Bat-Channelsの奥深くへ：チェーン上ゲームのスケーラビリティを解放する新技術
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Bat-Channelsの奥深くへ：チェーン上ゲームのスケーラビリティを解放する新技術
Web3ゲームにおいて、メインチェーンは商業取引、キャラクターのステータスや評判が記録される場所であり、コアなゲームループはメインチェーンの外に存在する。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：Will Robinson
編集・翻訳：TechFlow
本稿では、ゲームループの処理を信頼不要かつ許可不要の方法でオンチェーンからオフチェーンへ移行することで、Web3ゲームのスケーラビリティを拡張する設計パターンを提案する。このために、ゲームロジックをzk回路を通じてブロックチェーン上にアンカーさせる必要がある。このような設計パターンを私は「Bat-Channel（バットチャンネル）」と呼ぶ。
Bat-Channelにより、並列的な状態変化の数を増やすことで、大規模なプレイヤー群による持続可能なプレイが可能になる。ただし、その代償として、競合するプレイヤー間の分離が必要となる。数千人が同時にゲーム状態に干渉する大規模多人数ゲームは不可能になる。むしろ理論的な上限は約30人程度であり、シングルプレイヤーや協力プレイ向けに最適化される。このトレードオフを正当化するために、私はBat-Channelのスケーラビリティを活かしつつ、ブロックチェーン上で動作する利点も享受できる魅力的なゲームデザインを提案する。続く記事では、この設計に関するより技術的な考察を行う予定である。
2021年、Galconがブロックチェーン上に移植され、「Dark Forest」として公開された。1年間にわたり、数百人のプレイヤーが数週間ごとにリセットされるマップ上で競い合った。オープンソースのブロックチェーンゲーム設計のおかげで、プレイヤーたちはゲームの上に独自のフロントエンドやスクリプト、スマートコントラクトを構築した。多くの優れたSolidity研究者やエンジニアたちが、この新しい形のゲームをテスト・探索することで自身のスキルを試した。コミュニティ内での市場も形成され、プレイヤー同士がゲーム内の目標達成のためにリソースだけでなく情報さえも取引し始めた。同時期にはConquest.ethやMithraeum.ioといった類似ゲームも登場した。これらのゲームでは、すべてのプレイヤーが同一時刻に同じマップ上で競い合っていた。
残念ながら、こうしたゲームは構築されたブロックチェーンのスループットに制限されていた。たとえばDark ForestはGnosis Chain上で動作しており、1秒あたり30件のゲーム状態変更しか許可されていない。
しかし、1回のアクションに4分の1ブロック（約15秒）を使うとしても、プレイヤーは3分に1回慎重に行動することになり、最大でも1440人の同時接続プレイヤー（180秒/アクション × 8アクション × 毎秒1プレイヤー）しかサポートできない。開発者は、このようなユーザーの生涯価値（LTV）がWeb2ユーザーの100倍あると信じるか、あるいはこの数字が受け入れがたいものだと考えるしかない。現在、成功しているWeb2ゲームは10万人以上の同時接続プレイヤーを持つため、後者が妥当だろう。将来的に10倍のスケーリングは期待できるかもしれないが、いくつかの成功したゲームを支えるには1000倍のスケーリングが必要なのである。
Bat-Channelsによるスケーリング
最も単純なスケーリング解決策は、GnosisやPolygon PoSのようなサイドチェーンをさらに多数作成することだろう。
しかしサイドチェーンは、基盤となるチェーンのセキュリティを継承しない。代わりに、通常は独自のバリデータセットに依存しており、これらは良好な振る舞いを担保するために資産をステーキングし、対価としてブロック報酬を得る。これらは「サイドチェーン」と呼ばれるが、同じ仮想マシンを再利用し、クロスチェーンブリッジを維持し、主チェーンに定期的にステートスナップショットを発行する（緊急時の社会的調整によるリカバリー用）。もし1000個のこのようなサイドチェーンがあれば、十分な数のプレイヤーを収容できるだろう。しかし問題は、プレイヤーの断片化、流動性の断片化、ブリッジのセキュリティ、そして全体的なセキュリティの希薄化にある。
主要なブロックチェーンのセキュリティ仮定により適合させるため、多くの開発者はOptimistic RollupやzkRollupを選択している。これらはサイドチェーンと同様のスケーラビリティを提供するが、すべてのトランザクションをL1に発行しなければならない。しかし、イーサリアムのブロックスペースは、1000の追加ゲーム用Rollupとその他のエコシステムを収容するには不十分である。
第三のスケーリング手法はステートチャネルである。ライトニングネットワークは、ビットコイン上の一般的な実装であり、二者間の送金チャネルとして機能する。各参加者は資金をスマートコントラクトにロックし、その後、チェーン外で残高状態の更新メッセージをやり取りする。
例えば、AliceとBobがそれぞれ0.1 BTCをロックする。その後、Aliceは毎分Bobに0.00001 BTCを送るメッセージに署名する。ときどきBobはAliceにBTCを返すこともあり、あるいは逆の支払いを行うこともある。1年後、Aliceの最終残高は0.05、Bobの残高は0.15となったとする。Aliceはチャネルを終了し、最新の状態をチェーン上に提出する。Bobには、それより新しい更新を提出できる猶予期間があり、その期間を過ぎるとスマートコントラクトが資金を双方に解放する。
ステートチャネル（例：ライトニングネットワーク）は、中間状態をオンチェーンに記録する必要がないため、桁違いに多くのトランザクションを可能にする。2人用ゲームでは、ステートチャネルは適切な選択肢となるだろう。しかし、その代償として、同時に相互作用できるプレイヤー総数が大幅に減少する。また、チート行為や無応答に対するディスプートメカニズムも必要になる。今後の記事でこれらについて扱う予定だが、ここでは簡潔さを保つため、協力型構成に焦点を当てる。協力モードでは、すべてのプレイヤーが一致しており、ゲームはゼロサムではない（正和ゲーム）。
ゲームの証明（Proof of Game）
不正なプレイを防ぐため、ゲーム自体が証明可能なかたちでプログラムされなければならない。現時点での解決策としては、CairoおよびCairo VM、あるいはSolidityと各種zkEVMの使用が考えられる。第三者のシーケンサーなしでzkRollupのような構造を構築することが可能になる。プレイヤーたちは自分のアクション順序が悪意を持って操作されることを心配する必要がない（彼らは友人であり、Rollup内に他者はいないため）、順序を自主的に合意できる。このアプローチはスケーラブルであり、任意の数のアクションを実行でき、チェーン上には単一の証明と状態差分のみをコミットすればよい。
ゲームデザイン
bat-channelアーキテクチャ（共有されたブロックチェーン状態と並列化されたゲームセッション）を用いて、どの種類のゲームが移植に最も適しているかを考えよう。ここでは、MMORPG『World of Warcraft（ワールド・オブ・ウォークラフト）』を典型的な事例として挙げる。多くの人はWoWを対戦型の共有状態ゲームと考えているが、実際には主に小規模チームによる協力体験である。ゲーム理論／セキュリティ仮定の観点から見れば、これはむしろ単独プレイゲームに近い。何百万人もの同時接続プレイヤーが存在するWoWだが、彼らは数百のサーバーに分散している。さらにそれらのサーバーは数十の地域に分けられ、さらにその地域内では「インスタンス」と呼ばれる数百のダンジョンに分割される。これが、何百万人ものプレイヤーが同時に同じモンスターと戦える理由である。異なるチームが同じ洞窟に入っても、互いに出会うことはない。より大きなメタワールド（例：オークションハウス）は、アイテム取引、装備修理、キャラクター育成管理などに使われる。
Web3ゲームにおいては、同様の構成をデザインの主要な目標とするべきだと提案する。つまり、メインチェーンは取引、キャラクターステータス、評判の場所となり、コアなゲームループはメインチェーンの外に存在するということだ。
プレイヤーは自身のインスタンスを起動し、自分のキャラクターや装備を持ち込み、証明可能な方法でインスタンスから退出することで、さらなる装備や経験値を得ることができる。これによりゲーム詳細の欠如という意味でコモジタビリティは低下するが、代わりにプレイヤーのプライバシーが得られる。誰にもダンジョンの攻略法が知られることはない。もしコモジタビリティを回復したい場合は、ダンジョン内で100匹のネズミを倒したプレイヤーに特別なNFTを与えることができる。プレイヤーは自身のアクション履歴を振り返り、「そのタスクを完了した」ことを証明する証明書を作成できる。データ可用性はプレイヤー自身が推進する形となり、リスクがないため問題にならない。
次のステップ
bat-channelsの構築に最も近いプロジェクトはDojoである。このゲームエンジンはCairo VM向けに構築されており、ゲームが正しく進行されたことを証明する機能を持つ。現時点では、このシステムはまだ、エコノミーがレイヤー1に存在し、ゲームループが個別のbat-channelsに分離されているようなゲームシステムには使用されていない。同チームは、まもなくリアルタイムデモをリリース予定であると表明している。
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