TheTie レポート：Minaプロトコルとその可能性を深く解説
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TheTie レポート：Minaプロトコルとその可能性を深く解説
Mina――世界で最も軽量なブロックチェーンであり、PoS方式のブロックチェーンおよび暗号通貨で、スマートコントラクトをサポートしています。
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執筆：Vaish Puri、TheTie
編集：TechFlow
ブロックチェーン業界の発展から約10年が経ち、初期採用者たちは、ある種の隠れた中央集権化が進行していることに気づいた。チェーンの利用率が高まるにつれて、チェーンは長くなり、計算能力や帯域幅の負担が増大する。時間の経過とともに、ネットワークおよび運用能力が最も高いノードが支配的になり、それが中央集権化を促進していく。
2019年7月、O(1) Labsというインキュベーション企業が、野心的な新しいオープンソースプロジェクト「Mina Protocol」（旧称Coda）を立ち上げた。彼らの実現目標は、真に分散化され、スケーラブルかつ安全なL1ブロックチェーンの構築である。
MinaはPoS方式のブロックチェーンおよび暗号資産であり、スマートコントラクトをサポートしている。このプロトコルの特徴は、ブロックサイズを22KBに制限することで、「簡潔な」ブロックチェーンを実現している点にある。この革新的なアプローチにより、同ネットワークは「世界で最も軽量なブロックチェーン」と称されている。
Minaは現在、Mina財団によって運営されており、設立以来大きな進展を遂げている。いくつかの対向テストネットで実力を証明した後、ネットワークは2021年3月にメインネットを成功裏にデプロイした。メインネット以降もチームはゼロ知識技術分野の強化に取り組んできた。特にzkApps（ゼロ知識証明に基づく分散型アプリケーション）の導入は、その一例である。zkAppsにより、ユーザーはプライバシーやセキュリティを損なうことなくdAppsを利用できるようになる。
技術概要
Minaは、簡潔なブロックチェーンを最初に採用した暗号資産であり、すべての取引に対して短くて安定した検証時間を提供できる。これは各ブロックに簡潔な状態有効性証明を含めることで実現しており、膨大な取引リストを迅速かつ低コストで検証可能にする。
Minaは、インクリメンタルに計算可能なSNARKsを使用し、各ブロックの証明計算コストが前ブロックに追加された取引数に比例するようにしている。すべての完全ノードにチェーン全体の状態を保存させる代わりに、ブロックヘッダー内で残高を簡単に検証できるようにしている。ただし、このシステムでは、新規ブロックの有効性を証明する際に証人となるため、検証者は完全な状態を保持する必要がある。現在、状態証明のサイズは864バイトで、検証には約200ミリ秒かかる。そのため、iPhoneなどの任意のスマートデバイスでも計算負荷を支えることができる。
Minaネットワークには主に2つの役割がある：
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ブロックプロデューサー――取引をブロックとして収集し、SNARK処理を行う
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SNARKワーカー――zk-SNARK取引証明を作成して取引を圧縮する
Minaは、「Snarketplace」と呼ばれる市場を通じてSNARK証明作成をインセンティブ付けしている――ここでは、ノードがサービスを交換することで報酬（$MINA）を得られる。
Snarketplaceには、キューのように機能する固定サイズのバッファが含まれている。ブロックプロデューサーはSNARKが必要な取引をこのキューに追加し、SNARKワーカーがこれらの取引を処理するためのSNARKを作成する。Minaのサイズが固定されているため、ブロックプロデューサーはキューに追加する前に完成済みのSNARKを購入しなければならない。
SNARKワーカーがキュー内のブロックに対してSNARKを作成する際、特別なデジタル署名である「知識署名（knowledge signature）」付きの取引SNARKを生成する。この知識署名には、いくらの手数料を誰が支払うかという情報が含まれている。ブロックプロデューサーは新たなブロックを待ち行列に並べ、一方でSNARKワーカーは証明を作成する。あらゆるレベルのハードウェアがMinaへの参加を可能にしており、ネットワークはすべてのユーザーにとって包括的になっている。
合意形成メカニズム
Minaの合意形成プロトコルはOuroboros Samisikaと呼ばれ、初めて証明可能な安全性を持つPoS合意形成プロトコルである。ブロック生成は検証可能ランダム関数（VRF）によって決定される。これは秘密鍵を使って実行し、公開鍵で検証できるランダム関数であり、そのランダム性はOuroborosによって計算される。ステーキング参加者のVRF出力が自身のステーク比率を超える場合、その参加者はブロックを生成する機会を得る。
さらに、VRFにより、ブロックプロデューサーは自分自身がVRF出力を決定する唯一の秘密鍵保有者であるため、いつブロックを生成すべきかを事前に計算できる。これにより、悪意のある攻撃者が次のブロックプロデューサーを特定してDoS攻撃を仕掛けることが困難になり、全体的なセキュリティが向上する。さらに、同一スロットに対して複数のブロックプロデューサーが選ばれる仕組みにより、攻撃の可能性がさらに低下する。
VRFのMina内での動作方式により、メインチェーン上では約4分ごとに1ブロックが生成されると予想される。
トークノミクス
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$MINAは供給上限のないインフレ型トークンである；
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初期分配には10億MINA（将来のブロック報酬を除く）が含まれ、メインネット開始後15ヶ月間、8年かけて完全にロック解除される「超報酬（二重ブロック報酬）」期間が設けられている；
MinaのPoSシステムでは、ブロック報酬と手数料は比例配分される。参加率が高いと仮定すると、ステーキングしないユーザーは、ステーキングするユーザーと比較して一定の希薄化を受けることになる。ステーキングを促進するインセンティブとして、Minaのインフレ率は当初12%から始まり、最初の5年間で低下し7%で安定するように設定されている。その後はチェーンのガバナンスに委ねられるが、現時点では公式なガバナンス体制はまだ発表されていない。
このプロトコルは、ステーキング参加率に関係なく、上記のインフレ率を維持することを目指しており、それによりブロック報酬が動的に変化する。例えば、ネットワークの50%しかステーキングしていない場合、ブロック報酬は倍になる。これはOuroborosの合意形成システムによるもので、生成されるブロック数はステーキング比率に比例する。参加率が低い場合、この手法は自然にステーキング参加を促す効果を持つ。
zkApps
Minaエコシステム内には、ゼロ知識技術駆動のスマートコントラクト群であるzkAppsが存在する。これらは通常のスマートコントラクトと同様に機能するが、追加でプライバシー保護やオフチェーン計算などの機能を持つ。
zkAppは以下の2つの要素から構成される：
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スマートコントラクト（SnarkyJSで記述）
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ユーザインタフェース
zkAppsとそのユースケースに関する計画的な統合は、ユーザーにとって非常に好ましい展望を描いている。zkAppがホストサイトにデプロイされると、ユーザーはAuroウォレットと自由にやり取りできるようになる。ユーザーがzkAppと相互作用し、関連データ（例：AMMで資産を購入）を入力すると、zkApp内のバリデータ機能が、ユーザーのデータに基づくZK証明を生成する。このデータは入力したユーザーのみが閲覧可能である。フロントエンドのプロセスは、現在ユーザーが使用しているMetaMaskやその他のブラウザウォレットと類似しているが、違いはバックエンドにある。Minaネットワークが取引を受け取ると、証明の有効性を検証し、zkAppの状態を更新する。すべての処理がユーザーのWebブラウザ内で行われるため、プライバシーは常に保証される。
zkAppsを踏まえ、Minaは以下の3つの主要機能の構築に注力している：
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オンラインおよびオンチェーンにおけるエンドツーエンドのデータプライバシー［稼働中］；
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無許可のWebオラクル（zkOracles）［開発中］；
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プライベートなインターネットログイン（zkIdentity）［開発中］。
まとめ
Minaは「世界で最も軽量なブロックチェーン」を自称しており、完全にユーザー主導で、再帰的なzk-SNARKsを用いてブロックチェーン全体を構築しているため、そのサイズは約22KB（数本のツイート程度）に抑えられている。これはL1であり、zk-SNARKsを活用したゼロ知識スマートコントラクト（zkAppsと呼ばれる）を効率的に実装・プログラミング可能にしている。
Mina独自のプライバシー機能とあらゆるWebサイトとの接続能力により、zkAppsは現実世界と暗号資産の間に安全でプライベートな橋渡しを生み出す。ゼロ知識技術の分野で先駆けて企業向けソリューションを提供するプロジェクトの一つとして、Minaは拡大し続けるゼロ知識領域の最前線に確実に位置している。
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