この1年間で、SolanaとDePinの両社の目覚ましい成長が見られました。 オタク技術の急激な急増というよりは、新しいアプリケーションシナリオの段階的な進化と発見です。 さらに、SolanaブロックチェーンとDePinプロトコルの組み合わせから生じる相乗効果を目の当たりにしました。
最初のセクションでは、PoHクロック、Tower BFTコンセンサスアルゴリズム、mempoolレストランザクション転送、タービンブロック伝播、オプティミスティック同時実行制御など、Solana独自のアーキテクチャの概要を説明します。 また、この記事では、ローカルの手数料市場、Firedancerのアップグレード、圧縮されたNFTの状態圧縮など、Solanaの進化する機能についても紹介しています。
DePin(分散型物理インフラ)の文脈で、その出現、本質、およびランドスケープを探ります。 ハードウェア、ハードウェアのオンボーディング、ネットワーク構造、トークンインセンティブ、アフィリエイトレイヤーなど、DePinのパイプラインについて説明します。 また、既存のブロックチェーンエコシステムを活用したDePinプロトコルのパラダイムシフトを強調しており、Solanaは高速ブロックチェーンと機能により好まれるプラットフォームとなっています。 また、HeliumなどのDePinプロトコルがSolanaに移行したいくつかのショーケースについても言及されています。
Solanaは、レイヤー1ブロックチェーンの中でも優れたパフォーマンスを発揮し、多くの従来のブロックチェーン設計から逸脱することで有名になりました。 さらに、Solanaは、共同創業者の経歴により、コミュニケーション分野での明確な優位性の恩恵を受けています。 その結果、Solanaはメッセージングレイヤーに複数の最適化を実装することに成功しました。
Solanaについて議論する際には、以下の機能がすべてSolanaと連携するように設計されているため、PoHを考慮することが重要です。
PoHというと新しいコンセンサスアルゴリズムだと思っている人も多いかもしれませんが、実際にはPoHはコンセンサスの仕組みではありません。 代わりに、コンセンサスの前に動作するクロックとして機能します。 PoHクロックにより、リーダーバリデーターは、トランザクションのタイムスタンプとシーケンスに関するグローバルなコンセンサスの必要性を回避し、トランザクションの実行を高速化することができます。
基本的に、PoHは高周波計算を処理できる特殊な検証可能な遅延関数(VDF)です。 VDFに馴染みのない方のために説明すると、評価には特定の数の逐次ステップが必要で、結果を効率的に検証できる機能です。 VDF は、期間の測定によく使用されます。 PoHの場合、そのハッシュチェーンには、アプリケーションによって観察されたデータのハッシュが含まれ、データが後続のハッシュの前に存在していたことを確認します。 VDFの重要な側面は、大きな入力を固定出力に変換する能力です。
実際には、リーダーはトランザクションにタイムスタンプを付け、バリデーターが指定されたリーダーの公開鍵を取得できるようにします。 その後、リーダーはタイムスタンプに署名し、バリデーターが署名を検証し、署名者が指定されたリーダーの公開鍵の所有者であることを確認できるようにします。 その後、ユーザーは指定されたバリデーターにトランザクションを送信できます。
各ブロックには暗号証明が含まれており、最後の証明から一定の時間が経過していることを誰でも確認できます。 証明にハッシュ化されたすべてのデータは、間違いなく証明が生成される前に発生しています。 このブロックが各バリデーターに届くまでには、どのような順序で到着するか、数年後に再生される可能性があるため、特定の時間要件はありません。
Solanaは、Proof of History専用に設計されたPBFTの最適化バージョンであるTower BFTをコンセンサスアルゴリズムとして使用しています。 従来のPBFTと同様に、アクティブなバリデーターのセットは、クラスターで構成されたティック数内で投票したリーダーIDを持つすべてのステークアカウントで構成されます。 各エポックのリーダースケジュールは、前のエポックの開始時の台帳の状態に基づいて計算されます。
Tower BFT には、他の PBFT アルゴリズムと比較していくつかの顕著な違いがあります。 プルーフ・オブ・ヒストリー・クロックのおかげで、Tower BFTでは、すべてのバリデーターが、次のブロックに進む前に、新しく生成されたブロックに同意する必要はありません。 代わりに、次のスロットリーダーは、現在のスロットリーダーの上に直接構築できます。 もう一つの大きな違いは、Solanaでは投票メッセージがトランザクションとして扱われることです。 この設計の選択により、Solanaはネットワーク上で観測されたTPS(トランザクション/秒)の約90%を達成することができます。 実際のTPSは約400で、他のレイヤー1プロトコルと比較すると非常に印象的です。
Solanaのユニークな設計により、事前に決定されたリーダーバリデーターセットとコンセンサスと実行の分離により、効率的なトランザクション処理が可能になります。 イーサリアムなどの他のプロトコルとは異なり、Solanaはトランザクションの伝播をmempoolに依存しません。 代わりに、すべてのトランザクションは、プログラムによって開始されたか、エンドユーザーによって開始されたかにかかわらず、ブロックに含めるためにリーダーに迅速にルーティングされます。
このmempoolレスアプローチにより、Solanaでのトランザクションのライフサイクルは、従来のブロックチェーンと比較して大幅に短くなります。 これにより、噂話の時間がなくなり、プロセスの全体的な効率が本質的に向上します。
Solanaは、ノード通信の効率を高めるためにタービンブロックの伝搬を導入しています。 従来のゴシップネットワークとは異なり、トランザクションはバッチに分割されるため、ノードは複数のコピーを生成することなく、複数の当事者にトランザクションを送信できます。
Solanaのバリデーターは、トランザクションを「エントリー」と呼ばれる小さなバッチに整理します。 15 個のバリデーターを持つネットワークでは、ファンアウトサイズが 3 に設定されている場合、リーダーノードは最初にタービンツリーの最上位にある特別なルートノードにブロードキャストします。 その後、ルート ノードは最初のレイヤーの 3 つのノードとデータを共有します。 この層のノードは、さらに次の層のノードのサブセットにデータを送信します。 このプロセスは、クラスタ内のすべてのノードがすべてのデータ断片を受信するまで、レイヤー内の各ノードが次のレイヤーのノードの一意のサブセットに再送信して続行されます。
このアプローチにより、通信コストが削減され、Solanaネットワークでのブロック伝播の効率が向上します。
楽観的な同時実行制御は、新しいレイヤー1ブロックチェーンを議論するときによく話題になる機能です。 しかし、Solanaの印象的なパフォーマンスを称賛するとき、この機能は通常、簡単にしか言及されません。
Solanaの実行レイヤーでは、バリデーターはトランザクションを楽観的に処理するため、最後のエントリを受け取ってから投票できるようになるまでの遅延はほとんどありません。 これが、1つのブロックで複数のトランザクションが失敗することが多い理由です。
Solanaの発売時に実装された革新的なデザインに加えて、Solanaは市場の需要を満たすために多くの新機能を導入し、それが現在の成功に貢献しています。
優先手数料は「ガス戦争」につながる可能性がありますが、Solanaのブロックスペースは、個々の活動の「ホットスポット」(NFTのミントなど)がブロックスペースを支配するのを防ぐように構成されています。 これにより、他のアクティビティのためのスペースを確保することで、1つのホットスポットが料金に与える影響を最小限に抑えることができます。
Solanaでは、ガスはCus(Compute Units)と呼ばれています。 各ブロックの Cus 制限は 4,800 万で、各アカウントの Cus 制限は 1,200 万です。 ホットスポットのアクティビティは、最初はホットスポットアカウントに関連するトランザクションに影響しますが、送金、ステーキング、バリデーターの投票、オラクルの更新などの通常のトランザクションは影響を受けません。 アカウントがソフト CU の制限に達すると、送信者は追加料金を支払う必要があります。
純粋なグローバル手数料市場では、複数のアクティビティがまとめてブロックスペースを埋め尽くし、1つのアクティビティがアカウントCUの制限に近づくことはありません。 このシナリオでは、特定のホットスポットは目立ちませんが、グローバルな手数料市場が確立され、競争してブロックを含めるには最低限の優先順位が必要です。
現在、クライアントの多様性を向上させることを目的としたパイプラインには、4つの異なるタイプのクライアントがあります。 しかし、Solanaのバリデーターの大半はLabsクライアントを使用しているため、バグが発生した場合にネットワークが停止するリスクがあります。 Jito Labsは、アービトラージボットなどの検索者がバリデーターにトランザクションを含めることで補償できるようにするMEVブランチを開発しました。 この構成により、スパムが減り、バリデーターがほとんどのMEVの機会から利益を得ることができます。 驚くべきことに、2023年10月現在、Solanaバリデーターの31%以上がJito Labsクライアントを利用しています。
他の 2 つのクライアントはまだ進行中です。 Sigは、Zigで記述され、Syndicaによって開発されたSolanaバリデータークライアントの実装です。 Zigは広く使用されていませんが、コミュニティからはあまり注目されていません。
Firedancerは、Jumpによって作成されたSolanaブロックチェーンの新しい独立したバリデータクライアントです。 また、各バリデーターコンポーネントを改訂してスケーラビリティを向上させ、パフォーマンスのアップグレードも導入したため、追加のハードウェアを必要とせずにトランザクション/秒(TPS)が増加することが期待されています。 コミュニティの一部のメンバーは、FiredancerがSolana 2.0と見なされる可能性があると推測しています。 現在、Firedancerはテストネットで公開されており、来年初めにメインネットでローンチされる予定です。
状態圧縮は、導入された重要な機能です。 これは、マークルツリーが作成され、状態がリーフノードに格納されるロールアップの哲学に従います。 マークルの根だけがオンチェーンで保存されます。 マークルツリーを更新するときは、zkRollupと同様に、ルート状態を更新し、証明を提供するだけで済みます。
この技術をNFTに適用すると、NFTが圧縮され、特に1つのプロジェクトで数百万のNFTを鋳造する必要がある場合に、コストを大幅に削減できます。 以下に示すように、State Compressionで100万枚のNFTを鋳造するコストは、アップグレード前の12000SOLと比較して、わずか5.35SOLです。
cNFTの仕様を調べてみると、コストとコンポーザビリティのトレードオフに出くわします。 マークルツリーを決定する重要な要素は、maxDepth、maxBufferSize、canopyDepth の 3 つです。 maxDepth はツリーの容量を決定し、約 2^{depth}です。 maxBufferSize は、1 つのブロックで許可される同時更新の数 (通常は 8 から 2048 の範囲) を決定します。
最も重要な要素であるcanopyDepthは、オンチェーンに残るツリーの部分(プルーフノードの数)を決定します。 canopyDepth を増やすと、ストレージ コストは高くなりますが、コンポーザビリティが向上します。 これは、クライアントが検証のために提出しなければならない証明の数を減らすことができ、それによって取引限度額を下げることができるためです。 逆に、コンポーザビリティを犠牲にしてコスト効率を優先することもできます。
継続的な取り組みと機能強化により、以前のダウンタイムの懸念は大幅に改善されました。 2023 年 2 月 25 日以降、サービスの中断は報告されておらず、システムはこれまでのところ 100% の完璧な稼働時間を維持しています。
さらに、取引の成功率も著しく向上しています。 Solanaの初期段階では、20~30%近く、かなりの数のトランザクションが失敗しました。 しかし、過去2か月間で、トランザクションの成功率は約99%に達しています。 さらに、平均トランザクション/秒 (TPS) は、一般的に 3000 から 4000 に増加しました。
ネットワークのパフォーマンスに加えて、Solanaを議論する際に見落とされがちなのが資本の流入です。 現在、ネットワーク上では15億枚のステーブルコインが流通しており、USDTは9億700万枚、USDCは5億9900万枚を占めています。 ステーブルコインの中で、ソラナで発行されたUSDTは、トロン、イーサリアムに次いで取引量で3位にランクされています。 流通量が5億9,900万枚しかないにもかかわらず、Circleはソラナネットワークに50億USDCを承認しており、これはUSDC総供給量の約20%に相当します。
DePinは、Decentralized Physical Infrastructureの略で、2022年後半にMessariによって最初に提案されました。 彼らは明確な定義を提供し、彼らの視点に基づいて風景をリストアップしました。 DePinは、デジタルリソースネットワークと物理リソースネットワークの2つの主要なセクターに分かれています。 デジタル・リソース・ネットワークにはストレージ、コンピューティング、帯域幅が含まれ、物理リソース・ネットワークはワイヤレス・ネットワーク、地理空間ネットワーク、モビリティ・ネットワーク、エネルギー・ネットワークなどのハードウェアに関連する領域に焦点を当てています。
同様に、2023年初頭、Multicoin Capitalは、Proof of Physical Workの略であるPoPWと呼ばれる物語を導入しました。 彼らの定義によると、この論文に沿ったプロトコルは、現実世界のインフラストラクチャの開発に貢献する検証可能な作業を実行するように個人にインセンティブを与えます。 物理的なインフラを構築するための従来の資本形成方法と比較すると、これらのパーミッションレスで信頼できる中立的なプロトコルは、
DePin / PoPWの詳細を調べると、暗号通貨の新しい領域ではないことがわかります。 結局のところ、ビットコイン自体は元の分散型物理インフラストラクチャを表しています。 したがって、定義を分類する必要はありません。
興味深いのは、これらのベンチャーが、その物語の中でハードウェアのあらゆる側面を網羅していることが多いことです。 しかし、DePin/PoPWの核心であり、私たちが注目すべきは、既存のインフラを置き換えるトークンエコノミックデザインです。
DePin / PoPWの主な目標は、より費用対効果の高いグローバル経済ネットワークを確立することです。 これは、トークンインセンティブを使用して個人がネットワークをブートストラップし、最終的にエンドユーザーを引き付けるように動機付けることで、Web2の巨人の課題に対処することを目的としています。
従来のICT市場では、独占企業が低価格や補助金を提供することで支配権を獲得します。 市場を支配し、高い障壁を確立すると、収益を最大化するために価格を上げます。 これはまったく異なるロジックに従います。 合理的なトークンインセンティブを通じて、最初から非常に効率的なネットワークを構築し、現在の独占によって設定された法外な価格を下げることができます。
DePin/PoPWのテーマは広範で、PoW、AI、IoT、RWA、シェアリングエコノミー、分散型コンピューティング、分散型ストレージなど、さまざまな分野をカバーしています。
プロトコルの完全なリストとDePin / PoPWの包括的な概要を提供する代わりに、DePin / PoPWのパイプラインに集中し、それがもたらす潜在的な機会を探ります。
物理インフラストラクチャの基盤となるのはハードウェアです。 DePin / PoPWプロジェクトに着手する場合、最初の決定は、既存の汎用ハードウェアを利用するか、カスタムメイドのソリューションを選択するかを中心に展開します。 汎用ハードウェアは、アクセス性とカバレッジを提供し、初期段階でコンピューティングおよびストレージネットワークを確立するのに特に有利です。 ただし、一般的なハードウェアを使用する場合は、互換性を確保するために追加の作業が必要です。 一方、オーダーメイドのハードウェアには、マッピング用のカスタムダッシュカムなど、特定の要件を満たすための特殊なコンポーネントの作成が含まれます。 ほとんどのDePinプロジェクトはソフトウェアに焦点を当てており、パーソナライズされたハードウェアソリューションを専門とするサードパーティサプライヤーに支援を求めることが多いため、これはハードウェアメーカーにとって大きな可能性を開きます。
第 2 層は、ハードウェアのオンボーディングに焦点を当てています。 ユーザーには、Depinサポートチームに専門家の支援を求めるか、自己展開ツールキットを使用するかの2つのオプションがあります。 サポートチームは、オンボーディングプロセス全体を通じて専門知識とガイダンスを提供し、ユーザーがハードウェアを効果的にセットアップおよび統合するために必要な知識を確実に得るようにします。 一方、自己展開ツールキットは、ハードウェアを個別にセットアップしてオンボードするために必要なリソースとドキュメントをユーザーに提供します。 プロジェクトが進行するにつれて、この分野ではサードパーティのサービスプロバイダーも登場する可能性があります。
パイプラインの 3 番目の層はネットワーク構造であり、コンセンサス層、通信層、および 1 つのプロジェクトに固有のサービス プロバイダーを調整するために必要なその他のコンポーネントが含まれます。 ここでは、プロトコル全体専用のネットワークを構築するか、既存のレイヤー 1 またはレイヤー 2 ネットワークを再利用して残りのコンポーネントのみを構築するかの 2 つの主要なアプローチがあります。
最上層はトークンインセンティブ層で、一般ユーザーや投資家にとって最も重要でアクセスしやすい部分です。 一般ユーザーの利益がネットワークやマイナーと一致していることを確認することは、マイナーからの売り圧力を管理する上で非常に重要です。
パイプライン全体を通して、アフィリエイトレイヤーはサービスプロバイダーと一般ユーザーの両方にとってフロントエンドアグリゲーターとして機能します。 サービスプロバイダーの場合、アグリゲーターはさまざまなコンポーネントと機能を単一のプラットフォームに統合し、ユーザーインタラクションをよりシンプルにし、ワークフローを合理化します。 また、サービスプロバイダーをマイニングプールのようにクラスタにまとめて、ネットワーク内でより強力な地位を獲得することもできます。 一般ユーザーの場合、フロントエンドアグリゲーターはさまざまなサービスやデータソースをまとめ、DefiLlamaに見られるようにステータスを確認できます。
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過去には、プロトコルは通常、従来のパブリックチェーンと同様に、独自のネットワークを作成するために使用されていました。 しかし、現在、多くのプロトコルは、独自のチェーンを構築するのではなく、既存のエコシステムを使用することを好みます。 これは、レイヤ1パターンがすでに確立されており、DePin/PoPWもこの傾向を追随しているためです。
このアプローチの変化は、DePin / PoPWの主要なプロトコルであるHeliumで明確に見ることができます。
以前は、DePin / PoPWは、上記のすべてのレイヤーをカバーする完全なプラットフォームと見なされていました。 これは、プロトコルがプロセス全体を処理する必要があることを意味しました。 ハードウェアをサードパーティにアウトソーシングすることは可能ですが、ネットワークをゼロから構築することは、継続的なメンテナンスは言うまでもなく、大きな障壁でした。
したがって、ほとんどのDePin / PoPWプロトコルがブロックチェーンネットワークの側面を成熟したプラットフォームに移行することは理にかなっています。 共通のコンセンサス、実行、決済レイヤーは、既存のレイヤー 1 またはレイヤー 2 ソリューションで再利用できます。 一部のDePin/PoPWプロトコルは、特に迅速な応答時間と高帯域幅を必要とする通信用のハードウェアネットワークを維持します。
ハードウェア通信に大きく依存しない他のDePin / PoPWプロトコルは、zkRollupなどの代替アプローチを選択する場合があります。 この場合、ハードウェアの物理的な作業は完全にオフチェーンですが、オンチェーンの部分はDePin / PoPWネットワークの残りの部分を処理し、物理的な作業の証明を検証します。
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前述したように、DePin/PoPWプロトコルのトレンドは、既存のブロックチェーンインフラを活用できるエコシステムを選択することです。 利用可能なさまざまなプラットフォームのうち、DePin / PoPWの要件を満たすことができるのはごくわずかです。 これらのプロトコルには、リアルタイムの応答性と低い取引手数料が必要です。 Solanaは、高速ブロックチェーンと、0.5秒のブロックタイムやバリデータの直接処理などの機能を備えているため、DePin / PoPWに最適です。 さらに、SolanaのcNFTは、一般的なDePin/PoPWのノードに証明書を付与するための、より費用対効果の高い手段を提供します。
このセクションでは、Solanaの例をいくつか紹介し、この移行に伴う共同作業について説明します。
Heliumは、個々のホットスポットに電力を供給し、アメリカの特定の都市で5Gサービスを提供する有名な分散型LoRaWANネットワークです。 以前は、Heliumは一般的なL1プラットフォームを維持していましたが、当時最大のDePin/PoPWネットワークであったにもかかわらず、キラーアプリとユーザー採用を獲得するのに苦労していました。
Heliumから学んだ教訓は、一般的なスマートコントラクトプラットフォームを維持する必要はなく、DePin/PoPWネットワークのリソースの無駄になる可能性があるということです。
2023年初頭、Heliumコミュニティは、約100万のホットスポットを国家圧縮を使用してNFTとして鋳造することで、ブロックチェーンをSolanaに移行することを投票で決定しました。 この移行により、Heliumはワイヤレスネットワーク自体に集中することができました。
問題なく移行が成功したことで、Solana上にDePINビジネスを構築することが可能であることが証明されました。 また、HeliumのSolanaへの移行は、DePINムーブメント全体の成長に拍車をかけました。
2022年11月に立ち上げられたHivemapperネットワークは、Solanaブロックチェーンを利用して、コミュニティ主導のインセンティブ主導のオンラインマップを作成しました。
さらに、HivemapperはSolanaの状態圧縮技術を利用して、手数料を大幅に削減し、報酬サイクルが維持されるようにします。 地図は、実生活にそっくりで、誰でもアクセスできるツールであり、地図が私たちの生活のさまざまな側面にシームレスに統合される未来を想像することができます。
どんなサービスでも、幅広いオーディエンスにリーチするためには、費用対効果が高く、ユーザーフレンドリーである必要があります。 HivemapperとSolanaは、この点で優れた例です。
レンダーネットワークは、GPUプロバイダーとGPUリクエスター間のコンピューティングリソースの市場を促進する、主要な高性能分散GPUレンダリングネットワークです。
Heliumの足跡をたどり、Render Networkはコミュニティの投票の後、Solanaに移行することを決定しました。 このSolanaへの移行は、状態圧縮に加えて、リアルタイムストリーミングや動的NFTなどの新機能を解き放つため、Render Networkにとって重要なマイルストーンです。
Render Networkが以前はイーサリアムで運用されていたことは注目に値します。 移行の決定は、DePinプロトコルにとって大きな意味を持ちます。 イーサリアムは分散化と強力なコンセンサスで知られていますが、DePinプロトコルはしばしばコストと分散化のトレードオフに直面してきました。 しかし、ソラナは現在、ナカモト係数の点でイーサリアムや他の主流のレイヤー1ネットワークを上回り、バリデーターの数が2番目に多い。 したがって、Solana上に構築することは、ほとんどのDePinプロトコルにとって当然の選択です。
GainForestは、ドナーが検証可能で追跡可能な寄付を行えるようにするプラットフォームであり、森林保護を担当する地元の個人への直接的な支援を保証します。
絶滅の危機に瀕している熱帯雨林地域の保護と回復に従事する農民やその他のコミュニティメンバーに対して、GainForestは、植林と樹木の世話における物理的な努力に対してタイムリーで公正な報酬を提供します。
その見返りとして、寄付者は環境への投資を表すSolanaを利用した「NFTrees」トークンを受け取ります。 これらのNFTree保有者は、保護を支援した地域で繁栄している動物の生態を紹介する野生動物カメラビデオなどのデジタル報酬も享受しています。
上記では、いくつかの典型的なDePin/PoPWプロトコルについて触れたに過ぎませんが、SolanaのDePinトラックの多様性と成長を見ることができます。
主要なプロトコルであるHeliumは、今年初めにSolanaでローンチされ、その影響はすぐに現れました。 ますます多くのDePin/PoPWプロトコルがベースレイヤーとしてSolanaを選択しています。 DePin/PoPWプロトコルのほぼすべてのサブディビジョンがSolanaとの統合に成功し、当初は疑問視されていたこれらのプロトコルの概念が証明されました。
さらに、DePin/PoPWプロトコルが連携する能力は、エコシステムに大きな影響を与えます。 このプロトコルのクラスターは、Solana上のDeFiのもう一つの構成要素として機能し、DePin Summerをもたらす可能性があります。 既存のユーザーベースとフローは、既存のプロトコルの上に簡単に構築したり、既存のプロトコルと連携したりするための新しいプロトコルの肥沃な土壌を提供します。 これにより、新たなプラスのサイクルが生まれ、Solanaエコシステムにますます多くのプロトコルが引き寄せられます。
パラダイムシフトで述べたように、従来のブロックチェーンネットワークをより成熟したプラットフォームに移行することは避けられない傾向であり、現在Solanaが最有力候補となっています。 この段階では、SolanaはDePin/PoPWトラックで確固たる地位を確立しており、他のパブリックチェーンが市場シェアを獲得することは困難です。
すべてのスマートコントラクトプラットフォームには、独自のサポート基盤があります。 イーサリアムにはDeFiがあり、アービトラムにはGMXがあり、そして今、DePinはSolanaの新しいアンカーになりつつあります。 私たちは、それがSolanaの次の成長の波を牽引すると予想しています。
この1年間で、SolanaとDePinの両社の目覚ましい成長が見られました。 オタク技術の急激な急増というよりは、新しいアプリケーションシナリオの段階的な進化と発見です。 さらに、SolanaブロックチェーンとDePinプロトコルの組み合わせから生じる相乗効果を目の当たりにしました。
最初のセクションでは、PoHクロック、Tower BFTコンセンサスアルゴリズム、mempoolレストランザクション転送、タービンブロック伝播、オプティミスティック同時実行制御など、Solana独自のアーキテクチャの概要を説明します。 また、この記事では、ローカルの手数料市場、Firedancerのアップグレード、圧縮されたNFTの状態圧縮など、Solanaの進化する機能についても紹介しています。
DePin(分散型物理インフラ)の文脈で、その出現、本質、およびランドスケープを探ります。 ハードウェア、ハードウェアのオンボーディング、ネットワーク構造、トークンインセンティブ、アフィリエイトレイヤーなど、DePinのパイプラインについて説明します。 また、既存のブロックチェーンエコシステムを活用したDePinプロトコルのパラダイムシフトを強調しており、Solanaは高速ブロックチェーンと機能により好まれるプラットフォームとなっています。 また、HeliumなどのDePinプロトコルがSolanaに移行したいくつかのショーケースについても言及されています。
Solanaは、レイヤー1ブロックチェーンの中でも優れたパフォーマンスを発揮し、多くの従来のブロックチェーン設計から逸脱することで有名になりました。 さらに、Solanaは、共同創業者の経歴により、コミュニケーション分野での明確な優位性の恩恵を受けています。 その結果、Solanaはメッセージングレイヤーに複数の最適化を実装することに成功しました。
Solanaについて議論する際には、以下の機能がすべてSolanaと連携するように設計されているため、PoHを考慮することが重要です。
PoHというと新しいコンセンサスアルゴリズムだと思っている人も多いかもしれませんが、実際にはPoHはコンセンサスの仕組みではありません。 代わりに、コンセンサスの前に動作するクロックとして機能します。 PoHクロックにより、リーダーバリデーターは、トランザクションのタイムスタンプとシーケンスに関するグローバルなコンセンサスの必要性を回避し、トランザクションの実行を高速化することができます。
基本的に、PoHは高周波計算を処理できる特殊な検証可能な遅延関数(VDF)です。 VDFに馴染みのない方のために説明すると、評価には特定の数の逐次ステップが必要で、結果を効率的に検証できる機能です。 VDF は、期間の測定によく使用されます。 PoHの場合、そのハッシュチェーンには、アプリケーションによって観察されたデータのハッシュが含まれ、データが後続のハッシュの前に存在していたことを確認します。 VDFの重要な側面は、大きな入力を固定出力に変換する能力です。
実際には、リーダーはトランザクションにタイムスタンプを付け、バリデーターが指定されたリーダーの公開鍵を取得できるようにします。 その後、リーダーはタイムスタンプに署名し、バリデーターが署名を検証し、署名者が指定されたリーダーの公開鍵の所有者であることを確認できるようにします。 その後、ユーザーは指定されたバリデーターにトランザクションを送信できます。
各ブロックには暗号証明が含まれており、最後の証明から一定の時間が経過していることを誰でも確認できます。 証明にハッシュ化されたすべてのデータは、間違いなく証明が生成される前に発生しています。 このブロックが各バリデーターに届くまでには、どのような順序で到着するか、数年後に再生される可能性があるため、特定の時間要件はありません。
Solanaは、Proof of History専用に設計されたPBFTの最適化バージョンであるTower BFTをコンセンサスアルゴリズムとして使用しています。 従来のPBFTと同様に、アクティブなバリデーターのセットは、クラスターで構成されたティック数内で投票したリーダーIDを持つすべてのステークアカウントで構成されます。 各エポックのリーダースケジュールは、前のエポックの開始時の台帳の状態に基づいて計算されます。
Tower BFT には、他の PBFT アルゴリズムと比較していくつかの顕著な違いがあります。 プルーフ・オブ・ヒストリー・クロックのおかげで、Tower BFTでは、すべてのバリデーターが、次のブロックに進む前に、新しく生成されたブロックに同意する必要はありません。 代わりに、次のスロットリーダーは、現在のスロットリーダーの上に直接構築できます。 もう一つの大きな違いは、Solanaでは投票メッセージがトランザクションとして扱われることです。 この設計の選択により、Solanaはネットワーク上で観測されたTPS(トランザクション/秒)の約90%を達成することができます。 実際のTPSは約400で、他のレイヤー1プロトコルと比較すると非常に印象的です。
Solanaのユニークな設計により、事前に決定されたリーダーバリデーターセットとコンセンサスと実行の分離により、効率的なトランザクション処理が可能になります。 イーサリアムなどの他のプロトコルとは異なり、Solanaはトランザクションの伝播をmempoolに依存しません。 代わりに、すべてのトランザクションは、プログラムによって開始されたか、エンドユーザーによって開始されたかにかかわらず、ブロックに含めるためにリーダーに迅速にルーティングされます。
このmempoolレスアプローチにより、Solanaでのトランザクションのライフサイクルは、従来のブロックチェーンと比較して大幅に短くなります。 これにより、噂話の時間がなくなり、プロセスの全体的な効率が本質的に向上します。
Solanaは、ノード通信の効率を高めるためにタービンブロックの伝搬を導入しています。 従来のゴシップネットワークとは異なり、トランザクションはバッチに分割されるため、ノードは複数のコピーを生成することなく、複数の当事者にトランザクションを送信できます。
Solanaのバリデーターは、トランザクションを「エントリー」と呼ばれる小さなバッチに整理します。 15 個のバリデーターを持つネットワークでは、ファンアウトサイズが 3 に設定されている場合、リーダーノードは最初にタービンツリーの最上位にある特別なルートノードにブロードキャストします。 その後、ルート ノードは最初のレイヤーの 3 つのノードとデータを共有します。 この層のノードは、さらに次の層のノードのサブセットにデータを送信します。 このプロセスは、クラスタ内のすべてのノードがすべてのデータ断片を受信するまで、レイヤー内の各ノードが次のレイヤーのノードの一意のサブセットに再送信して続行されます。
このアプローチにより、通信コストが削減され、Solanaネットワークでのブロック伝播の効率が向上します。
楽観的な同時実行制御は、新しいレイヤー1ブロックチェーンを議論するときによく話題になる機能です。 しかし、Solanaの印象的なパフォーマンスを称賛するとき、この機能は通常、簡単にしか言及されません。
Solanaの実行レイヤーでは、バリデーターはトランザクションを楽観的に処理するため、最後のエントリを受け取ってから投票できるようになるまでの遅延はほとんどありません。 これが、1つのブロックで複数のトランザクションが失敗することが多い理由です。
Solanaの発売時に実装された革新的なデザインに加えて、Solanaは市場の需要を満たすために多くの新機能を導入し、それが現在の成功に貢献しています。
優先手数料は「ガス戦争」につながる可能性がありますが、Solanaのブロックスペースは、個々の活動の「ホットスポット」(NFTのミントなど)がブロックスペースを支配するのを防ぐように構成されています。 これにより、他のアクティビティのためのスペースを確保することで、1つのホットスポットが料金に与える影響を最小限に抑えることができます。
Solanaでは、ガスはCus(Compute Units)と呼ばれています。 各ブロックの Cus 制限は 4,800 万で、各アカウントの Cus 制限は 1,200 万です。 ホットスポットのアクティビティは、最初はホットスポットアカウントに関連するトランザクションに影響しますが、送金、ステーキング、バリデーターの投票、オラクルの更新などの通常のトランザクションは影響を受けません。 アカウントがソフト CU の制限に達すると、送信者は追加料金を支払う必要があります。
純粋なグローバル手数料市場では、複数のアクティビティがまとめてブロックスペースを埋め尽くし、1つのアクティビティがアカウントCUの制限に近づくことはありません。 このシナリオでは、特定のホットスポットは目立ちませんが、グローバルな手数料市場が確立され、競争してブロックを含めるには最低限の優先順位が必要です。
現在、クライアントの多様性を向上させることを目的としたパイプラインには、4つの異なるタイプのクライアントがあります。 しかし、Solanaのバリデーターの大半はLabsクライアントを使用しているため、バグが発生した場合にネットワークが停止するリスクがあります。 Jito Labsは、アービトラージボットなどの検索者がバリデーターにトランザクションを含めることで補償できるようにするMEVブランチを開発しました。 この構成により、スパムが減り、バリデーターがほとんどのMEVの機会から利益を得ることができます。 驚くべきことに、2023年10月現在、Solanaバリデーターの31%以上がJito Labsクライアントを利用しています。
他の 2 つのクライアントはまだ進行中です。 Sigは、Zigで記述され、Syndicaによって開発されたSolanaバリデータークライアントの実装です。 Zigは広く使用されていませんが、コミュニティからはあまり注目されていません。
Firedancerは、Jumpによって作成されたSolanaブロックチェーンの新しい独立したバリデータクライアントです。 また、各バリデーターコンポーネントを改訂してスケーラビリティを向上させ、パフォーマンスのアップグレードも導入したため、追加のハードウェアを必要とせずにトランザクション/秒(TPS)が増加することが期待されています。 コミュニティの一部のメンバーは、FiredancerがSolana 2.0と見なされる可能性があると推測しています。 現在、Firedancerはテストネットで公開されており、来年初めにメインネットでローンチされる予定です。
状態圧縮は、導入された重要な機能です。 これは、マークルツリーが作成され、状態がリーフノードに格納されるロールアップの哲学に従います。 マークルの根だけがオンチェーンで保存されます。 マークルツリーを更新するときは、zkRollupと同様に、ルート状態を更新し、証明を提供するだけで済みます。
この技術をNFTに適用すると、NFTが圧縮され、特に1つのプロジェクトで数百万のNFTを鋳造する必要がある場合に、コストを大幅に削減できます。 以下に示すように、State Compressionで100万枚のNFTを鋳造するコストは、アップグレード前の12000SOLと比較して、わずか5.35SOLです。
cNFTの仕様を調べてみると、コストとコンポーザビリティのトレードオフに出くわします。 マークルツリーを決定する重要な要素は、maxDepth、maxBufferSize、canopyDepth の 3 つです。 maxDepth はツリーの容量を決定し、約 2^{depth}です。 maxBufferSize は、1 つのブロックで許可される同時更新の数 (通常は 8 から 2048 の範囲) を決定します。
最も重要な要素であるcanopyDepthは、オンチェーンに残るツリーの部分(プルーフノードの数)を決定します。 canopyDepth を増やすと、ストレージ コストは高くなりますが、コンポーザビリティが向上します。 これは、クライアントが検証のために提出しなければならない証明の数を減らすことができ、それによって取引限度額を下げることができるためです。 逆に、コンポーザビリティを犠牲にしてコスト効率を優先することもできます。
継続的な取り組みと機能強化により、以前のダウンタイムの懸念は大幅に改善されました。 2023 年 2 月 25 日以降、サービスの中断は報告されておらず、システムはこれまでのところ 100% の完璧な稼働時間を維持しています。
さらに、取引の成功率も著しく向上しています。 Solanaの初期段階では、20~30%近く、かなりの数のトランザクションが失敗しました。 しかし、過去2か月間で、トランザクションの成功率は約99%に達しています。 さらに、平均トランザクション/秒 (TPS) は、一般的に 3000 から 4000 に増加しました。
ネットワークのパフォーマンスに加えて、Solanaを議論する際に見落とされがちなのが資本の流入です。 現在、ネットワーク上では15億枚のステーブルコインが流通しており、USDTは9億700万枚、USDCは5億9900万枚を占めています。 ステーブルコインの中で、ソラナで発行されたUSDTは、トロン、イーサリアムに次いで取引量で3位にランクされています。 流通量が5億9,900万枚しかないにもかかわらず、Circleはソラナネットワークに50億USDCを承認しており、これはUSDC総供給量の約20%に相当します。
DePinは、Decentralized Physical Infrastructureの略で、2022年後半にMessariによって最初に提案されました。 彼らは明確な定義を提供し、彼らの視点に基づいて風景をリストアップしました。 DePinは、デジタルリソースネットワークと物理リソースネットワークの2つの主要なセクターに分かれています。 デジタル・リソース・ネットワークにはストレージ、コンピューティング、帯域幅が含まれ、物理リソース・ネットワークはワイヤレス・ネットワーク、地理空間ネットワーク、モビリティ・ネットワーク、エネルギー・ネットワークなどのハードウェアに関連する領域に焦点を当てています。
同様に、2023年初頭、Multicoin Capitalは、Proof of Physical Workの略であるPoPWと呼ばれる物語を導入しました。 彼らの定義によると、この論文に沿ったプロトコルは、現実世界のインフラストラクチャの開発に貢献する検証可能な作業を実行するように個人にインセンティブを与えます。 物理的なインフラを構築するための従来の資本形成方法と比較すると、これらのパーミッションレスで信頼できる中立的なプロトコルは、
DePin / PoPWの詳細を調べると、暗号通貨の新しい領域ではないことがわかります。 結局のところ、ビットコイン自体は元の分散型物理インフラストラクチャを表しています。 したがって、定義を分類する必要はありません。
興味深いのは、これらのベンチャーが、その物語の中でハードウェアのあらゆる側面を網羅していることが多いことです。 しかし、DePin/PoPWの核心であり、私たちが注目すべきは、既存のインフラを置き換えるトークンエコノミックデザインです。
DePin / PoPWの主な目標は、より費用対効果の高いグローバル経済ネットワークを確立することです。 これは、トークンインセンティブを使用して個人がネットワークをブートストラップし、最終的にエンドユーザーを引き付けるように動機付けることで、Web2の巨人の課題に対処することを目的としています。
従来のICT市場では、独占企業が低価格や補助金を提供することで支配権を獲得します。 市場を支配し、高い障壁を確立すると、収益を最大化するために価格を上げます。 これはまったく異なるロジックに従います。 合理的なトークンインセンティブを通じて、最初から非常に効率的なネットワークを構築し、現在の独占によって設定された法外な価格を下げることができます。
DePin/PoPWのテーマは広範で、PoW、AI、IoT、RWA、シェアリングエコノミー、分散型コンピューティング、分散型ストレージなど、さまざまな分野をカバーしています。
プロトコルの完全なリストとDePin / PoPWの包括的な概要を提供する代わりに、DePin / PoPWのパイプラインに集中し、それがもたらす潜在的な機会を探ります。
物理インフラストラクチャの基盤となるのはハードウェアです。 DePin / PoPWプロジェクトに着手する場合、最初の決定は、既存の汎用ハードウェアを利用するか、カスタムメイドのソリューションを選択するかを中心に展開します。 汎用ハードウェアは、アクセス性とカバレッジを提供し、初期段階でコンピューティングおよびストレージネットワークを確立するのに特に有利です。 ただし、一般的なハードウェアを使用する場合は、互換性を確保するために追加の作業が必要です。 一方、オーダーメイドのハードウェアには、マッピング用のカスタムダッシュカムなど、特定の要件を満たすための特殊なコンポーネントの作成が含まれます。 ほとんどのDePinプロジェクトはソフトウェアに焦点を当てており、パーソナライズされたハードウェアソリューションを専門とするサードパーティサプライヤーに支援を求めることが多いため、これはハードウェアメーカーにとって大きな可能性を開きます。
第 2 層は、ハードウェアのオンボーディングに焦点を当てています。 ユーザーには、Depinサポートチームに専門家の支援を求めるか、自己展開ツールキットを使用するかの2つのオプションがあります。 サポートチームは、オンボーディングプロセス全体を通じて専門知識とガイダンスを提供し、ユーザーがハードウェアを効果的にセットアップおよび統合するために必要な知識を確実に得るようにします。 一方、自己展開ツールキットは、ハードウェアを個別にセットアップしてオンボードするために必要なリソースとドキュメントをユーザーに提供します。 プロジェクトが進行するにつれて、この分野ではサードパーティのサービスプロバイダーも登場する可能性があります。
パイプラインの 3 番目の層はネットワーク構造であり、コンセンサス層、通信層、および 1 つのプロジェクトに固有のサービス プロバイダーを調整するために必要なその他のコンポーネントが含まれます。 ここでは、プロトコル全体専用のネットワークを構築するか、既存のレイヤー 1 またはレイヤー 2 ネットワークを再利用して残りのコンポーネントのみを構築するかの 2 つの主要なアプローチがあります。
最上層はトークンインセンティブ層で、一般ユーザーや投資家にとって最も重要でアクセスしやすい部分です。 一般ユーザーの利益がネットワークやマイナーと一致していることを確認することは、マイナーからの売り圧力を管理する上で非常に重要です。
パイプライン全体を通して、アフィリエイトレイヤーはサービスプロバイダーと一般ユーザーの両方にとってフロントエンドアグリゲーターとして機能します。 サービスプロバイダーの場合、アグリゲーターはさまざまなコンポーネントと機能を単一のプラットフォームに統合し、ユーザーインタラクションをよりシンプルにし、ワークフローを合理化します。 また、サービスプロバイダーをマイニングプールのようにクラスタにまとめて、ネットワーク内でより強力な地位を獲得することもできます。 一般ユーザーの場合、フロントエンドアグリゲーターはさまざまなサービスやデータソースをまとめ、DefiLlamaに見られるようにステータスを確認できます。
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過去には、プロトコルは通常、従来のパブリックチェーンと同様に、独自のネットワークを作成するために使用されていました。 しかし、現在、多くのプロトコルは、独自のチェーンを構築するのではなく、既存のエコシステムを使用することを好みます。 これは、レイヤ1パターンがすでに確立されており、DePin/PoPWもこの傾向を追随しているためです。
このアプローチの変化は、DePin / PoPWの主要なプロトコルであるHeliumで明確に見ることができます。
以前は、DePin / PoPWは、上記のすべてのレイヤーをカバーする完全なプラットフォームと見なされていました。 これは、プロトコルがプロセス全体を処理する必要があることを意味しました。 ハードウェアをサードパーティにアウトソーシングすることは可能ですが、ネットワークをゼロから構築することは、継続的なメンテナンスは言うまでもなく、大きな障壁でした。
したがって、ほとんどのDePin / PoPWプロトコルがブロックチェーンネットワークの側面を成熟したプラットフォームに移行することは理にかなっています。 共通のコンセンサス、実行、決済レイヤーは、既存のレイヤー 1 またはレイヤー 2 ソリューションで再利用できます。 一部のDePin/PoPWプロトコルは、特に迅速な応答時間と高帯域幅を必要とする通信用のハードウェアネットワークを維持します。
ハードウェア通信に大きく依存しない他のDePin / PoPWプロトコルは、zkRollupなどの代替アプローチを選択する場合があります。 この場合、ハードウェアの物理的な作業は完全にオフチェーンですが、オンチェーンの部分はDePin / PoPWネットワークの残りの部分を処理し、物理的な作業の証明を検証します。
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前述したように、DePin/PoPWプロトコルのトレンドは、既存のブロックチェーンインフラを活用できるエコシステムを選択することです。 利用可能なさまざまなプラットフォームのうち、DePin / PoPWの要件を満たすことができるのはごくわずかです。 これらのプロトコルには、リアルタイムの応答性と低い取引手数料が必要です。 Solanaは、高速ブロックチェーンと、0.5秒のブロックタイムやバリデータの直接処理などの機能を備えているため、DePin / PoPWに最適です。 さらに、SolanaのcNFTは、一般的なDePin/PoPWのノードに証明書を付与するための、より費用対効果の高い手段を提供します。
このセクションでは、Solanaの例をいくつか紹介し、この移行に伴う共同作業について説明します。
Heliumは、個々のホットスポットに電力を供給し、アメリカの特定の都市で5Gサービスを提供する有名な分散型LoRaWANネットワークです。 以前は、Heliumは一般的なL1プラットフォームを維持していましたが、当時最大のDePin/PoPWネットワークであったにもかかわらず、キラーアプリとユーザー採用を獲得するのに苦労していました。
Heliumから学んだ教訓は、一般的なスマートコントラクトプラットフォームを維持する必要はなく、DePin/PoPWネットワークのリソースの無駄になる可能性があるということです。
2023年初頭、Heliumコミュニティは、約100万のホットスポットを国家圧縮を使用してNFTとして鋳造することで、ブロックチェーンをSolanaに移行することを投票で決定しました。 この移行により、Heliumはワイヤレスネットワーク自体に集中することができました。
問題なく移行が成功したことで、Solana上にDePINビジネスを構築することが可能であることが証明されました。 また、HeliumのSolanaへの移行は、DePINムーブメント全体の成長に拍車をかけました。
2022年11月に立ち上げられたHivemapperネットワークは、Solanaブロックチェーンを利用して、コミュニティ主導のインセンティブ主導のオンラインマップを作成しました。
さらに、HivemapperはSolanaの状態圧縮技術を利用して、手数料を大幅に削減し、報酬サイクルが維持されるようにします。 地図は、実生活にそっくりで、誰でもアクセスできるツールであり、地図が私たちの生活のさまざまな側面にシームレスに統合される未来を想像することができます。
どんなサービスでも、幅広いオーディエンスにリーチするためには、費用対効果が高く、ユーザーフレンドリーである必要があります。 HivemapperとSolanaは、この点で優れた例です。
レンダーネットワークは、GPUプロバイダーとGPUリクエスター間のコンピューティングリソースの市場を促進する、主要な高性能分散GPUレンダリングネットワークです。
Heliumの足跡をたどり、Render Networkはコミュニティの投票の後、Solanaに移行することを決定しました。 このSolanaへの移行は、状態圧縮に加えて、リアルタイムストリーミングや動的NFTなどの新機能を解き放つため、Render Networkにとって重要なマイルストーンです。
Render Networkが以前はイーサリアムで運用されていたことは注目に値します。 移行の決定は、DePinプロトコルにとって大きな意味を持ちます。 イーサリアムは分散化と強力なコンセンサスで知られていますが、DePinプロトコルはしばしばコストと分散化のトレードオフに直面してきました。 しかし、ソラナは現在、ナカモト係数の点でイーサリアムや他の主流のレイヤー1ネットワークを上回り、バリデーターの数が2番目に多い。 したがって、Solana上に構築することは、ほとんどのDePinプロトコルにとって当然の選択です。
GainForestは、ドナーが検証可能で追跡可能な寄付を行えるようにするプラットフォームであり、森林保護を担当する地元の個人への直接的な支援を保証します。
絶滅の危機に瀕している熱帯雨林地域の保護と回復に従事する農民やその他のコミュニティメンバーに対して、GainForestは、植林と樹木の世話における物理的な努力に対してタイムリーで公正な報酬を提供します。
その見返りとして、寄付者は環境への投資を表すSolanaを利用した「NFTrees」トークンを受け取ります。 これらのNFTree保有者は、保護を支援した地域で繁栄している動物の生態を紹介する野生動物カメラビデオなどのデジタル報酬も享受しています。
上記では、いくつかの典型的なDePin/PoPWプロトコルについて触れたに過ぎませんが、SolanaのDePinトラックの多様性と成長を見ることができます。
主要なプロトコルであるHeliumは、今年初めにSolanaでローンチされ、その影響はすぐに現れました。 ますます多くのDePin/PoPWプロトコルがベースレイヤーとしてSolanaを選択しています。 DePin/PoPWプロトコルのほぼすべてのサブディビジョンがSolanaとの統合に成功し、当初は疑問視されていたこれらのプロトコルの概念が証明されました。
さらに、DePin/PoPWプロトコルが連携する能力は、エコシステムに大きな影響を与えます。 このプロトコルのクラスターは、Solana上のDeFiのもう一つの構成要素として機能し、DePin Summerをもたらす可能性があります。 既存のユーザーベースとフローは、既存のプロトコルの上に簡単に構築したり、既存のプロトコルと連携したりするための新しいプロトコルの肥沃な土壌を提供します。 これにより、新たなプラスのサイクルが生まれ、Solanaエコシステムにますます多くのプロトコルが引き寄せられます。
パラダイムシフトで述べたように、従来のブロックチェーンネットワークをより成熟したプラットフォームに移行することは避けられない傾向であり、現在Solanaが最有力候補となっています。 この段階では、SolanaはDePin/PoPWトラックで確固たる地位を確立しており、他のパブリックチェーンが市場シェアを獲得することは困難です。
すべてのスマートコントラクトプラットフォームには、独自のサポート基盤があります。 イーサリアムにはDeFiがあり、アービトラムにはGMXがあり、そして今、DePinはSolanaの新しいアンカーになりつつあります。 私たちは、それがSolanaの次の成長の波を牽引すると予想しています。