決の域に達すると考えられています。また、これらの技術で当面のネットワーク需要を処理できるため、現時点ではすぐにOuroboros Leiosが必要というわけではありません。しかし、暗号業界で「ゲームの先を行く 」というカルダノの戦略として、カルダノの大量採用を安全により強固に実現するための超高速＆低コスト・ソリューションとして大変期待されており、カルダノの基盤に重大な変化をもたらすメジャーアップグレードであると言われているものです。
Ouroboros Leiosのコンセプト
IOHKの論文『Ouroboros Leios: design goals and concepts 』によれば、現在のOuroborosブロックチェーン・アルゴリズムの既存の亜種（カルダノ以外にポルカドットなどの他のチェーンも採用している）は、データスループットとCPU処理スループットの両方において、達成できるトランザクションスループットが制限されています。
これは、各ノードが利用できるリソース（ネットワーク容量やCPU性能）ではなく、分散アルゴリズム内のデータ依存関係や通信依存関係の性質によって制限されていることが主な原因です。これを改善するには、新しいアルゴリズム設計が必要であり、それがOuroboros Leiosであるとしています。
さらに、この新しい設計は、サービスの優先度に対応した段階的な取引手数料や、すべてのスマートコントラクトを実行する必要性を排除することによるチェーンの高速同期など、他の有用な最新機能を取り入れる機会をも提供するということです。
この新しいOuroboros Leiosのデザインは、小さな、またはモジュール式の拡張ではなく、Ouroboros PraosとGenesisの設計を大幅に拡張したものであり、実用的な実装への変更も相当なものになるであろうとしています。
Ouroboros Leiosの中核技術であるInput Endorsers
Ouroboros Leiosの中核技術の一つであるInput Endorsersは、5年間の並列アーキテクチャの研究に基づき、トランザクションのスループットとスピードを向上させ、コスト削減と分散化の拡大を実現します。
カルダノ・コミュニティの一員であり人気ツィッターアカウントのKtorZ氏は、Ouroboros LeiosとInput Endorsersについて最新情報を投稿しており、Ouroboros Leiosは間違いなく、今後登場するL1アップグレードの中で最も有望なものであると述べています。
また、Leiosの背後にある考え方は（驚くほど）単純だとし、そのプロセスについて下記のように説明しています。
現行プロトコルの具体的な改善点の洗い出し
まず、Input Endorsersはを理解するには、前提としてカルダノは分散型システムであり、ノードは選出されたスケジュールに従ってブロックを生成することでコンセンサスを実現するということを頭に置く必要があります。
Input Endorsersはブロックチェーンにある非効率性（システムリソースが十分に活用されていない）における改善点の洗い出しを行うことから始めています。
具体的には、カルダノのブロックは20秒かけて作られます。そして20秒の間に5秒の拡散時間があれば、次の20秒を待つ15秒の時間であるアイドル・リソースがあることにあります。そこで活用できるのがこのようなアイドル・リソース（CPUの活動やネットワーク活動他）です。これをうまく効率的に消費すれば、より多くのスループットを得ることができるということになります。
KtorZ氏は、Leiosの背後にある考え方は、つまりそのアイドル状態のリソースを活用し、ブロックの生成（＝チェーン構築）をより並列化することであり、この方法はUTxOの真のパワーを活用することなのだと述べています。
Input Endorsersはどのように機能する？
Input Endorsersをもう少し具体的に説明します。
まずこれまでの20秒に一回生成されるブロックを大きく二つのタイプのコンセンサスブロックとトランザクションブロックに分離します。これによりより低コストで最適化されたコンセンサス決定とトランザクションのスケーリングが実現されることになります。
コンセンサスブロック
- Ranking blocks： true consensus、真のコンセンサス
- Endorsement blocks： high confidence agreements、高信頼性合意
トランザクションブロック
- Input blocks ：most frequent、最も頻繁にストリーミング生成される
コンセンサス・ブロックは、Ranking blocksとEndorsement blocksに更に分離されます。トランザクション・ブロックはInput blocksとなります。この３つのブロックが異なる速度で、異なる目的で生成されるようになります。
＊以前は単純にコンセンサスとトランザクションの二つのブロックに分けて説明されていました。
Ranking blocksは現在のコンセンサスブロックと似ており、順次生成され、グローバルな状態について全員が定期的に合意形成するための「チェックポイント」として機能します。
そして、Ranking blocksには、Endorsement blocksへの参照のみが含まれます。
Endorsement blocksは、チェーンが比較的高い信頼性で合意に達するための方法で、この証明書は、特定のイベントを承認しているピア（あるいはステーク）の数についてノードに知らせるものです。
ブロック生産者にとっては、ある時点において、実際にダウンロードすることなく、ネットワークのステークがどれだけある取引を承認（または、Endorsement）したかを知ることができることを意味し、これにより低コストで最適化されたコンセンサス決定が実現できることになります。
そして、トランザクション・ブロックのInput blocksは、トランザクションのバンドル（束）です。コンセンサスブロックと分離することで、20秒に一回のブロック生成を待たずに、常にストリーミングのように処理することが可能になることで、トランザクションを大幅にスケーリングすることが可能になるというものです。
更に、Input blocksは情報を含む実際のデータペイロード（送信データのうち、実際に意図されたメッセージの部分のこと）であり、これは高速で生成され、同時に検証されることを意図しています。複数のマシンに分散している場合、検証はある程度の並列処理で行われることを意味します。
KtorZ氏は、このアプローチがうまくいくのは並行処理を実現するUTxOモデルの特性であると指摘しています。更にこれは膨大な作業の塊であり、おそらくカルダノがこれまでに試みた最も野心的なアップグレードになるだろうと述べています。
早くもInput Endorsersのシミュレーションが登場
カルダノ・ブロックチェーンの研究・開発元であるInput Output Global, Inc.（IOG）主催のイベント『IO ScotFest』でプレゼンテーションされた動画『Driving continued technology advancement through Input Endorsers』では、下記のようなInput Endorsersのシミュレーション環境が披露されていました。
- 100ノード、世界規模の物理ネットワーク
- 一様なステーク分布
5ブロック/秒の生成
制約条件 - ネットワーク帯域幅と計算遅延
シミュレーションとはいえ、結果は良好で弾道通信とも呼べる超高速ネットワークが披露されています。
Input Endorsers開発プロセスにおける主なマイルストーン
Input Endorsers開発プロセスにおける主なマイルストーンは次のとおりです。
プロトコルの定義：チェーンの維持、状態の管理、メッセージの検証のためのプロトコルを厳密に定義しています。
トラフィックシミュレーション：計算機とネットワークの両方の制約をモデル化した新しいトラフィックパターンで、世界規模のネットワークをシミュレート。
カルダノ改良案（CIP）：Ouroboros Leiosの次のイテレーションを評価する。入力デザインの目標やコンセプトを支持する。
コミュニティレビュー：Input Endorsersに対するカルダノ改良案のコミュニティレビューと評価。
Input Endorsersがもたらす多く改善点
Input Endorsersがもたらす改善点は次のとおりです。
トランザクションをより多く処理する
先程の説明のとり。Input Endorsersは、より高速なブロック生成のために並列処理を活用します。トランザクションのスループットを向上させながら、セキュリティを維持することができます。また。計算機およびネットワークリソースの並列利用が増加することで、より多くのトランザクションの処理が可能になります。
段階的な取引手数料を組み入れる機会とチェーンの同期のスピードアップ
また、サービスの優先順位に応じた段階的な取引手数料を組み入れる機会を提供することになります。この結果、スマートコントラクトはチェーン拡張プロセスの外側で実行されるため、チェーンの同期のスピードアップをもたらします。
より強固な基盤
Input Endorsersは、学術的に検討され、正式に証明され、実環境でテストされた基盤であるカルダノの上に構築されます。
Input Endorsersがもたらすカルダノのエコシステムへの付加価値
Input Endorsersがもたらすカルダノのエコシステムへの付加価値は次のとおりです。
- カルダノエコシステム全体の継続的な技術進歩を促進し、第3世代レイヤー1での取引量を増加させます。
- レイヤー1でより要求の厳しいアプリケーションの開発を実現します。
- 既存のSPO（ステーク・プール・オペレーター）によりネイティブに動作します。
メリットは下記のとおりです。
- より多くのトランザクション
- 既存のSPOネットワークを通じて改善される
- システムリソースの利用率向上
- 研究に基づく
- 公的に設計・開発されたもの
Ouroboros Leiosがもたらす長期的なビジョン
いかがでしたでしょうか？
カルダノのInput Endorsersなどがもたらす次世代プロトコルOuroboros Leiosの登場は、レイヤー１における10年以上の長期的なスケーリング（超高速化）を可能にするものです。そしてこの長期的な成長への保証は、カルダノの強固な基盤（カルダノには多くのeUTXOをはじめとする独自性と、それがもたらす堅牢な安全性と信頼性）が完成したことで初めて実現可能にするものです。
これは、今後のカルダノの進化と採用をより長期的かつ明確なビジョンで見ることができるようになったことを意味しています。カルダノの2023年以降は、事実上地球最高の分散型技術を実現し確実に世界の金融プラットフォームとして本格的な採用のフェーズへと駒を進めることになるでしょう。
みなさんはいかがお考えでしょうか？
2022年中は皆様の熱い応援のおかげでSIPOはカルダノ・ステーク・プール・オペレーターとしての活動を充実して行うことができました。大変深く感謝申し上げます。
来年は更に精進し、引き続きカルダノ・コミュニティおよびエコシステムに貢献できますよう、張り切って楽しんで頑張っていきたいと思いますので、変わらぬご支援のほど何卒よろしくお願いいたします。
それでは良いお年を！また、来年お会いしましょう。
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。
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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
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