浅談Polygon：イーサリアム互換チェーンの「インターネット」

出典：Bankless DAO

翻訳：比推独占 Chen Zou

Polygon チェーンは、最初は Matic という名前で導入されたレイヤー 1 ネットワークです。導入時、Matic は「ブロックチェーンのインターネット（Internet of Blockchains）」になることを目指し、開発者がクロスチェーン互換性と相互運用性を持つ製品を構築できるようにしました。しかし、イーサリアムが主導的なスマートコントラクトチェーンとなるにつれて、Polygon は次第に人々の視野から消えていきました。しかし、ネットワーク全体の発展とイーサリアムの飽和に伴い、市場は徐々にクロスチェーンの重要性を理解し始めました。それに応じて、Polygon チームはイーサリアムと互換性のあるブロックチェーンを構築し接続するフレームワークになることにシフトし、彼らの目標は「ブロックチェーンのインターネット」から「イーサリアム互換チェーンのインターネット」へと変わりました。

Polygon は常にユーザーと開発者の体験に焦点を当ててきました。ブランドを再構築して以来、開発者が Polygon に殺到し、「開発者のために生まれた」というスローガンは現実のものとなっています。Polygon の開発者体験の最適化とイーサリアムのスケーリング問題の緩和という二重の恩恵により、Polygon は 2021 年に大きな進展を遂げました。

過去 6 ヶ月間で、Polygon に展開されたコントラクトの数はイーサリアムを完全に超えました。

2021 年 5 月以降、日次アクティブアドレス数は大幅に増加しています。

成長を続けるために、Polygon は新しい開発者を引き付け、彼らを留める必要があります。開発者（および最終的なユーザー）がそのエコシステムの構築に参加できるようにするために、Polygon チームはブロックチェーンネットワークの軽量なデプロイメント開発環境の構築に注力し、同時にモジュールの安全性（「セキュリティ・アズ・ア・サービス」）の向上にも重点を置いています。

イーサリアムの欠点；Polygon の突破口

イーサリアムが主導的なブロックチェーンとなる中、繁栄するエコシステムを享受する一方で、ガス代は無数のユーザーにとって消えない痛みとなりました。Polygon がイーサリアムエコシステムに焦点を当てた戦略的決定は、今振り返ると先見の明があります。2021 年上半期、ガス代は常に 100 gwei を超え、ピーク時には 350 gwei を超えることもありました。

イーサリアムの価格変動とネットワークの相互作用の複雑さにより、一回の取引でユーザーが数十ドルまたは数百ドルを費やすことがあり、取引処理時間も大幅に増加します。これらの問題は、ユーザーと開発者が適切な代替案を求める圧力となっています。

Polygon は、さまざまなスケーリングソリューションを提供することで、イーサリアムのユーザーを保持しつつ、取引コストと時間コストの二重の問題を解決することを目指しています。Polygon は目標と理念においてイーサリアムと高度に一致しており、EVM 互換性を通じて、最も重要なことは、Polygon の背後には依然としてイーサリアムの安全性が保持されています。

Polygon フレームワーク：概要

独立チェーンと安全チェーン

Polygon では、2 種類のブロックチェーンを展開できます：独立チェーンと安全チェーン。

「独立」チェーンは、イーサリアムのコンセンサスに依存せずに安全性を保証するブロックチェーンです。このソリューションは、すでに独自の検証ノードを持っているか、別のスケーラビリティソリューションを実装しようとしているプロジェクトを対象としています。これらの独立したチェーンは、通常、企業ネットワークや Polygon-Ethereum エコシステムとの統合を希望する成熟したチェーンによって使用されます。

「安全」チェーンは、独自の検証ネットワークを持たず、Polygon のセキュリティレイヤーに依存するチェーンを指します。Polygon は非常に高いレベルの安全性を持ち、開発者はさまざまな安全ソリューションから選択できます。その中で最も人気があるのは Polygon PoS（Proof-of-Stake）チェーンです。これらの安全チェーンは、信頼できる安全システムを必要とするスタートアップやプロジェクトを支援することを目的としています。

独立チェーンでも安全チェーンでも、開発者にとってデプロイは比較的簡単です。このデプロイの容易さは、開発者にユーザーのニーズを満たすためのより多くの選択肢を提供し、この柔軟性は Polygon のインフラストラクチャから来ています。

アーキテクチャ

独立チェーンでも安全チェーンでも、Polygon に展開されたブロックチェーンは同じアーキテクチャフレームワーク内で動作します。Polygon のアーキテクチャは、イーサリアムレイヤー、安全レイヤー、Polygon ネットワークレイヤー、実行レイヤーの 4 つの構成要素から成り立っています。

イーサリアムレイヤー

Polygon はイーサリアムを基盤レイヤーとして使用しています。このレイヤーは、イーサリアム上の一連のスマートコントラクトで構成され、検証ノード、ステーキングノード、および Polygon とイーサリアムエコシステム間で情報を伝達することによって決済を行います。このレイヤーは、最終的にイーサリアムで処理されるプロセスを解決する役割を担っています。このレイヤーはオプションですが、アーキテクチャのこの構成要素は Polygon の強みです。イーサリアムをエンドポイントとして利用することで、Polygon はイーサリアムの安全性を最終的な盾として活用し、そこから利益を得ることができます。

安全レイヤー

2 番目のアーキテクチャレイヤーはオプションの安全レイヤーです。このレイヤーは「検証アズ・ア・サービス」と呼ばれ、開発者がいくつかの安全ソリューションを利用して取引を検証することを可能にします。ユーザーは、詐欺証明や PoS サイドチェーン（および他のソリューション）を利用して安全性を保証できます。

これまでのところ、最も人気のある安全ソリューションは PoS サイドチェーンです。PoS サイドチェーンは、約 100 の検証ノードのセットを利用してブロックチェーンプロジェクトの安全性を保証し（一定の検証手数料がかかります）、検証ノードの管理を行います。また、このレイヤーはイーサリアムのマイナー（最終的な検証ノード）を利用してコンセンサスを達成することもできます。

同様に、このレイヤーはオプションです。一般的に、第 1 レイヤーから離れた構造レイヤーは安全性が欠けることが多いですが、取引スループットやユーザー体験を向上させます。すべてのチェーンが Polygon の安全レイヤーを利用する必要はありません。一部のプロジェクト、例えばゲームチェーンは、より迅速な決済速度を得るために安全性を減らすことを望むかもしれません。

Polygon ネットワークレイヤー

Polygon ネットワークレイヤーは、独立したブロックチェーンで構成されるネットワークで、取引を決定し、ブロックを生成し、それぞれのチェーンのコンセンサスを決定します。これらのチェーンは独立チェーンでも安全チェーンでもかまいません。これらのチェーンのブロック生成者は、それぞれの取引をグループ化し、安全ソリューションに基づいて、ネットワークレイヤーは最初のレイヤーのチェックポイントとして Merkle ルートを発行します。

実行レイヤー

最後に実行レイヤーがあります。実行レイヤーは、Polygon ネットワークレイヤーによって決定された取引を解釈し実行します。このレイヤーには 2 つの構成要素があります。

実行環境 -- 仮想マシンによって実現されます。EVM に似ており、ブロックチェーンの状態を追跡できます。

実行ロジック -- 特定の Polygon ブロックチェーンの状態遷移を実現します。このロジックは、次のブロックチェーン状態への遷移を定義するために使用され、イーサリアムは「無限の状態機械」と見なすことができます。（有限状態機械（英：finite-state machine、略称：FSM）とは対照的に、有限状態機械は有限の状態とそれらの状態間の遷移や動作などの振る舞いを表す数学的計算モデルです。）

しかし、これらのすべてのレイヤーの中で、開発者にとって重要な付加価値ポイントは安全レイヤーです。これにより、Polygon フレームワークの柔軟性が真に発揮されます。開発者は自分のプロジェクトに適した安全ソリューションを選択でき、方向を変える場合はソリューションを交換できます。その目的は、開発者にカスタマイズされたブロックチェーンプロジェクトを実現するためのツールセットを提供することです。

安全レイヤー：深掘り

低取引コストと高処理効率は Polygon の急成長の主要な原動力ですが、Polygon のモジュール化された安全ソリューションがなければ、これらの成長は不可能でした。これらの「セキュリティ・アズ・ア・サービス」ソリューションには、Polygon の PoS サイドチェーンや詐欺証明メカニズムが含まれ、一般的なデータ可用性レイヤー Avail や Hermez ZK-rollups のような新しいソリューションも開発中です。これらのソリューションのいくつかは混合して使用できますが、すべて Polygon SDK に依存しています。

Polygon SDK

Polygon SDK（ソフトウェア開発キット）は、プロジェクトが独自の EVM 互換チェーンを立ち上げるためのフレームワークです。この SDK は「セキュリティ・アズ・ア・サービス」を実現し、開発者がプロジェクトに最適なスケーリングソリューションを選択できるようにします。

上の図のように、Polygon フレームワークは機能を分離し、開発者が独自のコンセンサスメカニズムを選択したり、独自のコンセンサスメカニズムを開発したりしながら、Polygon エコシステム内の他のチェーンとの相互運用性を維持できるようにしています。

この相互運用性により、異なるスケーリングソリューションを持つ Polygon チェーンが相互に通信でき、開発者はカスタマイズされた安全ソリューションを選択できます。Polygon は、さらに多くの即時利用可能なコンセンサスメカニズム、データベース実装、その他の補助サービスを追加する計画もあります。

Polygon Hermez (ZK-rollup) セキュリティ

Polygon は最近、ZK-rollup ソリューションである Hermez を買収しました。Hermez は、資産移転をより安全かつ低コストで行うことを目的とした、EVM に相当する ZK-rollup を開発しています。ZK-rollup は、取引をバッチ処理し、少数の有効性証明（または zk-SNARK）形式のデータに圧縮します。これらのデータは、証明の正確性を検証するためにチェーン上に公開されます。イーサリアムと比較して、Hermez は 133 倍のスループットを持ち、取引コストは 10 分の 1 です。

このソリューションは、データを詐欺証明で挑戦する必要がないため、7 日間の引き出し待機時間というプラズマの欠点がありません。SNARK 証明は計算上容易に検証できるためです。しかし、有効性証明の構造は依然として計算集約型です。現在、ユーザーが期待する真のソリューションはしばらく待つ必要があり、Avail と同様に、ZK-rollup の未来も明るいようです。

Polygon Miden

Polygon は最近、Miden という新しい ZK プロジェクトを発表しました。これは、STARK ベースの EVM 互換のロールアップです。このプロジェクトは、他の ZK 技術である Distaff VM（STARK ベースの仮想マシン）や Winterfell（高性能 STARK 検証器）のコア開発者である Bobbin Threadbare によって主導されています。

このソリューションは、完全に STARK に基づき、任意の取引をサポートし、実行証明を自動生成します。Miden は Solidity コードを Miden Assembly にコンパイルし、Miden VM はそれを使用して取引を実行し、ゼロ知識証明を生成します。

Hermez の目標は、EMV と完全に互換性を持つこと（コードレベルで）であり、Miden は最初に Solidity コンパイルを使用し、その後他の言語に移行します。

結論

Polygon がイーサリアムに拡張ソリューションを提供することに焦点を当てた決定は成功であることが証明されました。なぜなら、Polygon ネットワークは 2021 年全体で爆発的な成長を遂げたからです。この成長を続けるために、Polygon は開箱即用のスケーリングおよび安全ソリューションを構築する努力をしており、開発者が Polygon によって低下した取引コストと包摂時間を活用できるようにしています。ZK-rollup ソリューションだけでも 10 億ドル以上の資金があり、Polygon はイーサリアムの拡張を支援し、将来の予想されるネットワーク負荷に対応するために、さらにそのソリューションスイートを拡大するための十分なリソースを持っています。