インターギャラクティックコンセンサス：Filecoinのスケーラビリティがやってきた

作者：James Bluett, Alfonso de la Rocha , Akosh Farkash , Guy Goren , Denis Kolegov , Willes Lau , Henrique Moniz , Matej Pavlovic , Alejandro Ranchal-Pedrosa , Jorge M. Soares , Marko Vukolić

来源：ConsensusLab，Filecoin Network

星間合意 (Interplanetary Consensus framework，IPC：https://ipc.space/）は以前の階層型合意（Hierarchical Consensus）を基にしており、ブロックチェーンネットワークが直面する2つの課題：取引量とアプリケーションの異質性（heterogeneity）を解決することを目的としています。このプロセスで、Filecoinネットワークのパフォーマンスが向上しました。18か月の開発を経て、IPCの初の公開展開がSpacenet テストネットで行われることを嬉しく思います。

皆さんにこの2分間のIPC紹介動画を見て、迅速に理解していただくことをお勧めします。短い2分間でいくつかの高レベルの概念を説明しています。それから、読み進めることができます！

新しいユースケース

Filecoin仮想マシン (FVM：https://fvm.filecoin.io/) はFilecoinネットワーク上でユーザーのプログラマビリティを解放しました。現在、このブロックチェーンはストレージ取引提案、ストレージ証明、シンプルな取引を処理するだけではありません。EVM仮想マシンの互換性により、既存のEthereumスマートコントラクトを迅速に展開することができます。

プログラマビリティはFilecoinブロックチェーンの大きなブレークスルーです。現在、DeFiソリューション、Data DAOs、メタバースゲームなどのアプリケーションを構築できます。従来のブロックチェーンアプリケーションがネイティブストレージの能力をどのように強化できるか考えてみてください。あるいは、Filecoinですでに構築されたデータの海の中でデータ処理能力を追加することを考えてみてください。

これらの変化はアプリケーション活動の急増をもたらし、同時に課題も生じます。現在、Filecoinのブロックはほとんど満載ではなく、シンプルな取引に適しており、手数料が低く、遅延も少ないです。しかし、FVM仮想マシンによって活動が増加するにつれて、アプリケーションはブロックスペースを争い、Filecoinでアプリケーションを運営するコストが上昇します。さらに、すべてのアプリケーションが30秒のブロック間隔のネットワーク内で動作できるわけではなく、明らかな遅延をもたらします。

これがIPCフレームワークが機能する場所です。IPCはエンドユーザーとアプリケーション開発者が階層型のサブネットを動的に起動できるようにし、トランザクションを並行して実行することができるため、ルートネットワーク（Filecoinメインネット）の過剰負荷を軽減し、アプリケーションの要求に対してより良い運用条件を提供します。さらに、IPCフレームワークはメインネットが提供するより強力なセキュリティ保証を利用して、サブネット間の取引とサブネットのセキュリティ保護メカニズムを実現します。

星間合意（IPC）の運用メカニズム

コアから見ると、IPCはサブネット内およびサブネット間の相互作用ルールを定義するフレームワークであり、このような行動を統合するための一連のスマートコントラクトとクライアントソフトウェアを備えています。Filecoinメインネットに展開された後、ユーザー空間（userspace）で完全に実行され、ユーザー定義のアクターコントラクトによってルートネットワークにアンカーされます。

IPCフレームワークの基本機能は、サブネットの作成と運営に関わります------それらはツリー状に組織されています。サブネットを起動するプロセスは許可不要で、ユーザーはツリー構造のどの位置にサブネットをアンカーするかを決定できます。各サブネットは一連の独立した検証者に関連付けられています（それらは独立した合意インスタンスで実行されます）。サブネットはそのメインネットに頻繁に状態チェックポイントデータを提出し、ある程度のセキュリティ保証を得ます。

人々はさまざまな理由でサブネットを展開できます。たとえば、取引手数料を節約するため、または異なる地理的、トポロジー、アプリケーション条件での相互作用行動をグループ化するためです。これらのサブネットのライフサイクルは長くも短くもなり、単に計算を調整するために開始され、タスクが完了した後に撤回されることがあります。

サブネット合意は交換可能で、構成可能です。サブネットは任意の合意アルゴリズムを実行できます：プルーフ・オブ・ステーク（PoS）、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）、ストレージ証明（proof-of-storage）、クラシックBFTなど。IPCフレームワークに伴い、Trantorの実装を発表しました。これは高性能なBFT合意アルゴリズムであり、さまざまなアプリケーションに適しています。IPCフレームワークのユーザーは他の合意アルゴリズムを実装できます（将来的にはいくつかの即使用可能な代替案を探す予定です）が、多くのアプリケーションの要求はTrantorのデフォルトパラメータ（たとえば、ブロック頻度）を変更することで満たされる可能性があります。

IPCフレームワークの重要な特徴の1つは、即使用可能な透明なサブネット間通信メカニズムです。しかし、実際にはどのように機能するのでしょうか？具体的な相互作用の方法は、ユーザー、開発者、または検証者によって異なります。しかし、高いレベルで見ると、ユーザーがローカルでIPCフレームワークと相互作用する際は、IPCエージェント（）アプリケーションといくつかのブロックチェーンノード（各サブネットが必要）に依存します。ローカルアプリケーションは、2つのチェーン上のスマートコントラクトによってサービスが提供され、各サブネットのインスタンス化を行います：星間サブネットアクターコントラクトと星間ゲートウェイアクターコントラクトを参照してください。

IPCフレームワークやそのコンポーネントについてさらに知りたい場合は、最新のドキュメントを参照してください。IPCエージェントユーザーマニュアルやフレームワーク技術概要が含まれています。これらのソフトウェア、ツール、ドキュメントは段階的にリリースされていることを忘れないでください。何か問題が発生した場合は、SlackまたはGitHubのイシューページでお問い合わせください。できるだけ早くサポートを提供し、私たちの作業を改善するのに役立ちます。

IPCフレームワークの次の計画

現在のM1マイルストーンはIPCフレームワークを生産状態の最終段階に持ってきました。これは、長期間稼働しているIPCテストネットが一般に利用可能になる初めての機会であり、ユーザー、開発者、ストレージプロバイダーがサブネットの実験を行い、Filecoinルートネットワークの外で他の合意モデルを試すことができます。しかし、これはテスト展開であり、価値の高いアプリケーションには使用しないでください。

今後数四半期にわたり、IPCフレームワークに機能を追加し、堅牢性を向上させていきます。現在、Limechainのパートナーが私たちのアクターコントラクトをユーザー定義のFEVMSolidityアクターコントラクトに変換するために努力しており、これを最初のメインチェーン展開に使用します。進捗を定期的に発表し、数週間ごとに新機能や改善を予定しています。

また、特にSaturn（https://strn.network/）チームと協力して、M2マイルストーンのユースケースが2023年6月に実現できるようにしています。M2マイルストーンではIPCフレームワークがFilecoinメインネットに展開され、初期ユーザーが生産アプリケーションを展開できるようになります。その後、第三四半期には完全なリリースが行われ、関連する開発者ツールとドキュメントが完成します。

このプロセスの中で、ユーザーのフィードバックを収集したいと考えています。IPCフレームワークのユースケースがあり、アプリケーションを展開するために私たちと協力したい、またはサブネットの検証者になりたい、新しいコミュニティとの対話を続けたい場合は、Filecoin Slackワークスペースの#ipc-helpチャンネルに参加してください。