Web3スタック

Web3スタックの実際的な実例はまだ見えていません。そのためこれは試みです。Web3エコシステムの広がりを考えると、この図には不完全で不正確な点がもちろんあるでしょう。

この記事の最後で、この図から得た最も興味深い考えをご紹介します。

コアスタック

コア開発スタックがdapp開発チームに提供すべきものは何か。

単一の、順序付けられた有効な取引の規準的な台帳を提供する必要があります。

P2P、コンセンサス、状態偏移マシンレイヤーが合わさってこういった機能は提供されます。現在EthereumとBitcoinはこれらの機能だけを持っていますが、コアのEtheriumプロトコルは最終的にシャーディングも含めるように拡大するでしょう。

図の右側にあるオプションコンポーネントを構築するチーム数と比較すると、図の左側にあるコンポーネントを構築するチームは少数です。スタックの一番下から上に向かって、オプションコンポーネントを含み、インターネットプロトコルを除く：

• Oasis Labsは、 多くのチェーンがプライベートなオフチェーン、TEEベースの計算をサポートできるようにする中立的なプラットフォームEkidenを構築しています。
• Handshakeは分散型DNSを構築しています。DNSのOSデフォルトを考えると、導入は非常に困難です。
• Moneroは、IIPレベルのプライバシーを保証するノード間のプライバシー保護パケットルーティングを可能にするKovriを構築しています。Kovriは多くのチェーンをサポートするために構築されています。
• BloxRouteは、チェーンが不可欠なブロック配信ネットワークに取り組んでいます。
• Ethereum財団はDevP2Pを、Protocol LabsはLibP2Pを構築しました。ほとんどの新しいチェーンは、この2つのフレームワークのどちらかを採用しており、EthereumがLibP2Pに移行するという噂もあります。
• EthereumとPolkadotは、フルステートシャーディングに取り組んでいます。
• コンセンサスレイヤーでは、数多なチームが実験を重ねています：
• リーダーベースのブロックチェーンのコンセンサス
• ビットコインとビットコインキャッシュ – ASICに最適化されたプルーフ・オブ・ワーク（POW)
• Ethereum 1.0、Monero、Zcashなど – ASICに強いPOW
• Kadena – 編み込みPOW
• Chia – プルーフ・オブ・スペースとタイム（POST）とプルーフ・オブ・イラプスタイム（POET)
• Filecoin – 有用なデータを持つPOST
• Ethereum 2.0 – Casper TFGプルーフオブステーク（POS）
• Thunder – POWのフォールバックを持つPOS
• Decred – ハイブリッドPOW/POS
• Polkadot – Honeybadger POS
• EOS – 委任されたプルーフオブステーク（DPOS）
• Tezos – 改良DPOSバリアント
• Tendermint – 改良DPOSバリアント
• Solana – プルーフオブヒストリー（POH）
• Dfinity – 閾値リレー + 確率的スロットコンセンサス
• Algorand – リーダーの選挙ありのビザンチン協定（BA）リーダーレスのブロックチェーンコンセンサス
• Rippleコンセンサスプロトコル
• Stellarコンセンサスプロトコル
• AvalancheブロックDAG
• Byteball – Byteballのメインチェーンコンセンサス
• Hashgraph – Hashgrahコンセンサスプロトコル
• DAGlabs – Spectre
• Blink – Blinkコンセンサスプロトコル
• Spacemesh – コミュニティ選択POST、その後Tortoise + hare

主要な状態遷移マシンにはいくつかあります： -Ethereumバーチャルマシン（EVM） –Ethermint 1.0、Ethermint、Hashgraph、WANchainなど - Webアセンブリバーチャルマシン（WASM） –Dfinity、EOS、Polkadot、Ethereum2.0 - Direct LLVM露出 – Cardano、Solana

カスタム状態遷移マシン - Kadena - Tezos - Rchain - Coda

このリストには疑問点があります。コアスタックの他のレイヤーと比較して、コンセンサスレイヤーにはなぜこんなに多くのチームが取り組んでいるのでしょうか。

その答えは明らかに、そこに儲ける機会が存在するからです。

コンセンサスレイヤーにおいてすべての価値が勝ち取れる理由は何か、という疑問が自然と湧いていきます。

コンセンサスレイヤーは、ブロックチェーンで唯一の最大のボトルネックであり、コンセンサススキームは基本的なトレードオフによって制限されています。さらに、コンセンサススキームは相互排他的です。単一チェーンでは、2つのコンセンサススキームを同時に採用することはできません。世界をリードするプロトコル開発者はビットコインのPOWの限界を認識し、大規模なグローバルなデジタル資産を構築する機会を見て、数十兆ドル相当の市場で合理的な競争をすることでしょう。

現在までに、スケーラビリティのトリレンマを考えると、基本的なParetoの改良を導入するコンセンサスアルゴリズムを構築した人物はいないと言ってよいでしょう。コンセンサスレイヤーで革新を遂げるチームの大半は、ユースケースのいくつかのサブセットに対して最適なトレードオフの組合せを選択したという基本的な賭けに出ているのです。

もしチームが根本的なParetoの改良を代表するメカニズムを考案したなら、どうやってこれを知ることができるでしょうか。その答えは、ある程度のブロック生成の分散化のスループットを定量化することです。Dfinity、Algorand、Solana、および他のチームはこれを可能だと考えています。Vitalikはそう考えていません。

コンセンサスアルゴリズムはコピーできると考えるのは、理にかなった議論だと思います。技術的には管理は可能ですが（TendermintでのEVMとCosmosを参照）、厳しいオンチェーンガバナンスがあるところでは特に、既存のチェーンでコンセンサスアルゴリズムを変更することは政治的な理由で実現しない可能性があります。オンチェーンガバナンスをより密接に結合するほど、既得権益層を変えるのは困難でしょう（21人のEOSブロックの生産者の1人に、より分散型で同等なパフォーマンスを提供する理論システムのために、羨望される枠を手放すよう説得することを考えてみてください）。これがEthereumがPOWを捨ててPOSに移行できる理由です。ネイティブPOSチェーンは、同様の大きさの変化を喜んで行う可能性は低いでしょう。

実験的な試みが見られるコアスタックのもう一つのレイヤーは、状態の遷移マシンレイヤーです。WASM上に構築されていないチームは、ブロックチェーンの状態の遷移マシンが何をすべきで何をすべきでないかという非常に辛辣な見方を指摘する傾向があります。

• Kadenaは、スマートコントラクトは人間が読めるべきものであると考えています。
• Tezosは、すべてのスマートコントラクトは正式に検証されなければならないと考えています。
• Rchainは、スマートコントラクトはdappチェーン間で同時に実行され、正式に検証されるべきだと考えています。
• Codaは、どんなに小さいノードでもチェーンの整合性を検証できるようすべてがSNARKを通じて実行され、それによって永続性の最大の分散化を維持する確率を最大限に高める必要があると考えています。

状態の遷移マシンレイヤーにおいて最も興味深い洞察がいくつかあります。まずは、多くの主要なプロジェクトがWASMを使用するコンセンサスに到達したという事実（WASMはブロックチェーンによって使用される意図はなかったにもかかわらずです）、そしてKadena、Tezos、Rchain、Codaが行っている賭けの特異性の度合いです。

暗号資産のすべてがオープンソースであるため、ネットワーク効果はスタックの各レイヤーと比較して考えることができます。例えば、EVMはがクリティカルマス（臨界量）に達し、EVMのために構築されたツーリング、開発者の教育、ライブラリなどによってネットワーク効果が生まれています。これはまさしく、Etherium自体がEVMから逸脱したいにも関わらず、Hashgraph,Cosmos Ethermint、Wanchain、RSK、Blinkなどその他の多くのプロジェクトがEVMの採用を決定した理由です。

実際には、状態の遷移マシンはチェーン間でポータブルだという見方には少し懐疑的です。EVMの場合、Ethereum財団でさえそのままにしておきたいとは思っていないでしょう。私の考えでは、開発者は一般的に一緒にコードすることを望みません。しかし、ブロック生成の分散化とオープンソースソフトウェア開発においてはEtherium主義であるがためこれを行っているのです。もしこの仮説が正しいとしたら、EVMを採用する非Ethereumチェーンは「EVMのネットワーク効果」のメリットを享受することはできません。

しかし、WASMの場合、物事は異なるかもしれません。大半の暗号資産チームはWASMを構築し維持している巨人の肩に立つことを望んでいるため、実際にはWASMの周辺に構築可能なクロスチェーンネットワーク効果が存在するかもしれません。

もしこのWASMの周辺のネットワーク効果が現れると、ユニークな状態の遷移マシンを開発するチームにとっては、長期的に競争するのが困難になるでしょう。

拡張コアスタック

ベースレイヤーチェーンに属さない要素がいくつかあり、まだdapp開発に不可欠であると考えられてはおらず、開発スタックのコア部分になると考えているものがあります。スタックを上に進む：

• 多くのチームはサイドチェーンを構築しています。ビットコインで最も知られている実装はdrivechainとLiquidです。Ethereumの世界では、最も重要な実装はプラズマフレームワーク内のSKALEであり、ソブリンdappチェーンとしてのCosmos Ethermintチェーンです。
• ビットコインには、決済チャネルと状態チャネルネットワークに取り組んでいるチームがあり、特にLightning LabsとBlockstreamが有名です。Ethereumエコシステムでは、RaidenとCelerがあります。ビットコインコミュニティ内の多くの人は、これが拡張できる唯一の方法だと考えています。
• インターレジャープロトコル（ILP）は数か月前に完成しました。クロスチェーン相互運用性を可能にするために、かなり多くのチームが共に取り組んでいます。私自身を含むほとんどの開発者や投資家は最近まで、ILPに十分な注意を払っていませんでした。しかし、BTCのようにチェーンの安全性を確保する価値が生まれるにつれ、ILPがWeb３スタック（これに似ています）で最も重要なレイヤーになる一方、Ethereumのようなより機能的なチェーンで商取引が行われることも考えられます。
• 私の知る限りでは、Etheriumのための分散型クエリレイヤーを構築しているのはGraphだけです。これまで、Ethereum上のdappsを構築するすべてのチームは独自のインデックス作成インフラストラクチャを構築しなければなりませんでした。
• BigchainDB、OrbitDB、Bluzelleといった多くのチームは、パミッションレスの自立したチェーンとして不変的構造データベースを構築しています（Web3の図の右下をご覧ください）構造データベースから得られるパフォーマンスの向上を考えると、開発者がこれらのシステムをネイティブに使用するか、SKALEのようにプラズマチェーンとして実装するかは、興味深いところです。

一般に、拡張コアスタックはコアスタックよりもはるかに未成熟です。基本的にこれらのコンポーネントはいずれも有意義な規模で生産されていません。そのため、dapp開発者は今のところコンポーネントを使用することはできませんでした。

拡張コアスタックが成熟するにつれて、dapp開発の速度が大幅に加速すると予想しています。Dapp開発者はこれらのコンポーネントが解決しようとしている問題について考える必要はありません。しかしスタックの現在の状態を考えると、スタック独自のコンポーネントを構築することを余儀なくされ、最効率が悪くなっています。

オプションのコンポーネント

メール（Sendgrid）送信からSMS（Twilio）、マッピング（Googleマップ）まであらゆる場面にクラウドAPIが存在するのと同様に、オプションの分散型コンポーネントの形で大規模な範囲で「分散型ライブラリ」が存在します。それぞれは、dapp開発者が組み込むことができるユニークな機能を実行します。

オプションのコンポ―ネントのうち、メインネットで稼働しているものはごくわずかです。例えば、Livepeer、0x、Kyber、Storj、Sia、Oraclize、Civicなどがあります。しかし、コンポーネントを構築するチームのほとんどは、まだ生産準備ができたツールをリリースしていません。

dappの欠如の理由はこれで説明できます。使用可能なライブラリなくしては、有用なdappを構築することは困難なのです。使用可能なライブラリがなければ、あらゆるdappはは、わざわざ再発明する必要があるのです。

また、Ethereumエコシステムのために、これらのコンポーネントの大半が構築されているのは、興味深いところです。例えば、KeepとTruebitのチームは、クロスチェーンサービスとしてのDfinityのサポートについて公に話し合っています。しかし、今日の暗号資産エコシステムにおけるインフラストラクチャの圧倒的な数は、少なくともEVMを、そしてEthereumエコシステムをより広範囲に渡ってサポートするために構築されています。

翌年、EOS、Tezos、Kadena、Dfinity、Solana、Tari、Hashgraphなどがチェーンを立ち上げ成熟するにつれ、dappインフラストラクチャコンポーネントを構築するチームの注目を集めるために競い合うでしょう。クロスチェーン開発をシームレスにサポートするツールはまだ確立していないため、コアチェーンを構築するチームは、それぞれのチェーンをサポートするためにdappインフラプロバイダーを奪い合うでしょう。

前述のように、WASMのような状態遷移マシンのネットワーク効果は、チェーン間で主にポータブルで、開発者の努力なしに100%ポータブルである可能性は低いでしょう。ベースレイヤーチェーンチームが、Ethereumのために構築しているインフラ開発者の第一波を引き付けるために、チェーン全体にわたってインフラの移植をシームレスにできるかどうかが興味深いところです。

スタックのトップ

ほとんどのスタックダイアグラムでは、アプリがスタックのトップにあります。しかし、基本的にすべての暗号化資産の開発は、フロントエンドではなく、バックエンドに焦点を当てています。そのため、Web3スタックには、dappの上で稼働する要素がいくつかあります。

興味深いことに、アプリケーションホスティングを分散化することについて話す者は、暗号資産コミュニティにおいて誰もいません。このレイヤーは現在基本的にすべてのdappで中央集権化されていることを考えると不思議なところです。中央集積化されている理由は、アプリをホストするウェブサーバーが中央集権化されているからか、あるいはアプリをダウンロードしてクライアントデバイスにインストールする単一のダウンロードリンクがあり、エコシステムを中央集権化型のモデルに戻しているからであると考えられます。理想的な世界においてアプリケーションホストは分散化され、最新のウェブアプリケーションのようにジャストインタイムで配信されます。

なぜ、分散型アプリケーションホスティングを目指すソリューションが存在しないのでしょうか。2つの理由があると思います。まずこのレイヤーが分散化されていることは重要でないと考えるか、または問題が困難すぎて解決を試みようとする人が誰もいないか、でしょう。答えはその両方を少しづつ合わせたものでしょうか。

あらゆるdappでは、データベースと資産ストレージが十分に分散化されている限り、アプリケーションホストが中央集権化されてかどうかはあまり重要ではありません。 政府がアプリケーションホストをシャットダウンすることでdappを検閲した場合、dappの著者はフロントエンドコードのソースをオープンし、他の誰かに同じバックエンドにポータルを提供できる新しいホストを構築してもらえばいいのです。これは、シャットダウンすればどこかで5つが新しく生まれるといったような2000年代のトレントトラッカーのようになるでしょう。

しかし、アプリケーションホストを分散化できるとしたらどうでしょうか。Rippleが始めたオープンソースプロジェクトCodiusは、2015年にRippleがリソースの割り当てを停止する前に、これを試みようとしました。最近、Rippleの元CTOであるStefan ThomasがRipple退職後Coilを立ち上げ、Codiusの続きを行っています。このスタックレイヤーが実際にどのように機能するか、また中央集権型の信頼できるアプリケーションホストを想定した既存のDNSへの統合はどのようなものかは、興味深いところです。

最後にとりあげるスタックのトップは、エンドユーザーが実際にやりとりするdappブラウザです。これには、EthereumのためのMetamaskとToshi、EOSのためのScatterがあります。

レイヤー2拡張ソリューション

この記事ですでにこのレイヤーについて触れましたが、ブロックチェーン拡張の枠組みで取り上げてみます。

まずはシャーディングです。EthereumとPolkadotチームが直面した失敗を踏まえると、シャーディングは実施するのが最も技術的に困難な拡張ソリューションであるように見えます。機能するとしても、私が含めた多くの人が望むような輝かしい解決策にいたるかは分かりません。シャーディングの最大の問題はクロスシャードレイテンシーで、Ethereumでは数分の規模になる可能性があります。これでは実用的な環境でのシャーディングの効果を著しく制限します。さらに、シャーディングは、ユーザーのクエリによって、どのシャードが読まれるかはわからないといった、あらゆる類いの下流の問題を生み出します。

レイヤー2拡張ソリューション（サイドチェーン、支払い、状態チャネルネット、ILP）も、同じような一般的な問題に悩まされています。サイドチェーンが増えるにつれて、ユーザーは自分の資産をどのチェーンに保存しているかを忘れてしまうので、混乱するでしょう。支払いと状態のチャネルネットワークにはレイテンシーに関わる大きな課題があり、流動性ルーティング、マネートランスミッション、プライバシーに関するあらゆる類いの新しい問題を生み出します。そして、バリューチェーンの保存であるビットコインが10分のブロックタイムを有していることを考慮にいれると、ILPは実際のレイテンシーの課題を抱えるでしょう。

さらに厄介なことに、あるシャードにある支払いチャネルに資産を所有しているユーザーが、別のシャードにあるサイドチェーンに移行したいケースを想定してください。

物事が明らかになる前に、もっと混乱しそうです。

メタオブザベーション

Web3スタックの最も魅力的な部分は、スタック自体がいかに分散化されているかということです。Windows、iOS、Androidといった従来のアプリケーション開発スタックのほとんどは、中央集権的で、クリティカルマスに達しているサードパーティー開発のライブラリやサービスはほんの一握りにすぎません。これは、世界中の数百のチームによって同時的に構築されているWeb3スタックとは極めて対照的です。理論的には、dappsを構築するためには、Ethereumコアプロトコルが提供するもの以上のものは必要ありませんが、実際にはdapp開発者はEthereum財団が構築していない、またはする計画のないあらゆる種類のツールが必要です。これは暗号資産がビジネスの最高峰であることを示す究極の証です。

Web3スタックの大部分がまだ開発中であることを考えると、dappの使用率が芳しくないのは当然です。現在のWeb3 スタックの状態を考えると、有用なdappを構築するのは実際には不可能です。他の多くの技術と同様に、Web3スタックの開発は徐々に進み、何らかの転換点を迎えた後、素早く進むでしょう。

dapp革命は、Web3スタックがある程度のユーザービリティ、安定性、機能完全性を実現した直後に起こると見ています。これは2〜3年を必要とすると予測しています。

結論

Multicoinは、Web3スタックの多くのレイヤーにわたって10以上のプロトコルに投資しています。そして、Web3インフラストラクチャを構築しているプロジェクトの評価を継続していきます。Web3スタックの一部を構築している場合は、ぜひご連絡ください。私たちは、より深く学べればと思っています。

フィードバックを期待してこの記事を書きました。私が描いたWeb3のダイアグラムはもちろん不完全なところもあると思います。アイデアやコメント、フィードバックがあれば、ぜひresearch@multicoin.capitalまでお寄せください。お待ちしております。

本記事にフィードバックを寄せてくれたAlbert Wenger、Nick Grossman、Josh Nussbaumに感謝します。

更新：このエッセイを公開した後、Web3財団、Trent McConaghy、Stephen TaulがWeb3スタックについて書いたことを知りました。