ポルカドット(Polkadot/DOT)の特徴・詳細とは？｜異なるブロックチェーンを繋ぐマルチチェーン

polkadot(ポルカドット/DOT)の特徴・詳細とは？｜異なるブロックチェーンを繋ぐマルチチェーン

2020年8月、ビットコインの価格が130万円を突破し、一気に仮想通貨市場が再注目されているなか、polkadot(ポルカドット)は、ダッチオークション(※1)形式で2017年10月にICOが実施され、約360億円の資金調達を成功させています。

異なるブロックチェーン間をつなぐ、インターオペラビリティが実現できるプロトコルで、今、最も注目の暗号資産プロジェクト「ポルカドット」について徹底解説していきます！

(※1)ダッチオークションとは、通常のオークション形式とは逆に流れていき、最初に売り手が高めに設定した価格から値を下げてゆきながら実施されるスタイルを言い、最初に値が付いた時点で落札されるオークションのこと。

polkadot(ポルカドット)のWeb3とは

Polkadotは、Web3ファウンデーションによって設立されたオープンソースプロジェクトで、Web3 ファウンデーションという財団による初のプロダクトです。

スイス財団が設立したWeb3は、既存のインターネット構造の中央集権化されたウェブを完全に分散型にするためのウェブにすることをビジョンにしており、イーサリアムのコア開発を行い、CTO(最高技術責任者)でもあったギャビン・ウッド(Gavin Wood)氏によって設立されました。

Web3ファウンデーションには、Polkadotを構築するため、Parity TechnologiesやChainSafe、ソラミツ(Soramitsu)など5つのチームと100以上の開発者によって支えられています。

polkadot(ポルカドット)のミッションとは？

Polkadotのミッションは、ユーザーのアイデンティティとデータが、ユーザーの手にあるウェブを目指しており、ウェブ提供側ではなく、ユーザーが力を持つ完全分散型のウェブを可能にします。プライベート、コンソーシアムチェーン、パブリックおよびパーミッションレスネットワーク、オラクルや将来来たるべき技術を繋げるために構築されています。

独立したブロックチェーンがPolkadotリレーチェーンを介してトラストレスな方法で情報や取引を交換できるインターネットを目指しており、分散型アプリケーション、サービス、および機関を作成、接続することを、これまでにないくらい簡単にします。より良いソリューションを構築するためにイノベーターを支えることで、完全に崩壊しかけているウェブ依存から解き放つことを目指しています。

現状の問題と『Web 3.0』の役割とは

今日のウェブ環境下ではいくつかの大きな問題点と欠落した箇所があると言われています。社会を一瞬にして帰るほどの力を持ちながら、富や権力などのため、意図的に破壊された環境下で人の手に委ねた状態のままウェブを利用しているのが現状です。

そこでPolkadotは、Web 3.0を登場させました。これはアプリケーションメーカーにビルディングブロックを提供する包括的なプロトコルセットで、HTTP、AJAX、MySQLなどの従来のものに代わるもので、アプリケーションを作成するまったく新しい方法を提供しています。

またこれらのテクノロジーは、ユーザーが受け取っている情報、提供している情報、ユーザーが支払っている金額、および見返りに受け取っているものについて、ユーザーに強力で検証可能な保証を提供し、検閲と独占の隠れ場所を確実に減らせます。

ブロックチェーン環境においても同じことが言えます。これまで、ビットコインやイーサリアムなどが持つブロックチェーンは革新的ではあるものの、各ブロックチェーンは独立した状態にあり、一方向のみでした。そこで、Polkadotが、リレーチェーンを介し、それぞれが独立したブロックチェーンであっても、スケーラビリティやガバナンス、相互運用性の重要な柱であるPolkadotのリレーチェーンを通すことで、情報や信頼できるトランザクションを交換できるインターネットが可能になります。

つまり、次世代ウェブのためのスケーラブルかつインターオペラブルで安全なネットワークプロトコルを作り上げていく。それがPolkadotです。

polkadot(ポルカドット)のリレーチェーン

多くのブロックチェーンは、スマートコントラクト、通貨、ガバナンスなどを組み込んだ「チーフクックアンドボトルウォッシャー」を目指しています。これらのブロックチェーンのいずれかでアプリケーションを構築する場合、プラットフォームの制限やボトルネック、およびガバナンスの決定に拘束されてしまいます。

Polkadotより画像引用

異なるブロックチェーン同士をつなげる事を目的に誕生したPolkadotのリレーチェーンは、エコシステム内のブロックチェーン間で任意のメッセージをやり取りできるようにします。Parity Technologiesが過去、イーサリアムやビットコイン、企業向けブロックチェーンを作るなかで学んだ知識を結集させたブロックチェーンのフレームワークである基質で作られています。

隣接するチェーン(=パラチェーン)が独自のアプリケーションロジックを持つことができるように十分に汎用的で、幅広い開発者にアクセスするため任意の言語(Rust、C / C ++、C＃、Goなど)を使ってパラチェーンを作成する自由もあります。チェーンに渡されるメッセージを処理し、Polkadotが呼び出せる特定の関数インターフェイスを実装するだけで済みます。

一般的なものからアプリ固有のものまで、さまざまなブロックチェーンを接続して、より高度なアプリケーションを可能にするプラットフォームを作成するのがPolkadotです。

トランザクションの並行処理とスケーラビリティ

パラチェーン（＝隣接するチェーン）はPolkadotに接続する為の特別なブロックチェーンで、パラチェーン内では独自のユースケースに特化した特徴を持ち独自のガバナンスを保持できます。パラチェーン間のやり取りは並列処理で行われ、これは高いスケーリング能力を持つシステムを可能にし、チェーン間に伝達される事によって一定期間内にさらに多くのトランザクションをさばくことを可能にしています。

相互運用性を導入することで、特殊化と一般化のジレンマを解決する際、スケーラビリティのボトルネックも取り除けます。トランザクションのスループットに加え、完全に一般化された独立したスマートコントラクトプラットフォームには、トランザクションの衝突に関する問題が生まれてしまいます。その結果、トランザクションは多くの場合、並列ではなく順番に実行されます。しかし、異なるパラチェーンへのタスクの意図的な委任を通じることで、衝突を恐れることなく、トランザクションを並行して実行できます。

parityより画像引用

Polkadotバージョン1は、1つのリレーチェーンを介して接続された数十のブロックチェーンを並列に実行できることを意味します。開発プロセスはまだ進行中です。現在、リレーチェーンが約100のパラチェーンをホストできると推定しています。並行して実行できる数十のブロックチェーンの場合、そのシステムは現在のPoSシステムのスケーラビリティの約100倍になります。

Polkadotのバージョン2は、ルートリレーチェーンに複数のリレーチェーンが接続されている可能性があると考えられています。ほとんどのパラチェーンが構築されるのと同じテクノロジースタックで、レベル1のリレーチェーンを使用して、現在はPoSシステムと比較し、1,000倍から10,000倍のスケーラビリティを検討している、現在進行中のシステムです。

polkadot(ポルカドット)のセキュリティ

Polkadotは、パラチェーン間で渡されるメッセージの確定的な理解を可能にし、異なるチェーンを接続する場合、サイドチェーンやコスモスなどのマルチチェーンのように、チェーンを保護するためにそれぞれが独自のバリデータセットを持っています。

2つのチェーンを仲介する際の問題は、次のシナリオです。トランザクションはPoSチェーン間で送信され、チェーン1はファイナリティよりも経済的安全保障が弱く、攻撃ではトランザクションは元に戻され、それらを含むブロックは破棄されます。

図を見て分かるように、チェーン1は別のフォークに住んでいますが、対応するブロックにはこのトランザクションは含まれていません。しかし、その実際の値はすでにチェーンBに転送されており、チェーン1の弱いセキュリティは、チェーン2に直接影響を与えます。これでは、ブロックチェーンでよく耳にする「二重支出攻撃」の可能性が高くなってしまいます。

セキュリティが最も弱いチェーンは、最終的にシステム全体のセキュリティを定義し、最も弱いリンクを表します。すべてのパラチェーンに対して同じセキュリティを保証することが望ましく、セキュリティをプールし、それをPolkadotリレーチェーンに委任することで実現できます。

各バリデータは一定量リソースであるPoWの計算能力、またはPoSの金銭的利害しかコミットできません。最も弱いリンク問題を悪化させ、バリデータがさまざまなチェーンの保護を開始すると、インセンティブ構造の少ないチェーンが、経済的セキュリティを低下させ、悪意のある攻撃者の標的になりやすくなります。

そこで、プールされたセキュリティのもう1つのメリットである、ブロックチェーンを保護するための、セキュリティの一部をPolkadotリレーチェーンに残すことで、チェーンのタスクに完全に集中できます。

ブロックチェーン開発を容易に

Substrateを使用すると、Polkadotに対応するブロックチェーンを簡単に構築できますが、PolkadotネットワークのブロックチェーンをSubstrateで構築する必要はありません。ブロックチェーンをPolkadotに接続したくない場合でも、Substrateは最先端のブロックチェーンを作成するための非常に便利なフレームワークであることがわかります。

将来的には、Substrateに冗長なフレームワークも存在し、これもPolkadotと統合するように最適化されるため、開発者に代替案を提供したり、パラチェーンをゼロから構築したりできるようになります。

コンセンサスアルゴリズム

Polkadotのコンセンサスアルゴリズムは、ブロックの生産をそれらのブロックの最終性から分離するハイブリッドモデルで、ブロックプロダクションレイヤーが高速で確率的に安全であることを目標にしています。

Polkadotでは、合意形成に必要なシステムとして「GRANDPA」を発明しています。ブロックチェーンの構造をコンセンサスアルゴリズムに組み込みます。

アルゴリズムは、過半数を超える票を獲得した最高ブロックを決定し、最終証明を生成します。最終証明は、超多数の投票を取り、それらを1つのメッセージにまとめることによって構築されます。署名集約を使用して、これを小さくすることができます。

GRANDPAは新しいブロックをファイナライズでき、ネットワークの待ち時間が短い場合、ほぼ瞬時にブロックをファイナライズし、長いネットワークパーティションから回復する場合、一度に数百万のブロックをファイナライズできるのが特徴です。

ブロックチェーン開発のための基盤開発ハブ「Substrate」とは

polkadot(ポルカドット)の仕組みを理解する上で頻繁に登場するSubstrate(サブストレート)は、ブロックチェーン開発のための基盤開発ハブとして誕生しています。

基板には、ブロックチェーンを構築するために必要なものがすべて付属されており、Substrateのパレットを使用して、必要なものを簡単に作成したり、独自のカスタムロジックを作成したりできます。どちらの方法でも、Substrateはブロックチェーンを構築するために、これまでよりもはるかに高速、簡単、かつ安全にする作業フレームワークです。

Substrateを利用することで、WebAssembly にってコンパイル可能な任意の言語でブロックチェーンロジックを記述し、言語間サポートをおこなったり、ブロックチェーンのアップグレードやモバイル対応のブロックチェーンをどこでも使用できるなどの恩恵を受けることができます。

polkadot(ポルカドット)独自トークン『DOT』

DOTトークンは、ネットワークの統治、ステーキング、結合といった3つの明確な目的を果たす役割を持っており、プラットフォームの主要な機能を実行するためのPolkadotネットワークのネイティブトークンです。

1、ネットワークの統治(ガバナンス)

Polkadotトークンホルダーは、プロトコルを完全に制御でき、他のプラットフォームではマイナー専用のすべての特権が、リレーチェーンの参加者(=DOT保有者)に付与されます。

DOT保有者は、ネットワークの料金やオークションのダイナミクス、パラチェーンの追加のスケジュール、Polkadotプラットフォームのアップグレードや修正などの例外的なイベントの決定が含まれます。これらの機能はDOT保有者に正式に付与されているのではなく、Polkadotの基礎となるコードにより、DOT保有者がガバナンスに参加できるようになります。

2、ステーキング

プラットフォームが機能し、有効なトランザクションがパラチェーン全体で実行できるようにするために、PolkadotはDOTホルダーに依存してアクティブな役割を果たします。また、トークンホルダーが正直に行動するよう動機付けており、このメカニズムによって報酬を受けますが、悪意を持ったホルダーはネットワークへの関与を失い、これによってネットワークのセキュリティが確保されます。

ネットワークへの参加に必要なDOTは、行われたアクティビティ、DOTが賭けられている期間、および賭けられたDOTの総数によって異なります。

3、ボンディング

トークンを結合することで新しいパラチェーンが追加されます。DOTは結合期間中にロックされ、結合の期間が経過し、古くなったり役に立たないパラチェーンは削除された後、それらを結合したアカウントに解放されます。