単一チェーン vs モジュラーチェーン：どちらがブロックチェーンの未来なのか？
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単一チェーン vs モジュラーチェーン：どちらがブロックチェーンの未来なのか？
おそらくモジュラー型チェーンが最終的に勝ち残るかもしれないし、単体アーキテクチャのほうが優れた設計だと証明されるかもしれない。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：Kodi，espresso
編集翻訳：TechFlow
1992年、コンピュータ科学者アンドリュー・タネンバウムは、「Linuxはすでに死んでいる」と断言した。Linuxに馴染みのない人のために説明すると、これはハードコアなコンピュータユーザーの間で人気のあるオペレーティングシステムだ。
タネンバウムがLinuxの「死」を宣言した理由は、それが採用しているカーネルにある。カーネルとは、コンピュータを動かすためのさまざまなタスクを処理する、OSのエンジンのようなものだ。
Linuxはモノリシックカーネルを採用しており、これはオペレーティングシステム全体が高度に統合された単一ユニットとして動作することを意味する。
しかし1990年代当時、タネンバウムをはじめとする人々は、マイクロカーネルが従来のモノリシックカーネルに取って代わると考えていた。マイクロカーネルアーキテクチャでは、コアとなるカーネルを最小限に保ち、モノリシックカーネルが提供していた多くのサービスを、小型で独立したモジュールとして実装する。
GNU Hurdというマイクロカーネルプロジェクトは、Linuxのモノリシックカーネルに取って代わることを目指していた。
その後どうなったのか？
もしあなたがAndroidスマホでこの記事を読んでいるなら、実はあなたは修正版のLinuxカーネルを使っているのだ。
個人用PCの世界ではそれほど普及しておらず、Microsoft WindowsやApple Macが支配的だが、特定のタスクを遂行する組み込みシステム（例：交通信号制御）の40％がLinuxを使用している。また、スマートフォンの70％、すべてのWebサイトサーバーの80％でも使われている。
ちなみに、世界トップ500のスーパーコンピュータもすべてLinux上で動作している。
一方、GNU Hurdはいまだに開発中である。
もしこれらの話があなたにとって既知のことなら、同様の論争が今、暗号通貨分野でも激しく繰り広げられていることに気づくだろう。これはイーサリアムや他の第1層ブロックチェーンの将来にとって極めて重要な意味を持つ。
モノリシック vs モジュラー
ブロックチェーンのアーキテクチャ設計には主に2つのアプローチがある。1つ目はモノリシック設計。名前の通り、1つのブロックチェーンがすべての機能を処理する。
モノリシックチェーンを4つの主要機能に分けることができる：実行（Execution）、決済（Settlement）、合意形成（Consensus）、データ可用性（Data Availability）だ。
これらを理解するために、イーサリアムでの取引のステップを振り返ろう。
NFTを購入したとしよう。まず最初に「実行」フェーズがあり、ノードがこの取引を処理し、NFTをあなたのウォレットに移動させる。
次に「決済」プロセスがあり、この取引をブロックチェーンに不可逆的に記録する。取引の証拠がブロックチェーン上に保存され、改ざんできなくなる。
その後、「合意形成」フェーズで、分散ネットワーク内のノードがこの取引を有効であると承認する。
最後に「データ可用性」フェーズで、取引の詳細がピアツーピアネットワークに公開され、すべてのノードが必要に応じてそのデータにアクセスできるようになる。
これで、あなたはNFTを所有し、誰もがそれを確認でき、誰でも検証できるようになった。
ビットコイン、イーサリアム、ソラナなどの初期のブロックチェーンプロジェクトは、すべてのステップを1つのシステムで処理するモノリシック構造を採用していた。
しかし、初期のブロックチェーン設計は、子どもの頃に初めて焼いたホットケーキのようなものだった。少しごちゃごちゃしていて非効率的で、妥協や最適でない設計が至る所にあった。現時点では、ほぼすべてのブロックチェーンが、合理的なコストで分散性、安全性、拡張性をユーザーに提供できていない。
そのため、大規模な普及には向いていない。
最も典型的な例がイーサリアムだ。汎用スマートコントラクトプラットフォームとして革命的だったが、取引のスループットが低く手数料が高いという理由で、スケーリングに失敗している。
イーサリアムの苦境を見て、多くの暗号通貨関係者は、モジュラー型ブロックチェーンを潜在的な解決策として注目するようになった。
モジュラー型アーキテクチャでは、異なる責任を専門化されたチェーンに分割する。
合意形成、実行、データ可用性――なぜ1本のチェーンがすべてを処理しなければならないのか？ 専門化されたモジュラー型チェーンは、1つのことを完璧にこなすことに集中できる。
例えば、合意形成とデータ可用性は1本のチェーンに任せ、実行と決済は別のチェーンに任せる。これがいわゆる主権ロールアップ（sovereign rollup）の姿だ。
あなたが通常イーサリアムで見かけるロールアップ（ArbitrumやOptimismなど）は、実行部分を専門に扱うモジュラー型チェーンであり、決済、合意形成、データ可用性はイーサリアムに委ねる。
ヴィタリックが予言したように、イーサリアムの最終目標は、他のロールアップの基盤となる決済レイヤーになることだ。この設計は、ブロックチェーンアーキテクチャのベストプラクティスと見なされている。
モジュラー型支持者たちは、ブロックチェーンをレゴブロックのように分解することで、より高いカスタマイズ性とスケーラビリティを実現できると考えている。
しかし私は、モジュラー型設計への賛同は、イーサリアムが現在置かれている立場から生じているのではないかと思う。
現状、イーサリアムは大量のアクティビティを処理できない。最も忠実なイーサリアム信奉者でさえ、これを認めざるを得ない。
しかしイーサリアムは、膨大な資本（財務的・人的資源）を集めている。最高額の決済価値がここにあり、最も多くの革新が行われており、人材も最も集まっている。
したがって、より優れたモノリシックチェーンを構築するよりも、イーサリアムをモジュラー型方向へ進化させるために多大なリソースを投入するのは当然のことだろう。
イーサリアム支持者は、この議論はすでに決着がついていると主張するだろう。モジュラー型ブロックチェーンは先天的にモノリシック型より優れている。モノリシックチェーンは高性能で分散化され、安全なチェーンと両立しない。
しかし、以下で見ていくように、モジュラー型アーキテクチャにも独自の隠れたコストがあり、約束された目標を達成できない可能性がある。
モジュラー型チェーンの根本的欠陥
まず第一に、モノリシックブロックチェーンのパフォーマンスは、モジュラー型ブロックチェーンよりも優れている。
はっきり言う。
これは主流の見解と反するかもしれないが、モジュラー型チェーンがモノリシック型より優れているという証拠はまったく存在しない。
前述したように、最も高性能なコンピュータはすべてモノリシックカーネルを搭載している。ブロックチェーンも基本的に同じだ。現在最も高性能なパブリックチェーン（ソラナ、Sui、Aptos）を見てみればわかるが、すべてモノリシック型である。
その理由の一部は、モノリシックチェーン上のすべての取引が、統合された1本のチェーン上で実行されるため、内部でパイプラインのようにスムーズに流れ、異なるチェーン間のデータ待ちが不要だからだ。断片化がないため、取引は効率的に処理できる。
モノリシックチェーンはまた、シンプルである。シンプルさこそが良い。特に高度に複雑なシステムにとっては。
ユーザーと開発者は1つのシステムとだけやり取りすればよく、複数の複雑なモジュール間の調整を必要としない。
さらに、モノリシックチェーンは本質的により安全である。バリデーターを同一ネットワーク内に保つことで、モジュラー型チェーンに比べてハッカーの攻撃対象範囲が小さくなる。クロスチェーンブリッジの危うさについては言うまでもない。
最後に、モノリシックチェーンは過度なクロスチェーンメッセージングを回避することで通信オーバーヘッドを削減する。モジュラー型システムは活動の調整のために大量のチェーン間メッセージを必要とし、帯域幅、遅延、費用といったコストを伴う。
つまり、モノリシック統合により、パフォーマンス、簡便性、安全性、流動性、運用コストのすべてが改善される。
単に機能をモジュール化しただけで、自動的にシステムが良くなるわけではない。
さらに、モジュラー型チェーン（少なくとも現時点でのイーサリアムとそのロールアップのビジョン）には、モノリシック型ですでに解決されている重大な欠陥がある。ソラナ共同創業者のアナトリー・ヤコヴェンコはこう説明している。
ソラナの設計目的は、異なるニーズを持つ並列プログラムを処理し、互いに干渉しないようにすることだった。
モジュラー型は並列ユースケースの処理問題を解決していない。各L2はシングルスレッドのランタイムであり、今日のイーサリアムL1が直面しているのと同じ問題に直面する。
アナトリーの言うことは、イーサリアム、特にイーサリアム仮想マシン（EVM）が取引を逐次処理している、つまり一つずつ順番に処理しているということだ。L2からの取引の検証と決済であっても、順番に実行される。
これにより、スループットとスケーラビリティが大きく制限され、ハードウェアがどれほど進歩しても同様だ。
したがって、パフォーマンスを向上させるには、ブロックチェーンが並列処理、つまり複数の取引を同時に処理する能力を備える必要がある。
現代のほとんどのコンピュータはすでにその能力を持っており、特に高性能なものはそうである。
ブロックチェーンも例外ではない。並列取引を処理できるチェーン（ソラナ、Sui、Aptosなど）は、イーサリアムをはるかに凌駕する性能を持っている。
仮にLayer2のロールアップが並列処理を可能にしたとしても、そこがほとんどすべてのアクティビティを吸収してしまう可能性があり、他のロールアップどころかイーサリアム自体も不要になってしまうかもしれない。
EVM 死す、EVM 万歳
新興のMonadチェーンは、EVMの改良を基盤としている。
並列取引処理を実現することで、MonadはおそらくEVM設計における最大の欠陥を解決している。
しかし、それだけではない。
Monadは、MonadDBと呼ばれる全く新しいストレージバックエンドも使用しており、コントラクトと状態へのアクセスを高速化している。取引を実行するたびに、チェーンはその処理のためにストレージ内のデータにアクセスする必要があるが、現在のEVMのストレージ方式ではこのアクセスが非常に遅いプロセスになっている。
MonadDBはより効率的なストレージを実現している。また、Monadは並列実行を処理できるため、非同期I/O（入出力）も実現している。つまり、ストレージへの読み書きを行いながら、同時に取引の実行を続けることができる。
さらに、Monadは合意形成レイヤーと実行レイヤーを分離している。これにより、合意形成が実行を制限するのではなく、並列かつ先行して行われる。
ああ、Monadは新しい合意アルゴリズムも実装している。これにより、ノードはより速く、より効率的に合意に達することができる。
これらのほかの最適化により、MonadはEVMに対して大きな進歩を遂げている。
もちろん、これらはまだ紙上の話だ。Monadが実際に稼働しているところはまだ誰も見ていない。
もしかしたら、Monadは約束された目標を達成できないかもしれない。しかし、主流のアーキテクチャパラダイムに挑戦することで、Monadのようなプロジェクトはブロックチェーン技術の集団的進歩をさらに促すことになるだろう。
あるいは、モジュラー型チェーンが最終的に勝利するかもしれない。あるいは、モノリシックアーキテクチャがより優れた設計だと証明されるかもしれない。しかし、どちらもイノベーションや知恵を独占していない。真の突破には、伝統的な思考や狭い視野を超えた新たなアイデアを探求するオープンな姿勢が必要だ。暗号通貨がその約束を果たすためには、設計の意思決定は教条ではなく、経験に基づいて行われなければならない。
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