レイヤー 0 とは

レイヤー0(レイヤーゼロブロックチェーン)は、レイヤー1の下に構築された基本的なインフラストラクチャであり、さらに基本的なレイヤーとして機能します。 その目的は、さまざまなブロックチェーンのスケーラビリティ、相互運用性、および専門性を強化することです。

現在、さまざまなマルチチェーンアプリケーションが、このレイヤー0の目標を達成するためにさまざまなアーキテクチャを試しています。 この記事では、レイヤー 0 の 3 つの実例と、レイヤー 0 上に構築され、レイヤー 0 エコシステムの利点を活用する 2 つのプロジェクトについて説明します。

レイヤー 1 - レイヤー 3 のまとめ

レイヤー1:レイヤー1は、インタラクションとデータ配信のためのベースブロックチェーンです。 例としては、ビットコイン、イーサリアム、BNBチェーンなどがあります。

レイヤー2:レイヤー2は、レイヤー1の上に構築されたプロトコルで、ブロックチェーンのパフォーマンスとスループットを向上させることを目的としています。 レイヤー 1 のトランザクションは、追加のレイヤー 2 で処理でき、最終的な結果は、永続的な記録保持のために基盤となるレイヤー 1 に送り返されます。 レイヤー2スケーリングソリューションは、ベースレイヤーのブロックチェーンの負担を軽減し、処理速度を向上させ、スケーラビリティの問題に対処することを目的としています。 レイヤー1と相互作用することで、ブロックチェーンはセキュリティを損なうことなくスケーラビリティを実現できます。 レイヤー 2 の詳細については、以前の Gate Learn の記事を参照してください。

レイヤー 3: レイヤー 3 はレイヤー 2 の上に構築され、さらに優れたスケーラビリティとカスタマイズを提供します。 これは、頻繁なオンチェーンインタラクションを必要とするプロジェクトで一般的に使用され、開発者はニーズに基づいてレイヤー3にゲームチェーンを展開できます。 これは、高頻度のオンチェーンインタラクションやユーザーウォレット体験の向上を必要とする特定のDAppゲームプロジェクトに対応しています。 レイヤー 3 の詳細については、以前の Gate Learn の記事を参照してください。

レイヤー0のアプリケーション:Polkadotを例にとる

Polkadotを使用して、レイヤー0インフラストラクチャの仕組みとその利点を調べてみましょう。

Polkadotのレイヤー0は次のように機能します。

リレーチェーンは、パラチェーンのセキュリティを確保するメインチェーンです。 これらのパラチェーンは、レイヤー1サイドチェーンとして機能し、特定のアプリケーション専用です。 さらに、クロスコンセンサスメッセージ(XCM)を送信するためのネットワーク層プロトコルがあります。 これにより、コンセンサスシステム間の通信が強化され、相互運用性が強化されます。

ソース: ポルカドットブログ

Polkadotのパラチェーン(パラレルチェーン)設計の利点

Polkadot の公式文書によると、パラチェーン設計の主な利点は次のとおりです。

• スケーラビリティ:リレーチェーンはメッセージングとセキュリティに重点を置いており、スマートコントラクトの実行を処理することなく、パラチェーンをスケーラブルなソリューションにすることができます。 また、この構造は、スマートコントラクトに縛られることなく、特定のアプリケーションやユースケースに合わせてカスタマイズ・最適化できるため、パラチェーンの柔軟性とスケーラビリティを高めることができます。
• スペシャライゼーション:Polkadot自体は、レイヤー0としての基本的な作業にのみ焦点を当てています。他のL1ブロックチェーンはセキュリティのバランスを取り、DAppsを使用して拡張する必要がありますが、Polkadotとその専用ブロックチェーン(パラチェーン)は連携できます。
• 相互運用性:すべてのパラチェーンはSubstrateと呼ばれるフレームワーク上に構築され、Polkadotのアーキテクチャに接続されているため、ネイティブに通信し、資産を交換し、豊富なクロスチェーンの相互作用と接続を形成することができます。 XCMの上のPolkadotメッセージフォーマットにより、パラチェーンは、アセットの共有など、リレーチェーンを経由することなく相互にやり取りすることができます。

Polkadotエコシステムのレイヤー1プロジェクト

Polkadotエコシステムで最も代表的なレイヤー1パラチェーンプロジェクトは、スロットオークションの第1ラウンドで落札したプロジェクトです。 彼らはより長い時間をかけて開発されており、コミュニティでより強いコンセンサスを持っています。 ここでは、3 つのレイヤ 1 プロジェクトを現在の TVL サイズ順に示します。

アスター
Astar Network(旧Plasm)は、日本で最も人気のあるスマートコントラクトプラットフォームです。 レイヤー0として、Polkadotのリレーチェーンはスマートコントラクトの開発と展開をサポートしていません。 Astarはこのギャップを完璧に埋め、Wasm(WebAssembly)およびEVMスマートコントラクトソリューションをサポートしています。 これにより、Astarは、OVM(Optimistic Virtual Machine)などのレイヤー2スケーリングソリューションを含むイーサリアムエコシステムをサポートするPolkadotエコシステムの最初のパラチェーンになります。

開発者をエコシステムに引き付けるために、Astar NetworkはdAppステーキングプログラムを実装しました。 Astarネットワーク内では、新しいブロックごとに作成されたインフレトークンの一部がdAppステーキングに割り当てられます。 このステーキングプロセスからの報酬は、dApp開発者とステーカーに分配されます。

AstarはPolkadot上で次のように構築されており、Polkadotのリレーチェーンを使用してクロスチェーンの相互運用性、データストレージ、トランザクション検証を処理し、EVMレイヤーはスマートコントラクトの実行を担当し、イーサリアムと互換性があるため、開発者はdAppsを構築および展開できます。

月光
Moonbeamは、主にSolidityで書かれたスマートコントラクトをEthereumに統合し、Moonbeamチェーンに小さな変更を加えたイーサリアムブリッジです。 これにより、リレーチェーンやPolkadotエコシステム全体とのクロスチェーンの相互運用性が可能になります。 2020年、有名なDeFiサービスであるSushiSwapがMoonbeamに支店を立ち上げました。 2022年、ネイティブのPolkadot USDTがMoonbeamでローンチされました。

PolkadotシステムのテストネットワークはKusamaです。 開発者の一般的なワークフローは、まずKusamaテストネットワークでMoonriverを使用することです(Moonriverの機能はMoonbeamのものと似ています。 これはKusama)の前身プロジェクトであり、スマートコントラクトをテストおよび検証し、PolkadotのMoonbeamにコードを送信します。 Moonbeamは、Polkadotチェーン上でEVMインスタンスを実行でき、ERC-20規格とDOTプロトコルをサポートしています。

アカラ
Acalaは、Polkadotネットワーク上に構築された金融サービスプラットフォームであり、AcalaSwap(コイン取引所の自動マーケットメーカーで、流動性プロバイダーがプールを開いて流動性を注入し、取引手数料を受け取ることができる)、Honzon(ステーブルコインプロトコル)、Homa(リキッドステーキングプロトコル)の3つの主要なサービスを提供しています。 AcalaはPolkadotのDeFiハブと見なされており、Ethereumと互換性があるため、開発者はDeFiプロジェクトをEthereumからAcalaネットワークに簡単に移行できます。 ネイティブの分散型ステーブルコイン(aUSD)とACA(Acalaネットワークのガバナンストークン)を含むデュアルトークンシステムを採用しています。 前述の3つの主要なサービスは、パラチェーン担保、クロスチェーン流動性創出、マルチチェーン資産担保、アルゴリズム型ステーブルコインaUSDの発行のニーズを満たすことができます。

Polkadotの配信の進行状況と制限

Polkadot 1.0の最終バージョンは2023年7月にリリースされる予定で、これはPolkadotリレーチェーンの機能が提供されたことを意味します。 長期的には、Polkadotはより一般的なエコシステムを目指しており、ブロックスペース(PolkadotのCoretime)を生成、利用、販売しています。

以下は、Polkadotエコシステムの現在のデータです。 Substrateをベースにした90+のパラチェーン、300+のDapps、190+のブロックチェーンなど、580以上のエコシステムプロジェクトがあります。 2.現在のパラチェーンで最も重要なプロジェクトは、中央集権型ステーブルコインであるテザー(USDT)とサークル(USDC)の立ち上げと展開に関連しており、Polkadotのアセットハブには2億5000万USDCもの資金があります。3.エコシステム全体では、毎月約2,000人のアクティブ開発者と毎月83,000人のアクティブユーザーがいます。

さらに、相互運用性とクロスチェーンブリッジアプリケーションに関しては、Bridge HubとIdentityチェーン、Asset Hub、Collectivesチェーンは、Polkadotエコシステムの注目すべきインフラストラクチャです。 2023 年 12 月、セキュリティ監査の後、トラストレス ブリッジ Snowbridge が アセット ハブとブリッジ ハブの本番環境にデプロイされ、2024 年初頭にアクティブ化される予定です。 トラストレスクロスチェーンブリッジの基盤となる暗号化方式は、Web3 Foundationの研究チームによって内部的に開発された特殊な暗号化プロトコルです。 これらはXCMと統合されており、イーサリアムとMoonbeamネットワークとの将来のソリューションに使用できる任意のコントラクトインタラクションを可能にします。 トラストレス機能はスケーラビリティと効率性に優れていますが、基盤となるネットワークセキュリティが弱くなるという制限があります。

同様の目標を持つレイヤー0プロジェクト:Cosmos

Polkadotと同様に、Cosmosは、同様のレイヤー0ビジョンを持つクロスチェーンエコシステムの構築を提案した最も初期のプロジェクトの1つです。 Cosmosの ホワイトペーパーによると、Cosmosエコシステムは、異なるバリデーターが発行・管理できるが、信頼できる第三者に依存することなくブロックチェーン間でシームレスに移動・交換できる資産により、ブロックチェーン間の相互運用性を実現することができます。

Cosmosエコシステムの利点

Tendermint Core:Cosmosには多くのリージョン(ゾーン)があり、そのすべてが、悪意のある動作を抑制できる高性能で安全なコンセンサスエンジンであるTendermint Coreによってサポートされています。 Tendermint CoreのBFTコンセンサスアルゴリズムは、パブリックプルーフオブステーク(PoS)ブロックチェーンの拡張に適しています。 イーサリアムやビットコインのプルーフオブワークなど、他のコンセンサスモデルを持つブロックチェーンは、アダプターゾーンを使用してCosmosネットワークに接続できます。 創業者のJae Kwon氏との哲学的な違いから、Tendermintは後にIgniteと改名されました。 その結果、2つの事業体に分割され、クォン氏はもう1つの事業体であるNewTendermintのCEOに就任しました。

コスモスハブ:コスモスの最初のゾーンはコスモスハブと呼ばれます。 Cosmos Hubは、マルチアセットのプルーフ・オブ・ステーク(PoS)ブロックチェーンネットワークであり、適応とアップグレードを可能にするシンプルなメカニズムによって管理されています。 さらに、Cosmos Hub は、他のゾーンを接続することで拡張できます。 Cosmos Hub は、ゾーン間のすべてのトークン転送を担当し、トークンの総供給量を追跡します。 各ハブは、各ゾーンのリスクを分離します。 誰でも新しいゾーンを Cosmos Hub に接続できます。 したがって、ゾーンは、新しいブロックチェーン技術ソリューションとの将来の互換性を可能にします。

IBCクロスチェーンプロトコル:Cosmosネットワークのハブとゾーンは、IBCプロトコルを介して通信します。 IBCプロトコルは、Web2ネットワークのUDPまたはTCPプロトコルと同様に、ブロックチェーンデータの送信に使用される仮想プロトコルです。

コンセンサスエンジンであるTendermint Core、Cosmosの初期ゾーンであるCosmos Hub、IBCクロスチェーンプロトコルに加えて、Cosmos SDK開発フレームワークも役割を果たしています。 これらのインフラストラクチャが一緒になって、Cosmosエコシステムを形成します。

Cosmosエコシステムのレイヤー1プロジェクト

現在、 Coingecko のデータによると、Cosmosエコシステムの時価総額上位100社に10件のプロジェクトがあり、エコシステム内には260件以上のプロジェクトが建設されています。 コスモス技術は、数多くの堅牢なプロジェクトを生み出してきました。 これは、PolkadotとCosmosが選択した技術開発の道筋の違いに起因している可能性があります。 Polkadotはリレーチェーンとパラチェーンを設計することでセキュリティを確保しますが、Cosmos Hubはオンチェーンのメッセージ交換とセキュリティを処理しません。 Gate Learnの以前の 記事で 指摘したように、Cosmosのエコシステムは放射ネットワーク構造に似ています。 各アプリケーションチェーンはセキュリティを管理し、Cosmosエコシステム内のDeFiプロジェクトにより高い柔軟性と自律性を提供します。

インジェクティブ
Injectiveは、完全に分散化されたオーダーブック、予測市場、またはその他のオンチェーン金融サービスのdAppsを構築できる、モジュール式ですぐに使用できる相互運用性ブロックチェーンです。 Cosmos SDKを使用して構築されたInjectiveは、Tendermintのプルーフ・オブ・ステーク・コンセンサス・フレームワークを使用してインスタント・トランザクションを実装できます。

相互運用性のために、Injectiveは、Ethereum、Moonbeam、CosmosHub、およびその他のIBCサポートチェーン、およびSolana、Avalanche、およびその他のWormhole統合チェーン間のシームレスなクロスチェーントランザクションをサポートしています。 Injectiveは、EthereumおよびすべてのIBCサポートチェーンとのクロスチェーントランザクションをサポートしているため、これは、Injectiveで作成されたトークンがデフォルトで複数のネットワークに表示される可能性があることを意味します。

クロスチェーンエコシステムの互換性に関して、Injectiveは、Cosmosエコシステム用に構築された新しいタイプのスマートコントラクトプラットフォームであるCosmWasmをサポートしています。 これは、開発者がInjectiveでスマートコントラクト主導のdAppを簡単に起動できることを意味します。 CosmWasmをサポートする他のチェーンで実行されているスマートコントラクトも、Injectiveにシームレスに移行できます。

クロノス
Cronosは、Cosmos SDKを使用して構築された、イーサリアムと互換性のあるレイヤー1ブロックチェーンです。 当初、 Crypto.com はオープンソースの パブリックチェーン Cronos.org を利用して金融サービスを提供していました。 その後、プロジェクトチームは、特定の分野でDeFi、NFT、GameFiの使用を拡大するために、並列実行ブロックチェーンであるCronosを開発しました。 また、この新しいチェーンの創設により、dAppsやスマートコントラクトの導入がより手頃になり、二酸化炭素排出量の削減にも貢献しています。

Cronos は EVM および Solidity と互換性があり、すべての EVM ツールをすぐに利用できます。 さらに、Web、Unity、Unreal、C++ のゲーム開発者向けに設計された一連の開発者ツールである Cronos Play があります。 これらのツールは、GameFiプロジェクトの開発に便利です。

Cronosの最もユニークな特徴は、 Crypto.com からの直接サポートです。 Cronos Ecosystem Grants Programは、初期の製品開発を指導し、技術サポートを提供することにより、Cronosの初期プロジェクトを支援する計画です。 さらに、潜在的なdApp開発者向けの計画であるCronos Acceleratorがあります。

セレスティア
Celestiaは、データ可用性競争における傑出したプロジェクトです。 これは、トランザクションの順序付けと公開データの可用性の検証に重点を置いたモジュール式ネットワークです。

Celestiaは、異なるブロックセグメントで複数回ランダムにサンプリングするデータ可用性サンプリング(DAS)テクノロジーを使用しています。 サンプリングが成功するたびに、データの可用性とブロックの有効性の信頼性が高まります。 さらに、この方法はスケーラブルです。 より多くのライトノードがネットワークに参加してデータをサンプリングすると、ブロックサイズが増加し、スループットが向上します。 その技術革新は、2022年に5,500万の資金を集めました。 イーサリアムは、将来的にはデータの可用性とセキュリティに焦点を当てたいと述べています。 イーサリアムのDAレイヤーと比較して、Celestiaはイーサリアムにとって脅威と見なされているデータコストを大幅に削減します。

Cosmosの限界と今後の方向性

最も重要なプロジェクト資産がステーブルコイン(USDC:2億5,000万ドル相当)であるPolkadotと同様に、2022年のCosmosの成功は、TerraのステーブルコインUSTをCosmosブロックチェーンに展開したことによるところが大きいです。 当時、USTは市場価値で4番目に大きなステーブルコインでした。 しかし、2022年5月のTerraのデカップリングのデススパイラルは、Cosmosに厳しい試練をもたらし、ATOMトークンの価格の大幅な急落につながりました。

その後、Cosmosはモジュール性に着目し始めました。 現在、Cosmos HubのフォークネットワークであるAtomOneは、2024年2月27日に メインネットを立ち上げる予定です 。 このイベントは、創設者のJae Kwon氏がATOMトークンのインフレ率の提案がわずかに可決されたことに不満を抱き、フォークを提案することにつながったことがきっかけでした。

これにより、Cosmosには少なくとも3つの大きな問題があることが明らかになりました。

• 中央集権化:ファウンダーがフォークを通じてコミュニティの提案に対抗できることに加えて、ノードオペレーター(個々のバリデーターオペレーターChainflowなど)やLIDOなどのステークプールの サトシ係数 (中央集権化の程度を示す)は、Cosmosのスコアが7、Ethereum 2、Solana 20、Polkadotが92(執筆時点)であることを示しており、Cosmosエコシステムが比較的中央集権化されていることを反映しています。
• 高いインフレ率とネットワークセキュリティコスト:当初、Blockworks Researchの調査によると、Cosmosの$ATOMトークンのインフレ率が高いことが示されました。 これはトークノミクスの持続性がないことを示唆し、Cosmosがネットワークセキュリティに支払うコストに影響を与えるため、チームは関連する提案を提案するようになりました。
• エコシステムガバナンスの断片化とトークンの流動性:前者は、Tendermintの名称変更と分割に例示されており、エコシステムを混乱させる可能性があります。 後者はユーザーエクスペリエンスに影響を与え、その後、Cosmosの採用に影響を与えます。

Cosmosエコシステムの今後の開発の方向性は? Cosmos Hubの責任者であるBilly Rennekamp氏による AMAシェア によると、Cosmos Hubの今後の機能には、Vegaのアップグレード、新しいモジュールAuthZとFeeGrant、および更新されたネットワークの安定性とセキュリティが含まれます。 また、IBSパケットルーティング機能についても紹介します。 Gravity DEXとEmerisは、Cosmosエコシステムの発展を示すだけでなく、エコシステムの信頼性とバランスに関する議論を巻き起こしました。 チェーン間セキュリティとATOM機能の実装により、Cosmos Hubの価値とセキュリティがさらに向上します。 一方、Cosmosで進行中のNFTおよびIRISnetプロジェクトも、エコシステムにより多くのアプリケーションと価値をもたらします。 これらのアップグレードと機能は、ユーザーエクスペリエンスを向上させ、Cosmosエコシステムの開発と採用を促進することが期待されています。

結論と展望

レイヤー0という用語は、主にGavin Woodの伝道とPolkadot パラチェーンブログでの使用により、早くからよく知られるようになりました。 しかし、Polkadotの2023年の 年末のまとめ では、Polkadotとレイヤー0は一緒に議論されなくなりました。 これは、PolkadotとCosmosの両方がエコシステム開発で同様の問題に遭遇したためである可能性があります。

イーサリアムがPolkadotをプロトコルに統合する意欲は別として、他のレイヤー1ネットワークが追随する可能性は低いようです。 同様に、Cosmosネットワークのセキュリティは、ネイティブトークンであるATOMによって保証されています。 最終的には、誰もがより多くのレイヤー1トークンを取得して、より多くのオンチェーンインタラクションを実現したいと考えています。 ネットワークセキュリティは、シーケンサーの分布に依存します。 これらの役割を再定義し(XAIがSentryノードを通じて認証インセンティブの問題に対処するなど)、クロスチェーンエコシステム内でモジュール式のコンポーザブルインフラストラクチャを開発することは、レイヤー0トラックが2024年に直面する真の課題です。 PolkadotとCosmosがこれらの課題に対して満足のいく解決策を提供できない場合、これらの問題に対処するための道はレイヤー0ではなく、別のものと呼ばれるかもしれません。

ユニバーサルクロスチェーンプロトコルの未来
他のプロジェクトもクロスチェーンレースで競い合っています。 例えば、Wormholeは、ブロックチェーン間のユニバーサルメッセージングを容易にするクロスチェーンプロトコルです。 ブロックチェーンそのものではなく、トークンブリッジでもありません。 代わりに、クロスチェーン取引所の構築、NFTガバナンスの実装、クロスチェーンゲームの作成のためのツールを提供します。

また、Ultra Light Nodes(ULN)を使用するLayerZeroも同様のクロスチェーンプロトコルで、その設計はWormholeにやや似ています。 LayerZeroのCEOは 、ワームホールのようなシステムの運用は「システム」に制御コンポーネントを配置することであり、信頼できる管理者のみがそれらをアップグレードできると考えています(13/19マルチシグが必要です)。 また、LayerZeroは外部キーを使用してdAppsのパラメータを管理し、悪意のある行動をとらないようにキーマネージャーに依存しています。 違いは、WormholeのdAppは制御できず、「システム」がアップグレードを強制したり、基盤となるメッセージ送信プロトコルを変更したりするのを防ぐことができないことです。 LayerZeroでは、各dAppが不変のセキュリティパラメータのセットを選択できます。 これは、重要なインフラストラクチャとしてのLayerZeroが不変であり、オープンソースであり、常にユーザーによって所有されていることを意味します。

PolkadotとCosmosのIBCクロスチェーンプロトコルによって開発されたライトノードプロトコルに加えて、このレースでは、将来的にはWormholeやLayerZeroなどのより普遍的なクロスチェーンプロトコルが登場し、より効率的で柔軟で安全なソリューションを提供する可能性があります。