モジュール型ブロックチェーン設計とモノリシック型ブロックチェーン設計とは何ですか?

モジュール式およびモノリシックなブロックチェーン アーキテクチャを理解する

1. モノリシック ブロックチェーンは、コンセンサス、データの可用性、実行、決済といったすべてのコア機能を単一のレイヤー内で処理します。 Bitcoin と初期段階のイーサリアムは、この設計の代表的な例です。すべてのノードがトランザクションを検証し、状態変更に同意し、データを保存し、ブロックを独立してファイナライズして、自己完結型システムを作成します。

2. この構造は、すべての参加者が完全な監視を維持できるようにすることで、セキュリティと分散化を優先します。ただし、トランザクションのスループットを向上させるには、すべてのノードでより多くのデータを処理する必要があり、ピーク使用時の輻輳や料金の上昇につながる可能性があるため、スケーラビリティが制限されます。

3. 需要が増大するにつれて、モノリシック チェーンの容量は最も遅いコンポーネント (通常、ノードが新しいデータに同意して保存できる速度) によって制限されるため、ボトルネックに直面します。回避策としてレイヤー 2 ソリューションが登場しましたが、ベースレイヤーを再考するのではなく、複雑さをオフチェーンに移行します。

4. 対照的に、モジュール式ブロックチェーンは、これらの機能を別個のレイヤーまたはコンポーネントに分離します。 1 つのチェーンがすべてを行うのではなく、特殊なモジュールが特定のタスクを処理します。たとえば、あるチェーンはデータの可用性にのみ焦点を当て、別のチェーンはトランザクションを実行し、3 番目のチェーンは紛争を解決する可能性があります。

5. この分離により、開発者は各モジュールを個別に最適化できます。データ可用性レイヤーは高スループットと低コストを実現するように設計でき、実行レイヤーは高度な仮想マシンを使用した高速計算を優先できます。決済層は、トランザクション処理による負担をかけずに、堅牢な暗号化保証を活用できます。

モジュラーシステムにおける特殊レイヤーの台頭

1. Celestia のようなプロジェクトは、他のブロックチェーンがトランザクション データを投稿するデータ可用性レイヤーを提供することで、モジュール型アプローチを例示しています。これにより、ロールアップとアプリ固有のチェーンは、完全なコンセンサス メカニズム自体を実行しなくてもセキュリティを継承できます。

2. Optimism や Arbitrum などの実行環境は、メインのイーサリアム チェーンからトランザクションを処理する独立したレイヤーとして動作します。結果をバッチ処理して最終決済のためにイーサリアムに送り返し、信頼の前提を維持しながら負荷を軽減します。

3. Base または zkSync Era のような決済層は、複数のロールアップと基礎となる L1 の間の仲介者として機能します。これらはプルーフを集約し、ブリッジを管理し、共有流動性を提供して、さまざまな実行コンテキスト間の対話を合理化します。

4. 責任を切り離すことで、モジュラー アーキテクチャにより柔軟性が向上します。開発者は、速度、コスト効率、イーサリアムのセキュリティ モデルとの緊密な統合など、アプリケーションのニーズに基づいてレイヤーの最適な組み合わせを選択できます。

5. トレードオフとして、アーキテクチャの複雑さが増します。ユーザーと開発者は、さまざまなレイヤーがどのように相互作用するかを理解し、レイヤー間のメッセージングを管理し、モジュール間をブリッジする際の潜在的な遅延を考慮する必要があります。

設計思想全体にわたるセキュリティへの影響

1. モノリシック システムでは、セキュリティが本質的に備わっており、均一に適用されます。すべてのノードがすべての機能を実行するため、ネットワークを侵害するには、コンセンサス、検証、およびストレージのメカニズムを組み合わせた強度を同時に克服する必要があります。

2.モジュラー設計はコンポーネント間で信頼を再分散します。つまり、全体的なセキュリティは最も弱いリンク層に依存します。データ可用性サンプリング プロトコルが失敗したり、不正行為防止メカニズムが遅れた場合、スタック全体の整合性が危険にさらされる可能性があります。

3. ロールアップ中心のロードマップへのイーサリアムの移行はモジュール性を採用していますが、最終的な真実の情報源として機能するためにその L1 に大きく依存しています。たとえ実行が他の場所で行われたとしても、決済はイーサリアム上で行われ、バリデータセットと経済的安全性への信頼が固定されます。

4. 一部のモジュラーチェーンでは、特に集中型シーケンサーや限定されたバリデーターセットに依存する場合に、新しい信頼の前提が導入されます。パフォーマンスは向上しますが、インセンティブ構造と許可のない参加が慎重に維持されない限り、ユーザーはある程度の分散化を犠牲にする可能性があります。

5. モジュール型エコシステムでは、監査と監視がより複雑になります。セキュリティ チームは、個々のコンポーネントだけでなく、メッセージ パッシング、不正行為の証明、有効性の証明、データのコミットメントなど、コンポーネント間のインターフェイスも検証する必要があります。

よくある質問

真のモジュール型ブロックチェーンとは何でしょうか?真にモジュール型のブロックチェーンは、実行、コンセンサス、データ可用性、決済という 4 つのコア機能のうちの少なくとも 1 つを外部システムに委任します。すべての役割を内部で実行しようとするのではなく、代わりに標準化されたプロトコルを通じて他の層と統合します。

ブロックチェーンはモジュール式でありながら安全であることができるでしょうか?はい、ただしセキュリティは適切な実装にかかっています。有効性証明 (zk-SNARKs/zk-STARKs) や適切なタイミングでの不正証明などの暗号化プリミティブを使用すると、オフチェーン モジュールが基本層に対して責任を負い続けることが保証されます。信頼を最小限に抑えた相互運用性が鍵となります。

スケーラビリティの問題にもかかわらず、一部のプロジェクトがモノリシック設計を好むのはなぜですか?モノリシック チェーンは、シンプルなデザインとユーザー エクスペリエンスを提供します。レイヤ間で調整したり、ブリッジング遅延を管理したり、サードパーティのインフラストラクチャに依存したりする必要はありません。自律性と予測可能な動作を重視するアプリケーションにとって、これは依然として魅力的です。

Cosmos はモジュール式ブロックチェーンの概念とどのように関係していますか? Cosmos は、Inter-Blockchain Communication (IBC) プロトコルを通じてモジュール性をサポートしており、流動性と通信のためにハブに安全に接続しながら、ソブリン ゾーンが実行に特化できるようにします。 Celestia ベースのスタックと同じ意味ではモジュール化されていませんが、構成可能なマルチチェーン エコシステムが可能になります。