なぜ我々はオンチェーンゲームの検証可能性を追求するのか？
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なぜ我々はオンチェーンゲームの検証可能性を追求するのか？
大規模MMORPGゲームはブロックチェーン上で動作可能か？
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：@lordofafew
編集翻訳：@hicaptainz
誰もが腐敗、悪意、軽蔑のない自律的な世界を望んでいる。持続可能で、永遠に存続し、自律した世界を。
そのような世界をどう実現できるだろうか？ブロックチェーンの不可能三角（スケーラビリティ・セキュリティ・分散化）と同様に、これらを追求するには何らかの妥協が必要になる。
自律的世界（AWs）もまた、同じように「不可能三角」に直面している。AWs は数百万の同時接続プレイヤーに対応できるようにスケールしなければならず、これは非常に困難な課題である。
Rollup は、決済層からセキュリティを継承することで、この三難問題を部分的に二難問題に変換することにより、これを解決する。L1ネイティブ資産と無許可のエグジットメカニズムがあれば、それが可能になる。
オプティミスティックロールアップ（ORU）では、スケーラビリティとセキュリティの間で選択を迫られる。そのため、代替データ可用性（alt DA）やプラズマDAを使用してスケーラビリティを高める一部のロールアップ手法は、セキュリティを犠牲にしている。しかしZKロールアップを使えば、最小限の信頼仮定のもとで状態の完全性を証明でき、スケーラビリティ・セキュリティ・分散化というすべての課題に取り組むことができる。ZKこそが最終的な解決策なのである。
「検証可能なゲーム（Provable Games）」とは何か？
オンチェーングームは、自由な表現と情報に対する主権を約束してくれる。これらの特性を持つ理由は、コンセンサスによって検証されるブロックチェーン上で動作しているためだ。zk証明を用いた検証可能なゲーム（Provable Games）は、大規模なコンセンサススキームなしに、ゲームの状態や計算を検証することを可能にする。Cairo、Noirなどの言語で記述された、あるいはRISC-Zeroを実行するこれらのゲームは、ブラウザのような独立したzkVM上で個別に実行でき、検証可能な出力が真の実行を保証する。これにより、オンチェーングーム業界における可能性が広がる。
代表的な例として、「ドンキーコング」（マリオブラザーズに似たゲーム）がある。現在、ハイスコアをランキングで認定するには、チート防止のために認定されたマシンでプレイし、プレイ過程を記録する必要がある。しかし、ドンキーコングが検証可能なゲームであれば、プレイヤーは分離された環境で競い合うことができる。ハイスコアを達成したプレイヤーは、単にその証明をゲームに提出して検証を受け入れればよい。この方法により、自宅の快適な環境で「ドンキーコングの王者」としての地位を確立でき、プレイ映像の記録は不要になるのだ！
現時点では、独立したzkVMで完全なゲームを実行することはまだ技術的課題を抱えている。これを解決するために、Dojoエコシステムはプロセスの簡素化に取り組み、複雑さを減らそうとしている。Tonkチームは検証可能なゲーム分野で進展を遂げており、zkVM上で『ドゥーム』（Doom）を動かすという顕著な成果を上げている。証明コストの低下やStwoのような新しい証明者の登場により、検証可能なゲームやアプリの設計可能性はさらに拡大している。
我々は検証可能なゲームを孤立したzkVM内でのみ実行する必要はない。代わりに、少数の参加者を持つmini-StarkNetネットワーク上でゲームを実行しても、安全性を確保できる。
なお、このアプローチは排他的なものではないことに注意が必要だ。例えばEVM上でオンチェーングームを実行し、その上にCairoベースのゲームをレイヤーとして重ねることも可能であり、これによりコアゲームを強化しながら機能を拡張できる。
なぜ検証可能なゲームを作るのか？
MMORPGオープンワールドゲーム『RuneScape』の世界が突然閉鎖され、すべてのプレイヤーのゲームデータが永久に消去されたと想像してみてほしい。それに対して激怒するプレイヤーが多数現れるだろう。このようなことはいずれ起こりうる。開発者がサーバーの終了を決定すれば、それは現実になる。私たちはもっと良い方法を取れないだろうか？『RuneScape』のように豊かで多様かつ深遠な世界を創造しつつ、こうした事態を回避することはできないだろうか？
この課題こそ、現在のオンチェーングーム業界全体が取り組んでいる問題なのだ。つまり、「永続的」「不変」「自律的」な世界の構築である。多くのチームがさまざまなアプローチを探求しており、まさに今必要な革新と実験が行われている。
オンチェーングームには多くの革新が注がれているが、私たちの焦点はCairoおよびStarknet VMを用いた検証可能なゲームの技術ツリーの探求にある。本稿では、伝説的なゲーム『RuneScape』に着想を得て、いくつかの検証可能なゲームの概念を具体的な例に翻訳することを目指す。
（イーサリアム・イスタンブールカンファレンスでの伝説的プレイヤーSkystrife chad Kooshobaの講演に触発されて書かれた）
検証可能な「ゴブリン」
ゴブリンが存在する世界を構築しよう。『RuneScape』を参考に、ルームブリッジ（Lumbridge）とその周辺地域に焦点を当てて探求していく：
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ルームブリッジ城
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鬱蒼とした森
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ゴブリン
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所持アイテム
検証可能なゴブリンを実現するには、以下の要素が必要となる：
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ゴブリンや生物の動的移動をシミュレートし、ゲーム世界に生命を与える。
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プレイヤーがアイテムを拾ったときに、インベントリをリアルタイムで更新する。
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プレイヤーの進行状況をグローバルに追跡・保存し、一貫したゲーム体験を維持する。
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悪用を防ぐ仕組みを設計し、ゲームの整合性を保つ。
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数百万の同時接続プレイヤーに対応可能なスケーラビリティを備える。
Web2ゲームのスケーリング方式
従来のゲーム開発では、進行管理、NPCの行動、プレイヤーステータス管理、アイテム制御、ルール施行といった主要機能に中央サーバーが依存している。スケールするために、より多くのサーバーを追加し、ゲーム状態を分割（シャーディング）することで、異なるプレイヤーグループ向けに異なる領域のインスタンスを提供する。これは効果的なスケーリング手段だが、中央集権的であるため、開発者が最終的な支配権を持ち、サーバーを停止する能力も持っている。だからこそ、オンチェーングーム業界が生まれたのだ――信頼不要なRuneScapeを実現するために。
従来のブロックチェーン方式
中央サーバーの機能を従来のブロックチェーン方式で再現しようとすると、理論的には可能でも、いくつかの制限から実際には非現実的になり、数千人以上の同時ユーザーへのスケールはほぼ不可能になる：
トランザクションの検証
トランザクション、つまりプレイヤーの行動は、ネットワーク内の複数ノードによって検証・処理されなければならない。この方法は、処理を複製しコンセンサスを使用することでシステムの改ざんを難しくし、セキュリティを確保する。しかし、トランザクション処理速度（TPS）に大きなボトルネックを生じさせる。もちろん、ほぼすべてのLayer2技術が採用するように、単一の中央シーケンサーを使用すればこれを回避できるが、その場合、より多くの信頼前提が必要になる。
1秒あたりのトランザクション数（TPS）
ブロックチェーンVM上のTPS制限は、ゲームがプレイヤーの行動を処理する能力に影響を与える。プレイヤー数とその行動がブロックチェーンのTPS容量を超えると、積み残しが発生し、手数料が急騰し、プレイヤー体験が悪化する。これは事実上、単一のブロックチェーンシーケンサーが管理できる同時接続プレイヤー数を制限してしまう。これらの制限を克服するために、イーサリアムはロールアップ中心のロードマップに注力しており、実行をロールアップ層に移行している。
ゲーム世界をロールアップ上で実行すれば、スケーラビリティは大幅に向上するが、zk証明がない場合、依然として大規模なコンセンサスメカニズムや、広範かつ不安定な可能性のある信頼前提に依存せざるを得ず、リスクが生じる。したがって、zkは拡張の究極解と考えられているにもかかわらず、まだ完全には実現されていない。
（OPレイヤーと比較したZKレイヤーの信頼前提。ZKは参加者が少なくても堅牢な前提を維持でき、mini zk rollupの存在を可能にする）
検証可能な方法――再帰的証明とマルチレイヤーアーキテクチャの活用
あらゆるブロックチェーンの目標は、ユーザーが自身の行動に対して絶対的な信頼を持つことである。この原則は業界内でしばしば忘れられている。もし信頼不要なシステムを作ることが目的でなければ、我々の努力に意味はあるのか？それならば、機能において卓越した中央サーバーに頼ればよいではないか。
我々のRuneScape世界では、STARKが切り拓いた再帰的スケーリングに注力する。Tarrenceはこのテーマについて詳細な記事を書いており、第2層、第3層における最小限の信頼前提を維持する上で再帰的証明が重要であることを強調している。
我々の世界では、再帰的証明を利用して世界をスケールおよびシャーディングし、誰かが倒したゴブリンが確かにゴブリンであったことを保証できる。
簡単な図解：
アーキテクチャ分析
L1 イーサリアム
ここでは最終状態を確定する。これにより、誰もが任意の時点でL2を再構築できる。これはすべての真のロールアップが行っていることである。
L2 Starknet
ここではL3の状態を確定する。これにより、誰もが任意の時点でL3を再構築できる。これは我々が世界全体の状態を維持する場所である。
L3 Realms World または他のL3
これはプレイヤーのグローバルステータスをサポートする高性能実行層である。ルームブリッジシャードの最終状態をここに保存する。これにより、必要に応じて新しいシャードを迅速に作成し、プレイヤーの残高を復元できる。
一時的なルームブリッジシャード
「一時的」とは、臨時のことを意味し、各プレイヤーのゲーム状態を効率的かつ安全に管理することの重要性を強調している――これはすべてのプレイヤーにとって最も重要な関心事である。チェーンシャーディングを採用し、各シャードのプレイヤー数を最大30人に制限する（理論値であり、実際はより多くなる可能性があるが、管理しやすい例として提示）。これにより、従来のサーバー構造を反映しつつ、重要な強化点を加える：zk証明を用いて状態変更の完全性を保証する。これにより、数千ものシャードへ水平方向にスケールしても、プレイヤーのパフォーマンスを犠牲にすることなく対応できる。
このアプローチをRuneScapeに適用する
従来のゲームサーバーにおける水平スケーリングの概念と同様に、ここでも類似の戦略を採用している。ゲーム世界を多数の小さな断片に分割することで、システムは効率的にスケールし、数百万の同時ユーザーを収容できるようになる。
従来のゲームサーバーとの主な違いは、プレイヤーが自身のゲーム状態を完全に制御でき、より高い自律性とセキュリティを確保できることである。すべての状態は再構築可能なのだ！
具体例
プレイヤーがルームブリッジに到着すると、容量制限のある一時的チェーンに割り当てられ、最大29人の他のプレイヤーと相互作用できるようになる。これにより、高速かつ低コストのトランザクションで高性能を確保できる。ここでさらに詳しく見ていく：
木材などの資源がある森
この一時的チェーンにより、プレイヤーが森に移動する様子を追跡し、一定レベルの移動物理学を実行できる。このシャードが提供する安価な計算能力を活用することで実現する。その後、プレイヤーは木を伐採し、その資源を自身の残高に追加することで、進行を進めることができる。
ゴブリンやその他の低レベルモンスター
ゴブリンはシーケンサー上の組み込みゲームクロックによって効率的にシミュレートできる。ゲームクロックが刻むごとに、シーケンサーが状態と位置を進行させ、ユーザーが来て倒すまで維持される。必要であれば、プレイヤー数を制限しているため、このNPCの移動に多くのシャード帯域を利用できる。
散在またはモンスターがドロップする各種アイテム
アイテムは拾われ、プレイヤーの残高に保存される。プレイヤーがセッションを終了すると、これらのアイテムはグローバル状態に保存され、次のセッションで使用できるようになる。これらの値は一時的ではなく、L3に保存される。
ゲーム終了
ゲームセッション終了時に、プレイヤーの状態はL3へ巻き戻され、グローバル状態として保持される。これにより、次のエリアやセッションの準備が整う。その後、StarkNet L2で検証され、さらにL1で検証されることで、証明可能な公平性を持つRuneScapeが効果的に構築される。
Q&A
我々が構築しているスタック全体はオープンソースである――dojoのDiscordに参加するか、コアに直接貢献してください。
質問1：では、これらのレイヤー間のブリッジングはどうなるのか？プレイヤーにとっては地獄ではないか？
はい、現在のブリッジングには確かに問題がある。しかし、Starknetエコシステムではすでに明確な解決策が使われており、まもなく他のL2でも利用可能になる。これは「ストレージ証明（proof of storage）」と呼ばれるものだ。はい、私のツイートを埋め込んでいる。第2部で詳しく説明する予定だ。
質問2：なぜ他の方法ではなく、再帰的証明と一時的チェーンを選んだのか？
明確にしておくが、これはDojo、Cartridge、Realmsエコシステムが採用している、想像の中の世界をスケールする方法論である。そしてこれが唯一の方法ではない。さまざまなアプローチを探求することは有益である。私が知る中で最も賢い人々の何人かも、この分野の最も困難な問題に取り組んでおり、彼らの仕事は絶対に注目に値する。
Lattice ― OPプラズマとRedstoneの統合で非常に安価なトランザクションを実現。
Playmint ― 高速なゲームプレイのための独自のオプティミスティックエンジン。
PoP ― 専用のEVMシャード。
Argus ― カスタムEVMゲームシャード。
Curio ― 改良されたEVMサーバー方式。
数百万の同時接続プレイヤーを支える自由で開放されたRuneScapeを創造するのは決して容易ではない。しかし、オンチェーングーム業界の集合的知性と創造性は強大な力である。したがって、今後12〜24ヶ月以内にこのようなゲームが登場することは現実的な期待といえる。RuneScapeに戻るときが来たのだ。いや、より正確には、RealmScapeの夜明けを迎えるときが来たのだ。
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