アプリケーションチェーンのリスクと機会：チームは自らのアプリケーションのために個別のブロックチェーンを構築すべきか？
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アプリケーションチェーンのリスクと機会：チームは自らのアプリケーションのために個別のブロックチェーンを構築すべきか？
高成長プロジェクトの中には、アプリケーションチェーンへの移行が予想されるものがある。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察
執筆：Mohamed Fouda
翻訳：TechFlow
過去1年間、いくつかの注目度の高いアプリケーションが独自の特定アプリチェーンを立ち上げるか、今後のアプリチェーン計画を発表した。
高成長プロジェクトにとっては、アプリチェーンへの移行が予想される方向性である。
Appchain論文では、人気のあるWeb3アプリケーションは最終的にそれぞれ独自のブロックチェーンを持つようになると予測している。
この傾向により、一部の創業者は製品を最初からアプリチェーンとして設計することが正しいと考えている。
私はこのアプローチが特定のアプリケーションには有効だが、他のアプリケーションが早期にアプリチェーン構築に投資すれば自ら破綻する可能性があると考えている。
なぜアプリチェーンを選ぶのか？
アプリチェーンは、単一の機能またはアプリケーションを実行するために設計されている。たとえばゲームやDeFiアプリなどである。つまり、そのアプリケーションはスループットやステートなどチェーンの全リソースを他アプリとの競合なく利用できる。さらに、このような設計により、技術的アーキテクチャやセキュリティパラメータ、スループットなどをアプリのニーズに合わせて最適化できる。
通常、他のアプリケーションをチェーン上に展開できないため、アプリケーションチェーンは開発者に対して無許可で構築可能とは限らず、ユーザーの使用に対してのみ無許可となる。
アプリチェーンの概念は、チェーンがユーザーと開発者の両方に開放される標準的なブロックチェーンの概念とは異なる。
アプリチェーンを田舎町に例える
「スマートコントラクトチェーンは都市のようなものだ」という考え方は、創業者がアプリケーションをアプリチェーンとして立ち上げる際に受け入れる妥協点を説明するのに役立つ。
イーサリアムやソラナのような汎用計算チェーンは大都市に似ている。多様なインフラストラクチャを持ち、さまざまな種類のビジネス（アプリケーション）を支援できる。そのため汎用計算チェーンはより人気が高く、混雑しており、通常は高価で、時に逼迫している。
しかし、この人気はエコシステム内のプロジェクトにとって大量のトラフィックと機会を生み出す。あるプロジェクトから別のプロジェクトへ移動しやすく、異なるビジネス活動を組み合わせて新しい興味深いビジネスを創出することもできる。
一方、アプリチェーンは単一の商業活動を持つ田舎町のようなものだ。その町は独自のルールと方針を作成できる。混雑しておらず比較的安価だが、外部世界との接続が不十分な可能性がある。町の人々はすべて町の単一のビジネスを利用しており、それが十分に人気でユニークであれば、顧客はその特定のビジネスのためにわざわざその町までやってくるだろう。
この比喩は、二種類のチェーンにおけるセキュリティと保証の違いを説明するのにも拡張できる：
- 大都市は人口が多く、裕福で強力である。都市内のすべての企業は安全で保護された都市を持つという共通の利益を持っている。これらの要因により、大都市は攻撃されにくく、つまりより安全である。
- 一方、田舎町の安全性はその単一企業の知名度と成功に密接に関連している。企業がうまくいけば町民の数が増え、町はより強くなる。逆に経営が苦しければ人々は去り、町の安全性が低下して攻撃されやすくなる。
この二つのモデルの中間に位置するのが業界特化チェーンであり、すべてではなく部分的なビジネスをサポートするチェーン（例：DeFiやゲーム）。これらは郊外の都市に相当し、田舎町よりも人気があり安全だが、大都市ほど忙しくはない。
汎用計算チェーン、アプリチェーン、特化チェーンは、必要な多様性を提供し、共存しながら異なるニーズに対応できる。重要なのは、どのユースケースがアプリチェーンを必要とするのかを認識し、汎用計算チェーンや特化チェーン上でスマートコントラクトを構築するべきかを見極めることである。
どのような場合にアプリチェーンを使うべきか？
過去数年間で見たように、アプリケーションチェーンはさまざまな理由で立ち上げられる。本節では、アプリチェーン構築が最適な選択となる最も一般的なシナリオについて議論する。
エコシステムの要請
コスモスやポルカドットなどのエコシステム上でアプリを構築する開発者は、基本的にアプリをアプリチェーンとして構築する必要がある。これら二つのプロトコルは、相互に接続された複数のチェーンからなるエコシステムの構築に焦点を当てており、どちらのエコシステムのメインチェーンもスマートコントラクトを実行するエンジンを備えていない。したがって、アプリケーションを構築するには、アプリチェーンを構築するか、汎用計算実行エンジンを実装するチェーンを使用する方法がある。
コスモスエコシステムでは、スマートコントラクト実行エンジンを実装するエコシステムチェーンの例として、Evmos（EVM互換）とJuno（CosmWasmスマートコントラクト）がある。これらの汎用コスモスゾーンには、多数のDeFiおよびNFTアプリが存在する。他のアプリは、最適化された独自のアプリチェーンを構築している。例としてはOsmosis（AMM DEX）、Mars hub（レンディング）、Secret（プライバシー）がある。
ポルカドットエコシステムでは、汎用計算パラチェーンにはMoonbeam（EVM互換）とAstar（WASMスマートコントラクト）がある。ポルカドット上のアプリチェーンの例としてはPolkadex（注文簿DEX）、Phala（プライバシー）、Nodle（IoTネットワーク）がある。
アプリケーションの要件
アプリチェーン構築が最良の方法となるもう一つの状況は、アプリケーションのスループット要件や手数料要件が汎用計算チェーンでは満たせない場合である。無許可のWeb3環境においてWeb2レベルのパフォーマンスが必要なアプリは、最初の実装案としてアプリチェーンを検討すべきであり、ゲームアプリがこのカテゴリの最良の例である。
ほとんどのインタラクティブゲームは、ユーザーのゲーム内相互作用を支えるために非常に高いスループットを必要とする。また、これらの取引は無料またはほぼ無視できる手数料であるべきである。これらの要件は汎用計算チェーンでは満たせず、専用のアプリチェーンを立ち上げる必要がある。具体例としては以下がある：
- Axie Infinityゲーム――Roninサイドチェーン上で展開；
- Sorare――ファンタジーフットボールゲーム、StarkEx L2上で展開；
ゲーム以外では、注文帳式取引所などのDeFiプロトコルは、プロのトレーダーに優れたユーザーエクスペリエンスを提供するために高スループットを通常必要とする。有名な例がDeFiデリバティブ取引所dYdXである。dYdXプロトコルは現在、毎秒約1000件の注文を処理している。必要なチェーンスループットは1000TPS以上である。このため、同プロトコルのV3はStarkEx技術に基づく専用イーサリアムRollupとして展開された。さらに拡張を計画しており、より高いスループットが必要になるため、異なるアプリチェーン実装に移行しようとしている。同プロトコルはV4で専用のCosmosチェーンを使用すると発表している。
技術機能の追加
アプリケーションがL1チェーンに存在しない特定の技術を必要とする場合、その技術を実装したアプリケーションチェーンを構築するという手段がある。最も良い例がzk-Snarksやzk-Starksのようなゼロ知識証明である。
プライベートペイメントやプライベート取引など、プライバシー重視のアプリケーションはZK証明を構成要素として必要とする。しかし、ZK証明の計算は非常に負荷が大きく、チェーン上で実行するには高価すぎる。このような場合、最良の方法はアプリチェーン上で必要な技術を実装することである。具体例としては、イーサリアム上でプライバシーを維持する支払いおよび取引アプリケーションAztecがある。Aztecはこれのためにイーサリアム上にL2を展開した。同様の例としてコスモスエコシステム上のSecretアプリチェーンがある。
アプリケーション経済の改善
チームがL1ブロックチェーン上でスマートコントラクト形式でアプリケーションを構築する場合、アプリユーザーは二種類の手数料を支払う：ネイティブアプリ手数料とガス代である。
- 取引所の取引手数料やレンディングプロトコルのスプレッドなど、ネイティブアプリ手数料は本質的にアプリの収益源である。この収入は通常、アプリ参加者へのインセンティブとして使われ、コミュニティの発展と採用の加速に貢献する。
- 一方、ガス代はアプリユーザーがL1のバリデータに支払い、取引が取り込まれるようにするためのものである。ガス代はアプリユーザーの負担となり、ユーザーエクスペリエンスを低下させる。ガス代はアプリの経済に貢献せず、アプリから流出する経済価値の損失を意味する。この費用はアプリの安全を確保するために不可欠だが、理想はこの経済価値がアプリの経済システム内に留まり、アプリ参加者に報酬を与えることである。
アプリチェーンはこのビジョンを実現する。アプリチェーンのガス手数料とその分配は制御可能であり、アプリ参加者への報酬に活用できる。
Yuga LabsがBored Ape Yacht Club（BAYC）エコシステムを独立チェーンに分社化しようとする努力は、まさにこの状況の好例である。BAYCコミュニティはプロジェクトのNFT資産をミントする過程でイーサリアムネットワークに巨額の手数料を支払ったが、ApeChainへの移行により、これらの費用がBAYCの経済圏内に留まるようになる。
なぜアプリチェーンを構築すべきでないのか？
アプリチェーンには利点がある一方、考慮すべきリスクもある。
主なリスクはアプリチェーンの構築がスマートコントラクトの開発よりもはるかに複雑であることである。アプリの核心事業とは無関係なインフラの開発が必要になる。
さらに、アプリチェーンのセキュリティおよびコンポーザビリティリスクも増大する。
セキュリティ保障
スマートコントラクトアプリは基盤となるL1からそのセキュリティを得る。前述の大都市の比喩で述べたように、L1は複数のアプリケーションをサポートしており、L1の安全を維持することは大量のL1参加者の合意である。これによりL1はより安全になり、攻撃されにくくなる。さらに、L1のセキュリティ保証は特定アプリの採用とは無関係である。
アプリチェーンでは、セキュリティは主にアプリの採用率とアプリネイティブトークンの価格に依存する。実装の詳細により、アプリチェーンはL2ソーターまたは独立したPoSバリデータを選択できる。いずれの場合も、バリデータの報酬は通常ネイティブアプリトークンで支払われる。バリデータはネイティブトークンをステーキングし、正常稼働を維持する複雑なインフラを運営してネットワークに参加しなければならない。バリデータ報酬は、バリデータの運用コストとトークンリスクを上回る必要がある。このモデルには以下の問題がある：
- ステーキングリスクはプロのバリデータの参入を難しくし、むしろアマチュアのバリデータを惹きつけ、ネットワークのセキュリティと稼働率を損なう可能性がある。
- バリデータ報酬がトークン価格に依存することで、アプリ開発者には高インフレのトークン政策や持続不可能なゲーム化経済を採用する圧力がかかる。
- アプリの採用率が低く、トークン価格も低い場合、ネットワークのセキュリティは弱体化し、攻撃者が安価に十分なシェアを獲得してネットワークを攻撃できる。
コストとチームの時間
アプリチェーンを立ち上げる際には、長大な追加インフラの構築とバリデータとの調整活動が必要になる。
インフラ面では、ウォレットやユーザーがチェーンとやり取りできるよう、公共RPCノードが必要である。また、ユーザーが自分の活動を確認できるよう、ブロックエクスプローラーやアーカイブノードを含むデータ分析インフラ、ネットワーク監視やバリデータ情報などのサービスも必要である。
必要なインフラのリストは長く、多大なコストと工数を要する。エンジニアリングチームの相当部分がアプリロジックとは無関係な作業を処理することになる。さらに、チェーンの維持にはネットワークアップグレードやバグ・ダウンタイム対応のための綿密な計画とバリデータとのコミュニケーションが大量に必要になる。ガバナンスとコミュニティ管理もチームの多くのリソースを消費する。
一般に、アプリチェーンの構築にはより大きなチームとより多くのコストがかかり、特に初期段階ではスタートアッププロジェクトが負担するのは困難である。コアアプリロジックへの干渉は、アプリが迅速に適応し、製品市場適合を達成する障害となる可能性がある。
コンポーザビリティの欠如
アプリケーションをスマートコントラクトとして構築する主な利点の一つは、アトミックコンポーザビリティである。アプリケーションは互いに構築でき、ユーザーは同じ取引内で複数のプロトコルとシームレスにやり取りできる。これに関する例として、複数のAMMを通じて単一取引をルーティングして最適価格を実現するスマートDEXルーターがある。もう一つの例がフラッシュローンで、取引はローンプロトコルから資金を借り入れ、返済前にAMM上で取引や裁定を行うことができる。
アトミックコンポーザビリティは、Web3アプリケーションに独特の機能であり、興味深い振る舞いやビジネスチャンスを実現する。アプリチェーンは各アプリケーションが他と隔離されているため、このアトミックコンポーザビリティを欠いている。アプリ間のやり取りにはクロスチェーンブリッジまたはメッセージ伝達が必要で、これは複数のブロックを要し、アトミックには完了できない。ただし、このアトミックコンポーザビリティの欠如は、これを解決しようとする興味深いスタートアップを生み出す可能性がある。
クロスチェーンリスク
アプリチェーンのもう一つの問題は、資産のブリッジングによるリスクの増大である。具体的には、DeFiアプリはBTC、ETH、ステーブルコインなど複数の資産をブリッジする必要がある。資産のクロスチェーンはユーザーエクスペリエンスを低下させ、より大きなリスクをもたらす。クロスチェーンブリッジはハッキングの標的になりやすく、ブリッジが破られた場合、クロスチェーン資産を使用するDeFiアプリは不良債権を抱えることになる。信頼性が高く資金力のあるバリデータを引きつけられない可能性のあるアプリチェーンにとっては、リスクはさらに高くなる。このような場合、アプリチェーンは中心化された取引所のような中心化ブリッジや、独自のブリッジ開発に頼らざるを得なくなる。
アプリチェーンスタートアップの機会
アプリチェーンエコシステムの課題は、それを解決するスタートアップにとっていくつかの機会を生み出している。ここではそのような機会の一部について議論する。
1. 高性能DeFiプロトコル
Web2レベルのパフォーマンスと競争しようとするDeFiプロトコルは、アプリチェーンとして実装される必要がある。中央限価注文簿（CLOB）取引所が最適な選択肢である。dYdXデリバティブ取引所がこの流れを始めたが、スポット取引所や商品取引所も低手数料・低遅延の恩恵を受けるためにアプリチェーンとして構築されると予想される。ここでの主要な推進力は、DeFiプロトコルのニーズに応じて調整可能なカスタマイズ技術スタックの使用である。
2. アプリチェーンゲームエンジン
この分野ではStarkExが人気の選択肢である。10万TPS以上をサポートできる新しい効率的なアーキテクチャを構築するスタートアップが登場し、オンチェーンゲームを支えていくだろう。
3. サイドチェーンおよびL2のカスタマイズ、展開、維持のための開発者ツール
特定のアプリケーションをサポートするために適切なアーキテクチャでサイドチェーンまたはRollupを立ち上げることは、複雑な作業である。この作業を支援する開発者プラットフォームは非常に価値のあるビジネスになる可能性がある。アプリチェーン版のAlchemyを想像してほしい。
4. AI対応アプリチェーン
zk証明と同様に、AIは変革的かつ計算負荷の高い技術である。したがって、AI対応アプリケーションはチェーン上で構築できない。多くの成功したWeb2のAI製品はユーザーが高額なサブスクリプション料金を支払っているが、アプリチェーンを使えば、AIアプリへのアクセスを一般に開放できる。
5. クロスチェーン通信におけるコンポーザビリティソリューション
アプリチェーンにおけるアトミックコンポーザビリティの欠如は、スタートアップにクロスチェーンメッセージングを行い、見かけ上のコンポーザビリティを創出する機会を与える。考えられるアイデアには以下がある：
- バックグラウンドでIBC転送やLayerZeroメッセージなどのクロスチェーン機能を実行し、あたかも複数のアプリケーションがコンポーザブルに動作しているように見せるユーザー向けフロントエンド。クロスチェーンZapperを想像してほしい。
- マルチパーティ計算（MPC）によって安全なマルチチェーンアカウントを実現するウォレット。複数のチェーンで同時に取引を行うことで、クロスチェーン活動を自然に処理する。例としてクロスチェーン裁定取引がある。
6. クロスチェーンDeFiプロトコル
アプリチェーンはスループット面でいくつかの利点があるが、流動性の分散を招き、スリッページの増加とユーザーエクスペリエンスの低下を引き起こす。異なるチェーン間で自動的に取引を分割してより良い価格を得るクロスチェーンDeFiプロトコルは、より良いユーザーエクスペリエンスとより大きな顧客基盤を持つことになる。
7. EVMチェーンと非EVMチェーン間の信頼不要なクロスチェーン情報伝達
コンポーザビリティを向上させる可能性のある方法の一つは、EVM L2、Cosmos、ポルカドットパラチェーンなどを接続できる汎用的な信頼不要なクロスチェーン情報伝達プロトコルを構築することである。このような製品は既存のクロスチェーンブリッジを置き換え、年間数十億ドル規模の取引量を促進できる。
8. クロスチェーンセキュリティ共有の実現
アプリチェーンのセキュリティ課題は、クロスチェーンセキュリティを可能にする製品によって緩和できる。PoWチェーンのマージマイニングと同様に、ETHなどのアプリチェーンネイティブトークンではなく、アプリチェーンを保護するために使うことで、無関係なPoSチェーン間でセキュリティを共有できるようにする。流動性ステーキングプロトコルがこの制度で重要な役割を果たす可能性がある。
アプリチェーンの実装
アプリチェーンは、複雑さとセキュリティの異なる複数の方法で実装できる。
Cosmos
コスモスは、複数の相互接続されたブロックチェーンの世界を最初に構想したエコシステムである。このビジョンに基づき、コスモスの開発重点は、相互接続可能なアプリチェーンのプロセスを標準化・簡素化することだった。この取り組みによりCosmos SDKが生まれ、これはカスタマイズおよびブロックチェーン開発のためのモジュラーなフレームワークである。
Cosmos SDKは、デフォルトでTendermint合意アルゴリズムをサポートするように設計されており、他の合意アルゴリズムも使用できる。その後、IBCモジュールが追加され、Tendermintベースのチェーン間で信頼不要な通信が可能になった。これら個々のチェーンは「ゾーン」と呼ばれる。コスモスエコシステムはすでに45以上のゾーンを擁し、700以上のIBCリレーヤーによって相互接続されている。これらのコスモスゾーンの多くは単一目的のアプリチェーンである。最大のコスモスゾーンの一つであるOsmosisは、AMM DEXを実装したアプリチェーンである。
コスモスは当初、各ゾーンが自らのセキュリティを担うという分離型セキュリティの考えを採用していた。各ゾーンはネットワークを運営するバリデータグループを必要とし、そのグループにはゾーンのネイティブトークンで報酬が支払われる。この方法は柔軟だが、アプリチェーン構築者の参入障壁を高める。このため、コスモスは小規模ゾーンがコスモスハブから「インターチェーンセキュリティ」モジュールを通じてセキュリティを得られるようにする改革を進めている。
Polkadotパラチェーン
コスモスと同様、ポルカドットもマルチチェーンエコシステムを持っている。ポルカドットエコシステムのチェーンはパラチェーンと呼ばれ、Substrate SDKを使って起動できる。
ポルカドットとコスモスの主な違いは、ポルカドットが初めから共有セキュリティをサポートしており、すべてのパラチェーンが「リレー チェーン」と呼ばれるポルカドットのメインチェーンとセキュリティを共有している点にある。
リレーチェーンの主な機能は、パラチェーンに合意形成とセキュリティを提供することである。したがって、リレーチェーン自体はスマートコントラクト機能を実装しない。
共有セキュリティ保証のため、ポルカドットエコシステムは無許可でパラチェーンを立ち上げることを許可できない。
代わりに、カスタムチェーンを構築したい開発者向けに、パラチェーンスロットがオークションにかけられる。競合する入札者はDOTをロックしなければならない。現時点で27のパラチェーンがオークションで落札された。
ポルカドット上の異なるパラチェーンは、クロスコンセンサスメッセージ（XCM）フォーマットを通じて通信できる。XCM通信の実装は進行中であり、現時点では機能しているが、メッセージデータをリレーチェーンに保存する必要がある。
Avalancheサブネット
Avalancheサブネットはコスモスと非常によく似ている。開発者は独自のサブネットを立ち上げることができ、各サブネットは複数のチェーンをサポートできるが、サブネットには独自のバリデータが必要である。
しかし、これらのバリデータは専用サブネットの検証に加え、Avalancheのメインネットワークも同時に検証する必要がある。
この要件はメインネットのセキュリティを強化するが、コスモスと比較して専用サブネットの参入障壁を高めている。
現在、サブネットエコシステムはサブネット間のネイティブ通信をサポートしておらず、サブネットは独自のブリッジを開発しなければならない。しかし、Avalancheチームはこの機能を追加し、サブネットの採用を促進しようとしている。
イーサリアムL2
イーサリアムでは、「アプリチェーン」という言葉は専用環境を必要とするアプリケーションを正確に描写していない可能性がある。イーサリアムでは、そのようなアプリは専用L2として、あるいはサイドチェーンとして実装できる。L2は完全な技術スタックを実装しないため、アプリチェーンと呼ぶことはできない。
- L2はRollupまたはValidiumであり、取引の実行と順序付けのみを行う。Rollupの場合、合意形成とデータ可用性はイーサリアムL1が提供する。Validiumの場合、L1は合意形成のみを提供し、データはオンチェーン外に保存される。このようなアーキテクチャのアプリ例にはSorareやImmutable Xがある。
- もう一つの方法として、少数のバリデータによって検証され高スループットを実現する独立ブロックチェーンを立ち上げるサイドチェーンがある。サイドチェーンとイーサリアムの間にはクロスチェーンブリッジがあり、通常は同じバリデータグループがこれを検証する。Axie InfinityのRoninサイドチェーンがその例である。
他の方法と比べ、L2の主な利点は卓越したセキュリティ保障にある。L2はzk証明または詐欺証明を通じてイーサリアムL1のセキュリティを継承する。それにもかかわらず、非常に高いスループットと無視できる手数料を実現できる。これらの要件はゲームアプリのニーズに非常に合致している。
L2の主な欠点は、L2間またはL2とL1間のコンポーザビリティが劣ることである。異なるRollup間での迅速な資産移動は、しばしばLayerZeroなどの第三者プロバイダーを必要とする。L1を経由せずにRollup間で信頼不要に資産を移動できる技術はあるが、これらは大量の遅延を要し、DeFiアプリが許容できない場合が多い。これが、DeFiプロトコルが拡張メカニズムとして特定アプリL2ではなく、OptimismやArbitrumのような汎用L2を使用する理由である。
L2のもう一つの課題は実装の複雑さであり、Cosmos SDKを使ってCosmosアプリチェーンを立ち上げる相対的な容易さと比べ、イーサリアム上で特定アプリL2を立ち上げる標準的な手順は存在しない。しかし、イーサリアムがRollup中心のロードマップをさらに進めることで、将来状況が変わる可能性がある。
結論
アプリチェーンは注目を集めているが、現在の発展は当初のビジョンとは少し異なっている。コスモス、ポルカドット、アヴァランチ、イーサリアム上のアプリチェーン実装は、共有セキュリティ方式に向かって進んでいるが、いくつかの差異がある。共有セキュリティがあれば、アプリチェーンは実質的に合意アルゴリズムを必要としない。
代わりに、アプリケーションは専用の実行環境のみを使用し、L1に合意形成とデータ可用性を任せることができる。この実行環境はRollupであったり、モジュラー型ブロックチェーンアプローチに従った独立した実行層であったりする。
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