Solanaが急騰する背景：イーサリアムキラーの台頭
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Solanaが急騰する背景：イーサリアムキラーの台頭
Solanaはイーサリアムを超えることができるのか？
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：Sal Qadir、Galaxy リサーチアシスタント
翻訳：象牙山首席村民、炭素チェーンバリュー
最近、SolanaエコシステムはDePinのコンセプトとMeMeコインの牽引により全体的に目覚ましいパフォーマンスを示しており、そのネイティブトークンSOLの価格も12月24日に100ドルを突破した。Solana上のDEX取引量は一時的にイーサリアムを上回り、「Solanaがイーサリアムを超える」という声が高まっている。
Solanaは本当にイーサリアムを超えられるのか？
Solanaおよびそのエコシステムの核となる技術と将来の発展をより深く理解するために、筆者はいくつかの過去のSolanaリサーチ資料を読み込んだ。その中でGalaxyのこのレポートが特に実質的で詳細かつ包括的であると感じた。Solanaの創設から発展、将来計画に至るまで俯瞰的に説明している内容は、現時点では極めて稀である。そこでここでは、2022年にGalaxyが発表したSolanaおよびそのエコシステムに関するディープレポートを特別に精選し、読者の参考／学習用に提供する。
概要
Solanaは高速・低遅延・ステークドプルーフ（PoS）のレイヤー1ブロックチェーンであり、差別化された技術アーキテクチャを持つ。複数のDappsでの利用が増加している一方で、基本的な設計上の制約による柔軟性の欠如や明らかな中央集権化の問題がある。しかしプロトコルチームが提案する複雑な技術的修正やアップグレードにより、これらの問題は緩和または解決可能である。それでも過去12か月間、Solanaは他のレイヤー1チェーンから際立っており、暗号通貨分野におけるスマートコントラクトプラットフォームとしてのイーサリアムの地位に挑戦している。
Solana独自の拡張方式は、他のほとんどのレイヤー1チェーンとは鮮明に対照的である――理論的スループットは秒あたり5万トランザクションに達し、取引手数料は安価かつ固定される。開発者の観点から見ると、Solanaはモジュール式スタックやレイヤー2、シャーディングに依存せずに組み合わせ可能性（コンポーザビリティ）を実現することを誇りとしている。本レポートはSolanaを深く評価し、レイヤー1ブロックチェーン分野で市場シェアを獲得し維持するための有利条件を明らかにする。
時価総額およびロック総額
2021年1月1日以降のSolana毎日アクティブユーザー（支払いユーザー）
Solanaメインネット公開以降のSOLドル価格
背景と歴史
アナトリー・ヤコヴェンコ（Anatoly Yakovenko）とは誰か？
アナトリー・ヤコヴェンコはカリフォルニア州サンフランシスコでエンジニアとして勤務中にSolanaを創設した。彼のキャリアの大半はクアルコム社（Qualcomm）で過ごされ、アプリケーションエンジニアリングの専門知識を活かしてハードウェア最適化分野の困難な課題を解決してきた。アナトリーは強力な技術的思考力で知られ、特にGoogle Tango（スマートフォン向けAR機能を最初に搭載した端末）に高性能DSPソフトウェアを提供したことが最大の功績である。2017年、クラウド上でディープラーニングハードウェアを展開しようとする友人を通じて初めて暗号通貨に興味を持った（当然ながら、こうした専用ハードウェアはSolanaのバリデーターノードと多くの類似点を持つ）。アナトリーとその友人はこうした高性能コンピュータを使ってビットコインをマイニングし、初期投資コストを差し引いても利益を得ることができた。アナトリーが仕事量証明（PoW）マイニングの研究に没頭するにつれ、なぜPoWが必要なのか、何がPoWマイニングを遅くしているのか、そしてそれをどう改善できるかについて疑問を持つようになった。
2017年のある夜、アナトリーはシングルスレッドマイニングを探索し、「赤い薬」（Red Pill）の瞬間を迎えた。彼は「仕事量証明」マイニングにおいて不可欠な電力量を測定する代わりに、時間自体を測定すべきだと推論した。アナトリーは、暗号ネットワークの安全性を電力や時間といった物理的定数に関連付けることが長期的な信頼性にとって極めて重要だと確信していた。この文脈で、順次ハッシュ処理によって2つの出来事の間に一定時間が経過していることを保証できることに気づいたとき、彼は閃きを得た。後にこの概念は「履歴証明」（Proof-of-History）と呼ばれ、2017年11月にホワイトペーパードラフトとして発表された。2018年2月には、アナトリーはグレッグ・フィッツジェラルド（Greg Fitzgerald）と共にSolanaテストネットと公式ホワイトペーパーをリリースした。
アナトリーの元クアルコム同僚であるスティーブン・アクリッジ（Stephen Akridge）は、Solanaのアーキテクチャを改良し、GPUによる並列署名検証を利用することを提案した。スティーブンの貴重な貢献は、アナトリーの初期プロトコル設計の優位性を裏付け、彼がこのプロジェクトに全力で取り組む決意を固めるきっかけとなった。グレッグとスティーブンに加え、アナトリーはラージ・ゴカル（Raj Gokal）とアップル／クアルコム出身の他の3人のベテラン専門家を引き入れ、Solana Labsを結成した。当初このプロジェクトはLoomと名付けられたが、イーサリアムL2ネットワークのLoomとの名称混同問題が生じたため、最終的に南カリフォルニアにあるソラナビーチ（当時のチーム居住地兼作業場所）にちなんでSolanaと改名された。
熊相場の中での成長
Solana Labsは2018年初頭に、ビジョナリーな創業者アナトリーの率いる形で設立された。彼らの使命は、SolanaをProof-of-Conceptから本番稼働可能な無許可型パブリックチェーンへと進化させることだった。唯一の問題は、2018年という資金調達環境が極めて厳しい時期に立ち上がったことである――ICOバブルがついさっき崩壊したばかりだった。ビットコイン価格は急落し、多くの投資家がブロックチェーン／暗号スタートアップに対して冷淡な態度を取っていた。Solana Labsの共同創業者兼COOであるラージ・ゴカルはFTXのポッドキャストで、当時Solanaチームは激しい競争の中で注目を集めるのが難しい状況だったと語っている。DFinity（現ICP）は直前に1億ドルを調達し、Avalanche Labsはコーネル大学の著名な教授エミン・ガン・シリ（Emin Gun Sirer）によって新しい合意形成プロトコルに基づいて設立されていた。一部の人々から見れば、Solanaは単なる「虚栄の指標」であるTPS（秒あたり取引数）に焦点を当てた又一つのレイヤー1チェーンに過ぎなかった。当時のTwitterベースの「暗号コミュニティ」は、スケーラビリティよりもプライバシーと相互運用性を重視していた。幸運にも、アナトリーは水中ホッケーで知り合った友人に早期投資者になってもらい、その友人がさらに2人の支援者を紹介してくれた。
チームは適格投資家向けのプライベートトークン販売を通じて2000万ドルを調達した。初期支援者にはMulticoin Capital、500 Startups、Race Capitalの創設者らが含まれていた。Solanaテストネットが継続的に秒間25万件のハイフリクエンシー取引をサポートできることに、これらの投資家は強く印象づけられた。私募販売は2019年末にAシリーズ資金調達として発表された。資金調達と並行して、チームはTour de SOLという公共テストネットを構築した（Solanaの多くの共同創業者は自転車愛好家である）。2020年3月にはCoinListで176万ドルの公開トークンオークションを実施し、メインネットのテスト版をリリースした。
技術アーキテクチャ
Solanaブロックチェーンとナスダック速度
アナトリーがSolanaを開発する際、自身のプログラムトレーディングへの個人的な関心を反映させた。盈透証券などの一般的なプラットフォームAPIにアクセスする一般エンドユーザーとして、アナトリーは自分の取引がより多くの資本とインフラを持つ仲介機関に前方実行（フロントランニング）されていることに不満を感じていた。彼はSolanaの一般ユーザーが強力な機関と公平に競える環境を享受できるようにしたいと考えた。長期的には、Solanaはパブリックチェーン上でナスダック級の規模と応答速度を実現することを目指している。実際、Solana社の初期シード段階の投資資料には「Solanaブロックチェーンとナスダック速度」という一文があった。アナトリーがSolanaのために行った設計上の決定は、「価値保存」用途に注力するビットコインなど他のブロックチェーンとは異なり、スピードと情報の流れを重視している。
Solanaを他のほぼすべてのレイヤー1チェーンと区別する主な要素は、1）ハードウェア、2）「時計」の物理的時間の経過、3）組み合わせ可能性の3つである。これら3つの重要な属性が共にSolanaの技術スタックの基盤を形成している。
まず第一に、最も重要な点として、Solana社はソフトウェアレベルのプロトコル進歩がもたらす課題に対処するために、ハードウェアの進歩に非常に大きく依存している。これにより、そのスピードと規模がハードウェアの継続的改善とともに向上すると期待している。約5年前から、CPUトランジスタ密度にのみ適用されるムーアの法則の進展は鈍化しているものの、依然として前進している。それ以上に重要なのは、AI／機械学習分野がGPU／並列処理能力の新たな飛躍を推進しており、短期的には減速する兆しがないということだ。Solanaチームは、イーサリアム2.0アップデートのようなソフトウェア面での進歩が悪名高いほど遅れていることに注目しており、プロトコルレベルの変更を安全に実装できる技術的深さを持つ人々がごく少数であるため、ソフトウェア面の進歩は障壁にぶつかる可能性があると考えている。底層プロトコルでどれだけ迅速に進展しても、Solanaチームはコンピュータハードウェア業界が年々前進し続けると賭けている。これにより、他の条件が同じであれば、Solanaの基礎的スケーラビリティがハードウェア業界の発展の恩恵を受けることができるようになる。これは、拡張ロードマップが主にソフトウェア設計の進歩に依存する他のレイヤー1チェーンとSolanaを明確に区別している。
Solana技術アーキテクチャの第二の基本概念は「時間」である。Solanaは、時間を状態更新の合意形成から切り離している。Solana上のすべての取引にはタイムスタンプが付与されるため、リアルタイムでストリーミング送信できる。この方法は、各ブロック内の取引にまとめてタイムスタンプを付ける他のほとんどのパブリックチェーンとは異なる。状態更新から時間を分離することで得られる利点は、検証者がグローバルクロックに基づいて取引の順序を確定できるため、ブロックを事前処理してスループットを向上させることができる点にある。
ただし、広範なパブリックチェーン開発／研究コミュニティ（Solana以外）が時間の概念をスケーラビリティの有効な不変量として認める例はほとんどないことに注意が必要である。時間を利用して分散アプリケーションを拡張した顕著な例は、通信業界にのみ存在する（Solana創設チームの通信業界経験を考えれば当然のことである）。具体的には、2G時代以来TDMAがセルラー通信ネットワークの基盤となっている。TDMAの動作原理の詳細は本レポートの対象外だが、有限のリソース（周波数帯域幅）をグローバルクロックによって生成される時間枠に分割することで、追加のネットワークリソースなしに多数のデバイス接続を可能にするものである。この時間に基づくキーテクノロジーがなければ、今日のどこでも利用可能なモバイルブロードバンドは存在しないだろう。以下はTDMAの簡略図である。
TDMA簡略図
単体アーキテクチャへの徹底的採用
最後に、Solana技術を支える第三の重要な概念は「組み合わせ可能性」である。組み合わせ可能性とは、Solanaが意識的に単体型（モノリシック）パブリックチェーンとして設計されていることを意味する。Solanaが選んだこの単体化路線は彼らにとって「殺しの機能」として位置づけられているが、より広い暗号通貨分野では、これは明らかに逆行するチェーン設計の賭けである。イーサリアムやNEARなどの他のチェーンは、単体アーキテクチャを長期的スケーラビリティの障害と見なしている。これらの競合レイヤー1チェーンは、モジュール化スケーリング（CelestiaやEvmosなどが推進）、レイヤー2スケーリング（StarkwareやAztecなどが推進）、さまざまな形式のシャーディング（イーサリアムロードマップ上では進行中、すでにNEARプロトコルで実装済）といった多様な解決策を模索している。
これらの技術的アプローチ間の設計上のトレードオフは、別のレポートで議論する価値がある。いずれにせよ、Solanaはその単体アーキテクチャの未来ビジョンから逸脱することを拒んでいる。Solanaチームは、単体グローバル状態上でアプリケーションを構築することが非常に洗練されていると考えている。つまり、複数のシャードやレイヤー2システムのせいで開発者が負担を感じることなく、異なる状態セグメントを扱うスマートコントラクトを作成できる。例えば、NFTプラットフォームのSPLトークンとDeFiアプリケーションのSPLトークンの間で原子交換を実現したい場合、Solanaのグローバル状態のおかげで簡単に実現できる。もし同じ開発者がシャード状態向けにスマートコントラクトを書く必要があれば、交換の各部分がどのシャードにあるかを確認する追加ロジックを記述する必要があり、関連取引の複雑さが増すだろう。
ブロックチェーンアプリケーションがますます複雑になり、互いに絡み合うにつれて、モジュール化／シャードシステム上での開発の複雑さは倍増する可能性がある。エンドユーザーの観点から見ると、レイヤー1が同じチェーンであっても、あるレイヤー2プロトコル上に構築されたアプリケーションは、別のレイヤー2プロトコル上に構築されたアプリケーションとネイティブに相互運用できない（OptimismやArbitrum上に構築された2つの独立アプリケーションのように）。Solanaはエンドユーザー体験を非常に重視しており、モジュール化／レイヤー2／シャーディングは「最後の手段」あるいは「避けられない悪」ではなく、あえて選択したものだと考えている。強調すべきは、Solanaの考え方こそ誠実なものだが、今日のほぼすべての他のレイヤー1チェーンのロードマップと鮮明に対照的である点だ。多数のレイヤー2チェーンを利用する場合のエンドユーザー体験がどの程度煩雑になるかは、まだ結論が出ていない。現在、ほとんどのレイヤー1チェーンは依然として単体であるが、各ブロックチェーンの拡張方法が高利用率下でどの程度耐えられるかは、時間だけが証明するだろう。Solanaは非単体メカニズム下での暗号通貨の未来についてある程度妥当な予測をしており、現時点で彼らは組み合わせ可能な単体アーキテクチャがもたらすグローバル状態の単純さを維持することに尽力している。
EVM回避
イーサリアム仮想マシン（EVM）は、イーサリアムスマートコントラクトの実行環境となる計算エンジンである。開発者はEVMを使ってイーサリアム上に分散アプリケーション（DApps）を構築する。目的は、無許可のイーサリアム上で「状態」を管理することである。
EVM簡略図
多くの他のレイヤー1チェーンやサイドチェーン（Avalanche、Binance Smart Chain、Harmony、Polygonなど）は、EVM互換性を主要な特徴としている。これは、Solidityで書かれた既存のEVM上で動作するDappコードが多く存在し、それらをEVM互換チェーンに移植するのが比較的簡単だからである。また、これらのEVM互換チェーンは、開発者向けツール（Hardhat、Truffle、Remix）やUI／UX（MetaMask、Coinbase Wallet）といった既存のエコシステムも活用できる。
一方、SolanaはEVMではなくLLVM上で動作するように設計されている。LLVMは標準的なコンパイラーツールチェーンであり、人間が読めるコード（Rustで書かれたコードなど）とハードウェア最適化が可能な低レベルコード（アセンブリ言語）を分離する。実用的には、LLVMベースのデプロイフローを「ソースコード → LLVM → アセンブリ」と想像できる。Solanaがこのようなアーキテクチャを選択した理由は二つある。1.) Solanaはハードウェア最適化向けに設計されており、Solidity／EVM自体はハードウェア最適化をサポートしていない。2.) Rustのようなプログラミング言語は、非常に高速なローレベルコードの記述を可能にし、開発者コミュニティで広く採用されており、経験豊富な開発者によるレビューが理論的に容易である。2020年のStack Overflow開発者調査によると、65,000人以上の開発者が5年連続でRustを「最も好まれるプログラミング言語」に選出している（大きな差をつけている）。
しかし、Solanaがこの決定を下したことの代償は、Rustに精通したブロックチェーン専門の開発者が多くないことから、競合する暗号企業／プロトコルからの新規人材の採用がしばしば困難になる点である。ただし、これを肯定的に捉える人もいる。なぜなら、Solana開発者コミュニティは性質上「唯利是図的」ではなく、そのスキルセットがRustベースのブロックチェーンプロジェクトにしか有用でないため、Solanaエコシステムに強くコミットしていると考えられるからである。
上記の高度な技術的決定が、以下のSolanaの8つの核心的革新の「理由」なのである。
Solanaの8つの核心的革新
履歴証明（PoH）は合意前の時計：履歴証明は合意プロトコルでも女悪党抵抗（Sybil resistance）メカニズムでもない。むしろ、PoHは高周波数の検証可能遅延関数（VDF）である。VDFとは、順次に一意の出力を生成する関数であり、その検証速度は生成速度に比べてはるかに高速である。言い換えれば、VDFは出力を生成するのに時間がかかるが、並列的に検証できる。Solanaの履歴証明では、VDFは実際には定常ループ内で動作するSHA256ハッシュ関数である。その仕組みは、最初にSHA256関数に任意の値（例えば「Solana」という単語）を入力し、その後毎回のハッシュ出力を再びSHA256の入力に戻して再度ハッシュ処理を行う。このプロセスを繰り返すことで、最終出力が得られるまでに実際に時間が経過していることを確認できる。なぜなら、それぞれのハッシュが前のハッシュに依存しているため、並列生成は不可能だからである。この順次ハッシュのデータ構造により、Solanaはチェーン上のすべての取引が参照できるグローバルな「時計」を効果的に作成できる。
要約すると、履歴証明：
SHA256は単一のコア上で可能な限り高速にループし、各出力が次の入力となる。
Solanaネットワークはこの反復ループをサンプリングし、反復回数と状態を記録する。
情報をハッシュ値と共にPoHループに挿入できる。これにより情報伝達の順序が保証される。
履歴証明図
Tower BFT 拜占庭フォールトトレランス：Tower BFTは本質的にSolanaの合意形成メカニズムである。これはSolanaが実装する実用的バイザンチンフォールトトレランス（PBFT）を指す。復習として、バイザンチンフォールトトレランスは、地理的に分散した将軍たちの間で通信（メッセンジャー経由）のみで攻撃を調整するという「バイザンチン将軍問題」を解決する方法を説明する。フォールトトレランスシステムは、悪意のある者が誤った情報を流布したり、メッセンジャーを妨害したりすることを防ぐことを目的としている。
Solanaシステムでは、Tower BFTは伝統的なBFTシステムに対する革新であり、検証者があるブロックに対して投票（これを初期投票「X」と呼ぶ）を行った後、続く2つのブロックでは「X」から派生したブロックに対してのみ投票を行う。検証者が「X」由来のブロックに投票するたびに、「ロールバックタイムアウト」は倍増する。PoHのおかげで、各検証者はブロック内の情報を検証でき、そのためSolanaの履歴と矛盾するブロックを却下できる。ネットワーク上のノードは、最大投票ロック期間内でのみインフレ報酬を受け取れる。これにより、検証者の経済的利益が、ネットワークの大多数が支持するフォークと一致するように保証される。
ブロック
Tower BFTでは、一貫性（最終的なブロックにおける潜在的フォークの数）よりも活性（常に新しいブロックを追加する能力）が優先される（図参照）。Tower BFTは標準的なPBFT実装とは異なり、合意形成前にPoHをグローバルクロックとして利用する点が異なる。これにより、Solanaは遅延とメッセージ送信のオーバーヘッドを削減でき、これが伝統的なPBFTの一般的な欠点である。Tower BFTの下では、検証者はハッシュ値または「スロット」の固定時間枠内で投票できる。通常、1スロットは400ミリ秒に相当する（ただしハードウェアの進歩とともに変化する）。前述の通り、その後の各スロットで、ネットワークが潜在的投票を「展開」するために停止しなければならないクロック時間（タイムアウト時間とも呼ばれる）が倍増する。
例えば、Solana上の各検証者が過去15秒間に38回投票した場合（15,000ミリ秒／400ミリ秒＝約38スロット）、ネットワークのタイムアウト時間は実質的に約3,400年となる。(2^38*400)/1000/60/60/24/365。このBFT方式の前提は、ブロック生成とともにタイムアウト時間が指数関数的に増加することである。「仕事量証明」と異なり、一旦スーパーマジョリティの検証者がPoHハッシュに対して投票すれば、そのハッシュはロールバックできない。結果は確率的ではない。
Tower BFTの下では、ネットワークはポイントツーポイント通信なしに非同期にタイムアウトを計算できる。検証者の各投票には、PoHと結合された少量の検証可能な情報が含まれる。他の検証者が、提示された投票にPoHで検証できない情報が含まれていると観察した場合、その投票は直接破棄される。このように、BFTメカニズム自体とは分離されたPoHによって有効化された「時計」が、Solanaのスケーラビリティアプローチにおいて極めて重要なのである。
BFT
Gulf Stream メンプール不要転送プロトコル：メンプールでは、未承認の取引がネットワーク処理を待つ間アイドル状態にある。ビットコインやイーサリアムのようなメンプール構造では、高額の手数料（チップ）を支払う取引者が、マイナーまたは検証者に報酬を出して取引を早く確認してもらい、メンプールから除外してもらえる。メンプールのサイズとブロックチェーン承認を得るための取引コストは、特定のブロックチェーン上のブロックスペースの需要と供給を表している。
Solanaについて考えてみよう。Solana検証者が理論上10万件の取引を管理できる「メンプール」を持つと仮定する（実際Solanaは文字通りのメンプールを使用していない）。この条件下で、スループットが秒間5万件の場合、Solana検証者は数秒でこのメンプールをクリアできるだろう。しかし、この単純化はパブリックチェーン伝播の重要性を無視している。ほとんどのパブリックチェーンでは、メンプール取引はノードネットワーク上でゴシッププロトコルを通じて伝播される。ゴシッププロトコルとは、分散ノードネットワーク上でデータを伝送するポイントツーポイント通信手法である。ゴシッププロトコルがうまく機能するのは、Bloomフィルタなどの先進技術のおかげであり、これによりノードが他のノードに取引をより効率的に伝播できる。この効率性は、Bloomフィルタがハッシュ関数を利用して、ある要素が特定のデータ構造に含まれていないかどうかを識別できる（定数時間）ことに起因している。しかし、パブリックチェーンのスループットが増加するにつれ、各Bloomフィルターのインスタンス化時に計算する必要のあるハッシュ数が膨大になるため、Bloomフィルターの計算コストが高すぎる可能性がある。そのため、Solanaチームは他のほとんどのパブリックチェーンとは全く異なるブロック伝播方式を採用している。
Solana取引ワークフロー
Gulf Streamは、取引のキャッシュと転送をネットワークエッジに押し出すというSolana独自の取引伝播方式を説明する。検証者は取引の順序と将来のリーダーが誰かを知っているため、取引を事前実行できる。これにより、リーダー検証者はより迅速に切り替わることができる（リレー競技の走者がバトンを受け取る前に自分の区間を走り始めるようなもの）。Gulf Stream技術を可能にする革新は、既知のリーダースケジュールである（再びリレー競技の比喩を使うと、参加チームは各メンバーの走順を事前に決定する）。このリーダーシップスケジュールは約2日ごとに生成され、取引はイーサリアムのメンプールのようにランダムに伝播されるのではなく、現在および次のリーダーに直接送信される。ほとんどのパブリックチェーンにはこの特定リーダーの原則はない。取引の事前実行とシームレスなリーダー交代を可能にするだけでなく、この方法は検証者のメモリ負荷を減らし、確認時間を短縮する。Gulf Streamの主なリスクは、1）リーダーが事前に決定されているため検証者の共謀
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