ブロックチェーンの限界：なぜステートレス・インフラが必要なのか？

著者：polynya 出典：mirror 翻訳者：Good Oba、ゴールデンファイナンス

正直なところ、私は厳格なグローバル・コンセンサス・メカニズムについて多くを語り、ブロックチェーンの唯一の特徴としてそれを宣伝してきた。しかし、私は意図的にインフラ（infra）の議論を避けているため、代替案についてはほとんど触れていません。インフラへの執着は、暗号通貨の分野全体を巻き込み、他のすべてが駆逐されてしまったほどだ。しかし私は、人々はブロックチェーンのインフラばかりに注目し、ステートレス・インフラについてはほとんど語らないことに気づいた。だから私は今、少し罪悪感を減らして、ステートレスインフラについて話そうと思う。

ステートレス・インフラとは何か？

まず、「ステートレス・インフラ」を定義しましょう。ある人は、UTXO、DAG、またはどのチェーンもステートレスだと言うかもしれません。また、ステートレスクライアントを持つチェーンをステートレスだと考える人もいるかもしれません。私がステートレスと呼ぶソリューションの中にも、ブロックチェーンとは異なる形ではあるが、ステートを持つものがある。ですから、この種のインフラを表現する、より良い用語が必要なのかもしれません。Farcasterの@polynyaに遠慮なく提案を共有してください。

しかし、この記事の目的では、以下の定義にこだわることにします：ブロックチェーン＝リアルタイムの厳密なグローバルコンセンサスを実装するあらゆるチェーン（ロールアップを含む）；ステートレスインフラストラクチャ＝チェーンではなく、コンセンサスを持たない（または緩やかなコンセンサス）分散型補完物であるが、上記と相互作用する...。

厳密なグローバルコンセンサスのためだけにブロックチェーンを使用し、主に金融とIDのためにブロックチェーンを使用するハイブリッドアプリケーションの新しい世界に移行すると、計算やデータなどのほとんどすべてが、非ブロックチェーンインフラストラクチャ上で行われるようになるでしょう。

その前に、ステートレスインフラについて議論する際には、視点を変える必要があります。ブロックチェーンの世界では、正直な多数決の仮定に慣れているので、できるだけ多くのノードを動かすことが重要です。しかし、ブロックチェーン以外では、ほとんどの場合、正直な少数派の仮定で動いています。正直な参加者が1人いる限り、それがすべてなのです。

これらを大まかに3つのカテゴリーに分けることができると思います:

1.サーバー - これは明らかで、おなじみのタイプです。

2.冗長性を持つサーバー - 冗長性を追加し、誰でもサーバーを開始できるようにすることで、従来のサーバーの最大効率を維持しながら、ある程度の分散化が可能になります。

3.ステートレスインフラストラクチャ - これはそれ自体が幅広いカテゴリです。ピアツーピアで動作する最大限の分散構造ですが、コンセンサス（または緩やかなコンセンサス）はありません。つまり、10～100ノードしかないネットワークでさえ完全に分散化されているという「正直な少数派の仮定」を取るわけです。しかし、ノードが1つしかなくても、有効性の証明によってそれ以上のノードを必要としない、ある種のステートレス・インフラストラクチャーが存在するのも事実だ。(ステートレス・インフラストラクチャは、ブロックチェーンに誤って帰結される多くの機能（分散化、プライバシー、監査可能性、永続性）を、コンセンサスの負担なしに実装することができる。ステートレス "と呼ぶことで、ブロックチェーンと多少関係があるように感じられるが、状態を持たない（追記：状態を持つことはできるが、ブロックチェーンから連想されるようなリアルタイムの厳密なコンセンサス状態や厳密な状態遷移ではない）ため、コンセンサスを得ることはない。ipfs、BitTorrent、Farcaster Hubs、ZK coprocessorsはすべてステートレスインフラストラクチャの一形態とみなすことができます。

なぜステートレスインフラストラクチャが必要なのか？

今日、ブロックチェーンは非常に非効率的で、同じ計算を行うのに、オーバーヘッドはサーバーの何万倍にもなります。プルーフ・オブ・ヴァリディティやデータ・アベイラビリティ・サンプリングのような新しい技術を使えば、効率を数千倍に高めることができますが、DASを使って決済される最終的なZKロールアップの場合でも、全体のオーバーヘッドは100倍になる可能性があります。

今日、「web2」は1億台以上のサーバーで稼働しています。分散型コンピューティングに対してどの程度強気かは、人によって異なります。巨大チェーン最大化論者は最も強気ではなく、1つのチェーンでほとんどのコンピューティングを処理できると考えています。より楽観的な人は、全コンピューティングの1％が分散型コンピューティングに移行すると言い、最も楽観的な人は10％と言うだろう。

しかし、0.01%とすると、メガチェーン最大主義者よりは少し楽観的だが、それでもかなり悲観的だ。そうすると、1万台分のサーバーが必要になる。チェーンに伴うすべての非効率性を加えると、100万チェーンが必要になるかもしれません。

ZKテクノロジーを使えば、100万チェーンまでスケールアップすることが実際に可能で、普遍的な同期が可能で、セキュリティも共有できる。

しかし、それだけでは十分ではありません。Palworldのようなマルチプレイヤーゲームを例にとってみましょう。開発者によると、サーバーのコストは月に50万ドル。究極の効率性を誇るブロックチェーン・ソリューションであるZK rollupですべてを稼動させるには数百万ドルかかり、財政的に実現不可能だ。(前述したように、このようなユースケースはZKテクノロジーなしでは完全に不可能です）

その代わりに、分散型でありながらハイブリッドなアプローチを採用しなければなりません。マルチプレイヤーゲームは、ゲームクライアントがすべての人のコンピュータまたはコンソールで実行され、効果的に大規模な分散型ネットワークを実行することで、大部分がピアツーピアで実行できます。特定のコンテンツはサーバー上で調整する必要があるが、このようなコンテンツはピアツーピアのステートレス・インフラに移すことができる。検証は必要だがコンセンサスを必要としないものは、ZKコプロセッサで実行できる。最後に、厳密なグローバル・コンセンサスを必要とするものは、ZKロールアップ/バリディウムで実行できる。

最後に、ステートレスインフラストラクチャでは、複数のコアや複数のマシンにまたがって並列化することがはるかに容易であり、指数関数的に高いスケーリングが可能であることは注目に値する。

これでもまだ50万ドル以上のコストがかかりますが、分散型でありながら各タスクに最も効率的なソリューションを使用することで、現在では単に実現不可能であり、ZKのような最先端のブロックチェーンを使用しても将来的には実現不可能な新しいユースケースを可能にすることができます。

新しいアプリケーションを可能にすることがすべてです

今日、私たちは非常に厳格なパラダイムにいます。L1であろうとL2であろうと関係ありません。1つのチェーン（実際には1つのサーバー）に対するハードウェアの制約は極めて限られています。私たちは、L1とL2が限界に達した後、非常に短期間で混雑し、最速のチェーンでさえ、せいぜい1秒間に数千トランザクションしか処理できなくなるのを見てきました。

有効性の証明（Proof of Validity）のような新しい技術を使うことで、セキュリティをコンポーザブルに保ちながら複数のチェーンを使い始めることができ、これはすでに巨大かつ無限の改善です。

ステートレスインフラを使えば、さらに進化できます。

これらすべてを組み合わせることで、これらの技術なしでは不可能だったようなアプリケーションを実装し始めることができます。

分散化についてはどうでしょうか？

ステートレスインフラストラクチャは、実際にはブロックチェーンよりも分散化できます。厳密なグローバル・コンセンサスを達成するのは非常に困難なプロセスであり、高価なアンチウィッチ攻撃メカニズムや正直な多数決の仮定を必要とします。ブロック生産の仕組みは、よく言えば金持ちによる支配の一形態（プルーフ・オブ・エクイティ）であり、よく言えば企業による支配の一形態（プルーフ・オブ・ワーク）である。これらのブロックチェーンは、ノードを介して実行されることでこの問題を軽減していますが、それでも正直な多数決の仮定に基づいており、コンセンサス形成プロセスをどのようなレベルであれ弾力性のあるものにするためには、何千ものノードを必要とします。

ステートレスインフラストラクチャにはさまざまな形態がありますが、大半は「正直な少数派の仮定」のみを必要とします。その結果、より少ないノードでより大きな分散化を達成し、同時に障害や集中化のポイントを減らすことができる。

要するに、厳密なグローバル・コンセンサスが必要ないのであれば、ピアツーピアのステートレス・インフラはブロックチェーンよりも効率的であり、より分散化されているということです。

まとめ

ブロックチェーンインフラについて議論するのはやめて、ステートレスインフラによってパワーアップした新しいアプリケーションの構築を始める時です。

さらなる議論は、Farcaster、@polynyaで歓迎します。ところで、Farcasterはステートレスインフラを使ってのみ構築できるアプリの素晴らしい例であり、SteemやDeSoのようなブロックチェーンのみをベースとしたものが失敗する一方で、なぜそれが成功するのかを説明しています。Farcasterのようなアプリが増えれば、L1やL2は減るだろう。