レイヤー 0 を理解するためのガイド: Polkadot エコシステムの仕組み

アプリケーション固有のアプリケーションをゼロから構築するのは大変な作業ですが、ありがたいことに、ソリューションを迅速に設計するために必要な開発を容易にするソリューションが世の中にあります。この記事では、ネットワーク開発用のマルチチェーン プラットフォームである Polkadot の設計について説明します。

重要なポイント

• Polkadot は、ブロックチェーンを構築するためのモジュール化された SDK を提供します。

• Polkadot はレイヤーゼロ システムであり、アプリ固有のブロックチェーン エコシステムを作成するために必要なセキュリティと相互運用性を提供します。

• Polkadot 上に構築されたブロックチェーンには、独自のコンセンサスとトランザクション ロジックを実装する自律性があり、Polkadot は本質的にレイヤー 1 (L1) アーキテクチャに依存しません。

アプリケーション固有のブロックチェーンの利点

開発者がアプリケーション固有の目的で独自のブロックチェーンを構築することを選択する理由はいくつかあります。

パフォーマンス

イーサリアムのような分散型ネットワークでは、毎秒呼び出される数千のスマート コントラクト間で共有されるスループットが非常に限られています。新しいリリースがリリースされると、特にガスを大量に消費する場合には、ブロックチェーンが飽和状態になり、需要に対応するために料金が上昇します。

これはリソースをめぐる絶え間ない競争であり、すべての競合他社がネットワーク価格の変動の影響を平等に受けます。

Avalanche は、マルチチェーン システムの必要性を完璧に説明するアナロジーを使用しています。イーサリアム ブロックチェーンを水平線に沿って進む 2 次元の道路として想像し、各トランザクションをその道を走る車として考えてください。

市場が飽和状態になると、トラフィックが非常に多くなり、大幅な遅延が発生します。さて、ユーザー、友人、家族用のプライベート ネットワークがあるとします。彼らはその道を途切れることなく通り抜けることができました。それは素晴らしいですね。

マルチチェーン エコシステムでは、各ネットワークは相互に並行して実行されます。ブロックスペースが競合するアプリケーションと共有されないため、エンドユーザーにとってトランザクションは高速かつ安価になります。これにより、パフォーマンスが向上するだけでなく、回復力も確保されます。たとえイーサリアムにダウンタイムが発生しても、AppChains は動作し続けます。

ブロックスペース: ブロックに含めることができる最大ガス。トランザクションは、基本料金と優先料金を通じて常にこれを求めて競争しています。

カスタマイズ

分散型アプリケーションを開発するときは、基盤となるネットワークが課す制限を考慮する必要があります。設計の選択では、ネットワークのスループット、ファイナリティ、セキュリティ、データ型の制限などを考慮する必要があります。

企業は、ネットワークに参加して取引できるユーザーを決定したり、特定のブリッジを介してネットワークから出る資産を制御したりできれば、コンプライアンスを確保することがはるかに容易になります。

価値の獲得

開発者には、コミュニティ トークンを作成する代わりに、アプリケーション固有のブロックチェーンのネイティブ通貨を使用するオプションがあります。このアプローチは、ガスの支払いがネイティブに実行され、ETH や MATIC などの外部通貨を使用する必要がないため、供給シンクとして機能します。

なぜポルカドットがレイヤーゼロなのか

Polkadot は、他のブロックチェーンにセキュリティ インフラストラクチャを提供するため、レイヤー 0 (L0) ブロックチェーンです。これは、セキュリティと相互運用性を最適化する方法で構築される L1 ブロックチェーンの標準または開始点を設定する最低レベルのプログラミングです。エンドユーザーはこのレイヤーを操作しません。

Polkadot はスマート コントラクトをホストしませんが、L1 の「パラチェーン」がインフラストラクチャ (コンセンサス、ステート マシン、スマート コントラクトなど) を構築できるようにするために必要なツールを提供します。

Parachain: Polkadot 上に構築されたブロックチェーンを表す流行の用語。

最後に、レイヤー 0 の中心的な要素は、レイヤー 0 が提供する固有の相互運用性です。 Polkadot 上に構築されたレイヤー 1 は、シームレスに相互作用することができ、多くの場合セキュリティ上の懸念を伴うブリッジを必要とせずに、トラストレスな資産交換を可能にします。

水玉模様のアーキテクチャ

プロトコルのアーキテクチャを詳しく見てみましょう。学ぶ必要がある主な要素は、パラチェーン、コレーター、バリデーターです。

エコシステムの構成要素

リレーチェーン

Polkadot ユニバースの中心には Relay Chain があります。パラチェーンには独自のコンセンサス、ステート マシン ロジック、署名メカニズムがある場合がありますが、これはリレー チェーンとは無関係です。

前述したように、この層にはスマート コントラクトはありません。ブロックチェーンはこのチェーンに接続できます。ブロックチェーンの唯一の要件は、Polkadot API インターフェイスを実装することです。これはチェーン間通信にとって重要です。

リレー チェーンの主な役割は、ネットワークを保護し、相互運用性を提供することです。アプリケーション固有のロジックは、異なるコンセンサス、機能、ブロック終了ロジックを持つパラチェーンに委任されます。

バリデーター

バリデーターの役割は、トランザクションを収集して、ネットワークに提案する新しいブロックを作成することです。各ブロックチェーンのバリデーターは DOT (ネイティブ通貨) をステークし、リレー チェーンのトランザクションを検証します。

パラチェーン

リレー チェーンは、有限数の実行スロットに対応します。 Polkadot のドキュメントでは、これらのスロットは CPU の並列コアに例えられており、わかりやすい例えとなっています。リレー チェーンに接続しようとするブロックチェーンは、Polkadot API を実装する必要があります。

利用可能なスロットには限りがあるため、リレー チェーン内のスペースを確保するためにオークションまたはクラウドローンメカニズムに参加する必要もあります。

クラウドローン:リレー チェーンのスロットを獲得するためのクラウドファンディング メカニズム。このプロセスでは、コミュニティがプロジェクトをサポートするために積極的に資金を提供し、リレー チェーンの限られたスロットに参加できるようにします。

パラスレッド

パラチェーンの実行は、主にバリデーターの実行に必要な計算能力と、さらに重要なことに、リレー チェーンでのオークションに勝つために必要なトークンの数により、コストがかかる場合があります。 Polkadot は、パラスレッドの概念を導入することでこの課題に対処します。

年中無休で動作する従来のブロックチェーンとは異なり、パラスレッドを使用する開発者は継続的にノードをホストする必要がなく、ブロックの継続的な処理を必要としないソリューションでの不必要なエネルギー消費を回避できます。

Polkadot が相互運用性を確保する方法

1000 を超えるブロックチェーンがあり、それぞれに異なるコンセンサス メカニズムがあります。パラチェーンが通信できるようにするには、動作の違いが問題にならないように、ネットワーク内でトランザクションが発生するさまざまな形式を一般化するメッセージング形式が必要です。

この問題を解決するために、Polkadot チームはクロスコンセンサス メッセージ (XCM) 形式を設計し、ブロックチェーン全体で考えられるメッセージの意図を抽象化しました。

この標準を使用すると、パラチェーン ユーザーは、たとえば、代替不可能なものを別のパラチェーンのブリッジに送信し、イーサリアム ネットワークでその資産を受け取ることができます。

パラチェーンの開発方法

Polkadot エコシステム内でブロックチェーンを作成する最も簡単なアプローチには、Substrate SDK によって提供されるテンプレートを使用することが含まれます。これらのテンプレートを使用すると、さまざまなオプションのモジュールを構成してブロックチェーンを形成できます。

たとえば、ネットワークを強化するためにネイティブの代替可能な資産ロジックを導入して、資産モジュールを組み込むことを選択できます。

さらに、アイデンティティなどのモジュールは、イーサリアム ネーム サービス (ENS) に似た組み込みのネーム サービスの利便性を提供します。

ブロックチェーン ロジックに対して、よりカスタマイズされたアプローチが必要な場合は、それが独自のコンセンサス メカニズムであっても、ユーザーに特定のトランザクションを奨励するための特殊なロイヤルティ プログラム モジュールであっても、これらの機能をシームレスに組み込んだ新しい FRAME モジュールを作成できる柔軟性があります。

今後の記事では、独自のブロックチェーンの構築とカスタマイズの詳細を検討し、Polkadot エコシステム内の多様な可能性を探っていきます。

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