Solana フルレポート：Web3時代のアップル？いいえ、それ以上の存在

2025.01.08

共有先

TechFlow厳選深潮セレクト

Solana フルレポート：Web3時代のアップル？いいえ、それ以上の存在

Solanaのビジョンは、ソフトウェアとハードウェアの調和を重視し、パフォーマンスとユーザーエクスペリエンスに注力する点から、しばしばアップルにたとえられる。

2025.01.08 - 07:49:46

Solana

Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察

執筆：FourPillars

翻訳：BlackShibawolf

要点要約

Solanaは、簡潔性と相互運用性を優先し、統合型ブロックチェーン分野で際立っている。並列処理、低手数料、高速トランザクションがその特徴。
課題に直面しながらも、Solanaのエコシステムは、ビジョンに沿った多様なインフラを展開することで急速に回復し、市場シェアを取り戻しつつある。
Solanaは、独自かつ開発者フレンドリーなインフラを活かした革新的アプリケーション、特にDePIN、モバイル、決済など小売向け促進領域での採用を積極的に進めている。
さらに、機関投資家向けソリューションもますます洗練されており、支払いSDK、SPE、トークン拡張機能などの技術革新により、多くの著名な機関がSolanaネットワークに参画している。
SolanaのビジョンはしばしばAppleに例えられる。ハードウェアとソフトウェアの調和、パフォーマンスとユーザーエクスペリエンスへの注力が理由だ。しかし実際には、ハードウェアによる利便性よりも新たなソフトウェア体験を重視しており、これが期待を高めている。

* 本レポートは、2024年3月に初出された包括的レポートのアップデート版である。

1. はじめに

歴史を振り返ると、インフラ市場は資本集約型産業とされ、往々にして勝者がすべてを得る（winner-takes-all）あるいは少数が支配する構造となる。同様に、初のスマートコントラクトプラットフォームであるイーサリアムの登場からほぼ9年が経過した今でも、仮想マシン（VM）間の市場シェア争いはブロックチェーン業界の中心的テーマの一つであり続けている。VMのトレンドや異なるインフラニーズに関する議論が続く中、さまざまなVMは継続的に進化し、ブロックチェーン市場全体の成長を牽引している。

Solanaは自らのSolana仮想マシン（SVM）を通じて、市場に大きな影響を与えている。ブロックチェーン業界がイーサリアム主導のモジュラー型エコシステムへと向かう中、Solanaは統合型ブロックチェーンならではの利点—すなわち簡潔性、親しみやすさ、スピード—を明確に浮き彫りにすることで、重要な役割を果たしている。さらに、DePIN（Decentralized Physical Infrastructure Networks）、モバイル、支払いといった分野に焦点を当て、オフチェーンユーザーのオンボーディングを積極的に推進している。

「Solanaはもはやアルトコインではない。OPOS（Only Possible on Solana）」という言葉が広まりつつある中、本稿ではSolanaの発展軌跡について深掘りする。Solanaがいかに迅速に市場シェアを奪還したのか、その背後にある復興の原動力、独自の強み、そして私たちが学ぶべき教訓を探る。

2. Solanaの複眼的ストーリー

2.1 統合型ブロックチェーンのパイオニア

イーサリアムがロールアップ中心のスケーリング戦略に舵を切る中、モジュラー型ブロックチェーンの概念が急速に注目を集め、関連プロジェクトが市場シェアを獲得している。モジュラー型ブロックチェーンの核心理念は、コンセンサス、実行、決済、データ可用性といった機能を別々のプロトコルに分割し、スケーラビリティと柔軟なガバナンスによって統合型チェーンの限界を克服することにある。

しかし、このモジュラー型構造の最大の欠点はその複雑さにある。単一トランザクションが複数のプロトコルを通過する過程では、1) 恒常的な互換性・依存関係チェック、2) コミュニケーションコストの増加、3) 予期せぬ問題の迅速な特定と解決の困難さが生じる。このようなシステムが安定して動作すると誰が保証できるだろうか？インフラが安定的かつ持続可能であるためには、本質的にシンプルである必要がある。

Solanaはこの点でリーダーシップを発揮しており、統合型ブロックチェーン分野を効果的に牽引している。高速トランザクションと適度な非中央集権ネットワークを両立するために、Solanaは簡潔性と相互運用性を最優先に、独自の技術スタックを構築した。設立以来、一貫してエコシステムを発展させ、幅広いユーザーベースを惹きつけ、活力あるコミュニティを育んできた。専有の技術スタックとモジュラー型アプローチを対比することで、Solanaはイーサリアムエコシステムとは一線を画している。

これは、Solanaが採用するモノリシック（統合）アプローチが業界において有効かつ意義深いことを示している。現実世界のユースケースに対する認識を高め、イーサリアム圏でよく見られる理想主義的・学術的なトーンに異を唱える。これは明らかに、現在の多くの他統合型ブロックチェーン（例：Sui、Aptos、Monadなど）の出現と発展に影響を与え、今後も影響を及ぼし続けるだろう。

2.2 製品志向の起業家を成功へ導く

Solanaが提唱する簡潔性と相互運用性は、高価なハードウェアによる表面的なパフォーマンス向上ではなく、ソフトウェアと通信技術の最適化・簡素化を通じて、ノード単体に近い性能を実現するネットワーク設計を目指している。

これは開発者にとって友好的な環境を創出する上で極めて重要である。統合型アプローチでは、開発者はより効率的にリソースを利用できる。Solanaは開発プロセスを簡素化し、どの技術スタックを選ぶかといった複雑性を排除するだけでなく、異なるスマートコントラクトが互いに通信し、データを交換し、操作を実行できる能力を確保している。また、低遅延、低手数料、並列処理に由来するローカライズド・フィー・マーケット（異なる分野やアプリケーションが独立した手数料体系を持つこと）は、単一アプリケーションの潜在的ボトルネックによる通信効率の低下を解消する。

さらに、Solanaのシンプルな技術スタックには、設定可能なトークン標準ライブラリ、クロスチェーン相互運用性、外部インデクサーに頼らずにトークン残高を照会できるRPCなど、一連の組み込み機能が提供されている。これにより、アプリケーション同士がチームのように緊密に協働し、活気あるエコシステムを形成できる。

加えて、Solanaは技術的、財務的、運営的側面から開発者を支援する各種プログラムを提供している。端的に言えば、Solanaは製品志向の開発者のための理想的な環境を整備しており、エコシステムがSolanaの核心的価値観に基づいて健全に成長することを可能にしている。

2.3 オフチェーンとオンチェーンの境界を突破

ブロックチェーン技術は使い勝手が悪いが、その不便さを補って余りある現実世界への独自の価値を秘めている。それが多くの人々を惹きつけ、このエコシステムの構築に尽力させる理由だ。しかし、その価値は広範な採用があってこそ実現される。Solanaはこれを深く理解しており、初期の理想（例：非中央集権性）を追い求めるよりも、実用性を重視する方向性を取っている。Solanaエコシステムのビジョンは「実用」に根ざしている。

現在、SolanaはDePIN、モバイル、支払いの三つの主要分野に集中している。これらの共通点は、現実世界のインフラと密接に関連していることだ。DePINはブロックチェーン技術を活用して、物理的インフラを維持・運営する非中央集権ネットワークを構築する。Solana周辺では、すでにDePINのナラティブが急速に形成されつつある。Solanaの低手数料と高速処理能力は、計算、ストレージ、テレコム、地図、データセンターなど、資本集約的な産業に非常に適している。DePINと支払い分野の発展は、Web3機能を使って現実世界のインフラを構築する動きを大きく促進し、オフチェーンユーザーが活動や資産をSolanaオンチェーン環境に移行する主要な手段となるだろう。Saga（またはSeeker）モバイル端末や各種消費者アプリを通じて、オフチェーンユーザーはRWAなどの多様なオンチェーン資産クラスを使いながら、自然にオンチェーン経験を積んでいくことができる。

まとめると、Solanaエコシステムはオンチェーンとオフチェーンの境界を破るだけでなく、それぞれの空間をより意味のあるものにしている。

3. Solanaの劇的な再浮上

暗号資産業界は短期間で爆発的な成長を遂げ、世界的な注目を集めた。急激な成長は激しい変動を伴い、業界関係者にとっては日常茶飯事だ。しかし、Solanaが経験した変動は特に顕著であった。

特に2021-2022年のブロックチェーン狂熱の頂点期、Solanaは世界第2位の暗号資産取引所FTXおよびその創業者Sam Bankman-Fried (SBF) の支援を受け、時価総額第4位のエコシステム（ステーブルコイン除く）にまで急浮上した。だが、長続きせず、FTXの崩壊はSolanaエコシステムに壊滅的な打撃を与えた。SOLトークン価格はピークから97%も下落した。

それほど大きな打撃を受けながらも、Solanaは驚異的な回復力を示し、かつての影響力を取り戻しつつある。開発者や企業の積極的な参加により、Solanaエコシステムは過去以上に強固になっている。Solanaが不死鳥のごとく蘇ったのは、揺るぎないビジョンと迅速な実行力があったからだ。

3.1 Solana入門ガイド

出典：Solana Whitepaper

「光速のコンセンサスを実現する、単一のグローバル同期状態機械」

Solanaの起源は2017年末にさかのぼる。Anatoly Yakovenko氏は、クアルコムでの経験を基にブロックチェーン技術の研究を始め、既存のブロックチェーンがスケーリングできない大きな原因として、すべてのバリデータが信頼できるグローバル同期時計が存在しないことに気づいた。

そこでAnatolyは、SHA-256ハッシュ関数の特性を利用して改ざん不可能な時間系列を作成し、ブロックチェーンのコンセンサスプロセスにおける時間同期問題を解決する新方法を提案した。彼は、伝統的なブロックチェーンではノード間で大量の通信が必要となり、取引の時間、順序、最終確定に至るプロセスが非効率だと考えた。そのため、各バリデータが共通のグローバル時計を個別に検証できれば、ネットワーク同期が簡素化され、取引は到着と同時に即座に処理できると提唱した。

このアイデアは後に「履歴の証明（Proof of History, PoH）」として具体化され、Solanaの「ソフトウェアがハードウェアを妨げなければ、ネットワーク全体の性能はハードウェアの進歩に比例して線形に向上する」という仮定と一致する。現在、Solanaは毎秒数千件の取引を処理でき、ブロック生成時間は400-500ミリ秒と、既存のブロックチェーンを大きく凌駕する性能を発揮している。

最終的に、Solanaがこの技術的手法を採用する目的は二つある。高負荷に対応可能なスケーラブルなプラットフォーム、およびアプリケーション間の相互運用性の実現だ。単一のグローバル同期状態を持つ統合型ブロックチェーン設計により、開発者はより簡単にプログラム（＝スマートコントラクト）を記述でき、アプリケーション開発の複雑性を下げ、最終ユーザー体験の改善に完全に集中できるようになる。

3.2 困難に立ち向かう：どのように挑戦を乗り越えたか

Solanaの開発哲学、マルチスレッドによる並列取引処理、そして継続的に示される優れたネットワークパフォーマンスは、実践的な開発者中心のコミュニティを形成する上で極めて重要な役割を果たした。さらに、当時のブロックチェーンナラティブがピークを迎えた時期に、DeFiやNFTのブームが高速取引と低手数料を求める需要を生み出し、Solanaはイーサリアムの真の競争相手となった。

しかし、FTXの倒産はこの状況に一時的な打撃を与えた。当時、SolanaはSam Bankman-Fried (SBF) と密接な関係にあり、SBFはSolanaエコシステムを公に支援し、分散型取引所（DEX）プロジェクトSerumなどをいち早く導入していた。SBFの支援により、FTXは世界第2位の中心化取引所に成長し、それに伴いSolanaエコシステム内での影響力も増大した。しかし、最終的にFTXは不適切な財務管理と会計操作により崩壊した。顧客預金や会社資産をヘッジファンドAlameda Researchに貸し付けたり投資したりするなど、不正行為が原因だった。その結果、FTXに大きく依存していたSolanaエコシステムも影響を受け、崩壊の危機に瀕した。

確かにSolanaエコシステムは一時的に崩壊したように見えたが、その理念に共感する開発者たちは依然として存在していた。このような状況下、Solanaがまず取った行動は、技術的な問題を解決し、ネットワークの安定性と開発者フレンドリーな環境を強化することで、コミュニティの信頼を再構築することだった。

3.2.1 技術的側面

Solanaネットワークは、スパム攻撃に弱いという根本的な設計上の理由から、頻繁なダウンタイムに悩まされていた。これは、ネットワーク通信速度を高めるために低固定手数料構造と事前に選ばれたリーダーノードシステムを採用している、Solanaのシンプルさに由来する。これらの問題を解決するため、SolanaはQUIC（Quick UDP Internet Connections）、ステーク加重QoS（Quality of Service）、ローカライズド・フィー・マーケットの導入など、多数の改良を実施した。

QUIC（Quick UDP Internet Connections）

Solanaネットワークは当初、RPCとリーダーノード間の通信にカスタムUDPプロトコルを使用していた。UDPは通信プロセスを簡素化し、転送速度を上げる一方で、以下のような問題があった：

信頼性の欠如：UDPはパケットが正常に転送されたかどうかを確認できないため、メッセージの到達を保証できない。
送信元の識別困難：UDPはパケットの送信元IPアドレスを識別できないため、悪意ある行為を追跡することが難しい。
スパム攻撃に脆弱：UDPは有効なネットワーク制御メカニズムを持たず、大量のスパムメッセージに埋め尽くされやすく、ネットワークの安定性に影響を与える。

UDPの特性は、ライブストリーミングなど継続性が求められるサービスには適しているが、高いセキュリティと安定性が要求されるブロックチェーン環境には不向きとされていた。

これらの問題を解決するため、SolanaはGoogleが開発したQUICプロトコルを採用した。QUICはUDPベースの新しい通信プロトコルで、UDPの利点を保持しつつ、欠点を改善している：

高い信頼性：QUICは確認メカニズムを追加し、パケットが正常に転送されたことを検証することで、メッセージの確実な到達を保証する。
強固なセキュリティ：QUICはTCPの接続とハンドシェイク（ノード間で身元を確認し、迅速かつ安全な接続を確立）プロセスを簡素化し、ネットワークの安全性を高める。
高い効率性：QUICは失われたパケットのストリームのみを再送信し、他のストリームの転送は継続するため、ネットワーク効率が大幅に向上する。

ステーク加重QoS（Quality of Service）

ネットワークトラフィックが過負荷になると、QoS（サービス品質管理）は特定タイプのトラフィックを優先処理する。Solanaのリーダーノードは以前、UDPを使用して到着順に取引を処理しており、送信元を考慮していなかった。しかし、QUICの採用により、リーダーノードは取引要求のIPアドレスを識別できるようになった。これにより、Solanaは特定の接続を優先順位付けできるようになった。

ステーク加重QoSポリシーの核心は、ステークされたSOLの量に基づいてトラフィック制限レベルを設定することだ。つまり、バリデータノードが送信できる最大パケット数は、SolanaネットワークでステークされたSOLの量に比例する。各バリデータノードの設定制限を超える取引は、リーダーノードによって破棄されやすくなる。

このアプローチは以下の効果が期待される：

悪意あるバリデータノードによるスパム攻撃を防止。
高取引処理需要を持つバリデータがより多くのSOLをステークするよう促し、Solanaネットワークのセキュリティを高めるとともに、SOLトークンの需要を増加させる。

ローカライズド・フィー・マーケット

Solanaは、継続的かつ手頃な費用という利点を維持するため、固定手数料（ガス代）政策を採用している。しかし、ブロックスペースの競争が激しい場合、取引が失敗したり、取引成功を確保するためにユーザーが大量のスパム取引を送信してネットワークを混雑させてしまう可能性がある。この問題を改善するため、Solanaエコシステムではローカライズド・フィー・マーケットシステムの導入が議論され始めた。

ローカライズド・フィー・マーケットでは、ユーザーが手数料に追加料金を上乗せすることで、取引が迅速に処理されることを保証できる。この仕組みにより、スパム取引活動を抑制し、ネットワーク効率を高めることができる。

出典：Visa

Solanaはネットワーク全体でローカライズド・フィー・マーケットを導入するのではなく、さらに一歩進んで局所的なフィー・マーケット方式を採用した。この方法は、フィー・マーケットを特定のアプリケーションや市場に限定することで、特定の操作需要の急増がネットワーク全体に与える影響を最小限に抑える。この方式が可能になるのは、各Solana取引が事前に変更されるアカウント状態の一部を指定し、取引が同時処理できるためだ。

例えば、特定のNFTのミント手数料が需要の高まりにより急騰しても、それはトークン移転など、ミントとは無関係の他のアカウントのフィー・マーケットに影響しない。現在、ローカライズド・フィー・マーケットは、取引所やAMMプールなど特定のアプリケーションに限定されている。各プログラムアカウントが1ブロックあたりに使用できる最大計算ユニット（CU）数の上限は、全ブロックCU総数の25%（1,200万CU）に設定されている。

* 参考資料：単一取引の最大演算単位は140万CUs。

3.2.2 エコシステムと運営管理面

技術的な努力に加えて、Solanaが市場の注目を再び引きつけ、信頼を回復できたのは、技術スタックに適した用途分野を積極的に拡大し、開発者中心のコミュニティを構築したからだ。

コミュニティ結束力の強化

Solanaコミュニティは、財団、ハッカソン、Superteam Earnなどのプラットフォームを通じて、開発者に必要なリソースと支援を積極的に提供し、「開発者の利益がエコシステムの持続的発展の鍵である」という原則を貫いている。

この過程で、LamportDAOコミュニティが作成したミームコインBONKが、Solanaエコシステムに残留した開発者にトークンの5%をエアドロップし、共同でエコシステムの再建を支援した。このミームコインはSolanaコミュニティの結束を助け、開発者がエコシステムを再建する中で、BONKトークンも徐々に人気を博し、最低価格から15,680%上昇する記録を打ち立てた。BONK価格の上昇は好循環を生み、市場にSolanaとそのエコシステムへの関心を呼び起こし、Sagaモバイル端末ユーザーに3000万BONKをエアドロップする提案を促進し、BONKとSolanaエコシステムへの注目をさらに高めた。

その後、Jito（MEVソリューションクライアントおよびステーキングプラットフォーム）、Pyth Network（オラクルネットワーク）、Jupiter（分散型取引所）などのプロトコルがエアドロップ戦略を発表し、市場のSolanaへの関心をさらに刺激した。Tensor、marginfi、Zeta、Parclなどのエコシステム内の他のプロトコルも、ポイント報酬制度を導入し、エコシステム参加者にエアドロップへの期待を持たせることで、エコシステムに活力をもたらした。

これらの事例は、コミュニティ文化を尊重し、卓越した製品設計を組み合わせることが、エコシステムに新たな活力を注入する模範である。

Web2インフラとの連携戦略

2021-22年のブロックチェーンブームが去った後、市場に残った大きな問いは「ブロックチェーンの意義とは何か？」だった。そのため、各メインターネットワークは自らの特性をより明確に位置づけ、「本当のユースケース」戦略を積極的に探求するようになった。このとき、Solanaはこれらの疑問に応えるだけでなく、実際に現実世界のインフラとオンチェーンソリューションを結びつけることで、多くの革新的な施策を迅速に推進し、市場の高い注目を集めた。

出典：solanamobile.com

これらの革新的施策の中でも、特に目立つのがDePINとモバイル端末だ。前述した通り、DePINはブロックチェーンの非中央集権的特性を活かして物理的インフラを維持・運営する。Solanaはこの分野で先鞭をつけ、独自のナラティブを打ち立てた。これは、Web3技術で現実インフラの代替や補完が可能であることを示すだけでなく、オフチェーンユーザーがWeb3世界に入り、Web3アプリケーションを体験するための入り口を構築することにもなる。

こうしたユーザーにSolanaのエコシステム全体を体験してもらうため、Solanaはアプリストアや多様な機能を備えたSagaシリーズのモバイル端末をリリースした。初代Saga端末は2022年に発売されたが、当初の販売台数は少なかった。しかし、BONKトークンのニュースやSolanaエコシステムの活気が広がると、12月には完売した。第2弾の製品「Seeker」は2024年9月19日のTOKEN 2049イベントで発表され、2025年上半期に発売予定で、9月19日時点で14万台以上の予約を獲得している。

*Solana Mobileは2024年9月19日のTOKEN 2049イベントで、Sagaシリーズの第2弾製品「Seeker」を発表した。

もう一つの重点分野は支払いだ。P2P（ピアツーピア）ブロックチェーンベースの暗号資産を使った支払いは、仲介業者の問題、高手数料、遅い取引速度といった伝統的金融システムの課題を解決する重要なユースケースと見なされている。Solanaは、マルチスレッド並列処理、高速処理、低トランザクションコストを武器に、暗号資産支払いに最も適したブロックチェーンとしての地位を確立しつつある。Solanaは、ブロックチェーン取引をクレジットカード支払いのように直感的で簡単にするため、トークン拡張標準など、この分野のさまざまな革新を積極的に強化している。CircleのUSDCは長年Solanaの公式パートナーであり、PayPalとPaxosが共同で開発したPYUSDも5月からSolanaブロックチェーン上で利用可能になった。Visaは、Solanaを自社のステーブルコイン支払いインフラに組み込むと発表。また、2022年2月にリリースされたオープンソースプラットフォーム「Solana Pay」により、さまざまなアプリケーションが暗号資産支払い機能を構築できるようになった。さらに、Solana PayプラグインはShopify、Citcon、Checkout.comなどのプラットフォームに統合されている。

ユーザー層の多様化とバリデータの非中央集権化の施策

Solanaは、バリデータクライアントの多様化がネットワークの安定性とセキュリティを高めると考えており、さまざまなバリデータクライアント計画を通じてネットワークの耐性を強化している。クライアントの多様化は、単一のソフトウェア欠陥がネットワーク全体に与えるリスクを低減する。あるクライアントにバグや脆弱性が発生しても、他のクライアントには影響しない可能性があるからだ。

Solanaは当初、Solana Labsが開発した単一のクライアントしか持っていなかったが、2022年8月にJito Labsが2番目のクライアント「Jito-Solana」をリリースして以降、多様化への道を歩み始めた。また、Jump Cryptoが開発中の独立したバリデータクライアント「Firedancer」（C/C++ベース）のテスト版もリリースされている。

さらに、低コストで取引を検証できるライトウェイトクライアント「Tinydancer」も注目されている。通常、Solanaノードは高ハードウェア仕様を要求する*ため、このクライアントは「非中央集権が本当に実現していない」という誤解を払拭するのに役立っている。Solanaネットワークのパフォーマンスを向上させるためのハードウェア仕様の最適化は鍵であり、Vitalikも自身の「Endgame」記事で、ブロック生成ノードのハードウェア要件を下げるよりも、軽量なブロック検証**の役割を非中央集権的に分離することで、スケーラビリティ、セキュリティ、検閲耐性を実現できると述べている。

* Solanaノードの推奨仕様：（出典：helius.dev）

CPU：12コア以上、2.8GHz
RAM：128/256GB（RPCノードはカスタムデータベースインデックスをサポートするためにさらに多くのRAMを必要とする場合あり）
NVMe SSD：2-4台、各1TB以上
ネットワーク：10Gbps

** イーサリアムが提唱するPBS（Proposer-Builder Separation：提案者とビルダーの分離）アーキテクチャも、この背景に基づいている。

確かにSolanaノードの運営には高仕様のハードウェアが必要だが、約1,300のSolanaコンセンサスノードが所在するデータセンターは地理的に広範に分布している。また、中本係数（Nakamoto Coefficient）― ブロックチェーンの運用に問題を引き起こせるバリデータの数 ― も安定して20前後を維持している。大多数のノードは米国に集中しているが、Solanaはムーアの法則に従ってソフトウェアとハードウェアを継続的に最適化し、ノード運営に必要なハードウェアコストをより多くの人が負担できるようにすることで、ノードの地理的分布と非中央集権化を促進している。また、非中央集権化基準に合致する委任プログラムを推進し、トークン保有者が世界各地のバリデータにSOLを委任することを奨励することで、特定地域へのノード集中リスクを低減している。これはSolanaが段階的に非中央集権化を実現していることを示している。

（イーサリアムを除き）複数の独立したバリデータクライアントを持つ数少ないブロックチェーンの一つとして、Solanaは非中央集権化とネットワーク安定性の追求を続けている。

Solanaは内部基盤を固めるだけでなく、商業的影響力の拡大にも積極的だ。上述の一連の努力は、機関投資家を惹きつける十分な魅力となり、Ark InvestのCEO Cathie Woodは公開でSolanaのビジョンを肯定的に評価し、GrayscaleのSolana信託商品は869%も急騰した。要するに、Solanaは一貫したビジョンと迅速な実行力で、危機に見舞われたエコシステムを再建できる強力な潜在能力を証明した。

4. Solanaネットワークの複数の柱

本節では、Solanaの一貫したビジョンを支え、エコシステムの復興を牽引する、技術スタックの各要素を詳しく探る。

4.1 相互運用性と効率性を追求する技術スタック

4.1.1 プログラミング言語

出典：Solana

表面的には、Solanaの目標はトランザクション手数料の削減とブロック時間の短縮だが、技術的にはハードウェアを最適化するためのソフトウェアの設計にある。そのため、Solanaは（＝スマートコントラクト）のプログラミング言語を慎重に選び、最終的にRustを採用した。Rustは並列処理、メモリ安全、ローレベル制御、強力な型システムをサポートしている。Rustの型システムは、コード中のデータ型をコンパイル時にチェックし、互換性がない場合はコードのコンパイルを阻止するため、型エラーを回避し、コードの安全性と予測可能性を確保できる。

しかし、Solanaの究極の目標は、すべてのLLVM*（Low Level Virtual Machineの略だが実際はコンパイラコレクション）言語が相互に連携できる環境の構築だ。そのため、RustがSolanaアプリ開発の主要言語である一方で、LLVMを活用してCやC++など他の言語で書かれたコードを、Solana上で実行可能なマシンコードに変換できる。

クライアントは、JSON RPC APIベースの各種SDK（Java、C#、Python、Go、Kotlinなど）を使ってSolanaネットワークとやり取りできる。

* LLVMは、高度にモジュール化されたコンパイラおよびツールチェーン技術の集合体であり、さまざまなハードウェアプラットフォームで高性能かつ高品質のコードを効果的に最適化できるため、熟練した技術者の間で好まれる開発環境となっている。

4.1.2 中核的革新

Solanaは、ユーザーが取引を提出してからブロックが生成されるまでの全プロセスで超高速を実現するため、8つの中核的技術を採用している。これらの技術を理解するために、Solanaのコンセンサスメカニズムの動作方法を簡単に紹介する。

a. トランザクション署名とRPCノードへの受信 - ユーザーはウォレットで取引に署名し、署名済み取引をRPCノードに送信する。

b. リーダーノードの選択 - 同時に、リーダーノードの選択は、バリデータが「リーダーローテーションスケジュール」*に従って、トークン保有者がノードに委任したステーク量に基づいて交代する。

c. トランザクション処理とタイムスタンプ - 処理フェーズでは、取引は順次処理が必要なものと並列処理可能なものに分類され、異なるスレッド（6スレッドのうち、2つは投票取引用に専用、残り4つは「中央スケジューラー」が優先処理）に割り当てられる。リーダーノードはPoH（Proof of History）を使って取引にタイムスタンプを付けて順序を決定する。

d. ブロック作成 - リーダーノードは自身のPoHシーケンスを使ってブロックを作成し始める。

e. ブロック伝播 - 生成されたブロックはネットワーク内のレプリカノード（= 他のバリデータ）に送信される。

f. トランザクション検証 - レプリカノードは自身のPoHシーケンスを使って取引順序を検証し、ネットワークルールに合致していることを確認する。取引順序はPoHシーケンス（= グローバル時計）に依存するため、ノード間のP2P通信は不要。

g. ブロック確定 - 取引の順序付けと検証が完了したら、ブロックがブロックチェーンに追加される。次に、次のリーダーノードが選ばれ、プロセスが繰り返される。

*Solanaには「リーダーローテーションスケジュール」があり、リーダーノードを1エポック前もって決定できるため、ブロックが遅延または期限切れになることがない。

** バージョン1.18で導入された中央スケジューラーは、すべての取引の優先順位付けと処理を担当し、複雑さと余分な負担を削減。

*** 「履歴の証明」の項を参照してこのプロセスをよりよく理解してください。

履歴の証明（Proof of History）

前述の通り、PoHの核心は、各バリデータが「グローバル時計」を生成・保持でき、すべての取引の順序を参照できる点にある。例えば、前のハッシュ値（hash1）をハッシュして次のハッシュ値（hash2、sha256(hash1)）を生成することは、直感的にhash1がhash2より前にあることを示す。Solanaはこのプロセスを「シーケンス」と呼んでいる。

出典：Solanaホワイトペーパー

言い換えれば、この連続ハッシュのデータ構造は時間（グローバル時間）の印のように働き、時間が確かに経過したことを証明する。各バリデータがこの証明を個別に生成・保持できるため、時間の経過を確認するために他のバリデータと通信する必要はない。これにより、リーダーバリデータは追加の調整なしに迅速に交代できる。これがSolanaがPoHを適用することで、他のブロックチェーンよりも短いブロック時間を実現できる主な理由だ。

出典：Solanaホワイトペーパー

このシーケンスの生成は、前の出力ハッシュ値を参照する必要があるため、シングルコア処理でしか行えないが、検証プロセスはマルチコア処理が可能だ。なぜなら、そのロジックが非常に単純だからだ― 単にハッシュ計算を行うだけである。これにより、Solanaの「各ノードの検証はハードウェアに比例して線形にスケールする」という理念が実現される。

したがって、PoHはコンセンサスアルゴリズムというよりも、むしろグローバル時計のデータ構造、あるいは連続ハッシュ関数で実現された検証可能な遅延関数（VDF）に近い。実際、SolanaはTower BFT DPoS（ビザンチンフォールトトレランスの代理保有量／ステークプルーフ）をコンセンサスアルゴリズムとして使用している。

Tower BFT DPoS（塔式ビザンチンフォールトトレランスの代理保有量／ステークプルーフ）

Tower BFTは、PoH（履歴の証明）で最適化されたPBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）と考えられる。PoHを「グローバル時計」として利用し、取引の順序を事前に決定することで、コンセンサスプロセスにのみ集中し、メッセージ転送の負担と遅延を大幅に削減する。バリデータがTower BFTでコンセンサスを達成するプロセスは以下の通り：

バリデータは固定時間間隔（約400ミリ秒）ごとに、正しいと考える帳簿のバージョンに投票*し、正しくないと考えるバージョンを放棄する。これにより、ノード間のP2P通信が不要になる。各投票が進むにつれて、以前のブロックにロールバック*するのに必要な待ち時間が倍増する。つまり、大多数のバリデータが支持するPoHシーケンスが進行するほど、ロールバックは難しくなる。例えば、すべてのバリデータが14秒間（14,000ミリ秒 / 400ミリ秒 = 35期間）に35回投票すれば、ロールバックの時間制限は約435年（2^35 × 0.4 / 3600 / 24 / 365）になり、事実上不可能になる。

したがって、「最も重いシーケンス」***がブロックチェーンに残される。なぜなら、大多数のバリデータがそれを支持しているため、ロールバックが最も困難であり、そのシーケンスを支持するバリデータは報酬を得る。要するに、PoHのおかげで、Tower BFTのバリデータはP2P通信なしに自らタイムアウト時間を計算でき、投票がタイムリーに行われ、ネットワークの活性が保たれ、ブロックのフォークリスクが減少する。

* 投票の重みは、各バリデータがネットワーク内でステークしている数量に依存する。

**「ロールバック」とは、ブロックチェーンの状態や取引記録を以前の状態に戻すことを指し、通常は誤りや無効な取引を取り消すために行われる。

***「最も重いシーケンス」とは、最も多くのバリデータからの投票支持を得たシーケンスを指す。

湾流 (Gulf Stream)

他のブロックチェーンとは異なり、Solanaは公共メモリプール（mempool）*を必要としない。これは、取引処理速度が高く、ブロックスペースが比較的豊富にあるためだ。さらに、クライアントが開始した取引はQUICストリームにエンコードされ、直接次の「リーダー」として選ばれたバリデータに送信される。この手法は「Gulf Stream」と呼ばれ、リーダーの切り替えを加速し、取引の事前実行を可能にし、他のバリデータのメモリ負担を軽減する。

* 公共メモリプール（mempool）：承認されていない取引を一時的に保管する。ユーザーが取引を開始すると、その取引はネットワーク内のノードにブロードキャストされ、各ノードのメモリプールに追加される。マイナーはメモリプールから取引を選択し、新しいブロックに詰め込み、ブロックチェーンに追加する。

Solanaの並列スマートコントラクト実行環境 (Sealevel) & 水平スケーリングアカウントデータベース (Cloudbreak)

Sealevelは、SolanaがEVMやWASMベースの実行環境では不可能なマルチスレッド並列処理を可能にする中核技術だ。Sealevelは取引に含まれる「命令」を使って並列処理を実行する。取引に含まれるアカウント配列には、Solanaネットワークのグローバル状態情報が含まれている。取引は、各アカウントの読み取り／書き込み状態に基づいて事前に分類され、並列処理が可能になる。

出典：Solana取引のライフサイクル

ちなみに、アカウントデータベースを複数のスレッドが同時に読み書きできる構造に組織するのは非常に困難であり、従来のデータベースでも例外ではない。この問題を解決するため、SolanaはCloudbreak技術を開発した。特定の方法でアカウントデータ構造をパーティショニングし、SSDの性能を最大限に活用して連続操作の速度メリットを享受するとともに、メモリマップドファイルを採用して効率を高めている。

* 前述した通り、Sealevelのこの並列処理ロジックは、Solanaのローカライズド・フィー・マーケットが実現できる理由でもある。

パイプライン処理 (Pipelining)

Solanaブロックチェーンでは、パイプライン処理は、データ入力ストリーム（= 次のリーダーが事前に受け取るQUICパケット）を複数のハードウェア部分に分け、同時に処理する技術だ。

パイプライン処理の流れは以下の通り：

データはまず「カーネル空間」に入り、次にGPUに送られて並列署名検証が行われる。
GPUで署名が検証された後、データはCPUに渡され、取引処理が行われる。
同時に、「カーネル空間」はすでに次のデータの準備を始め、CPUは処理済みデータを記録（書き込み）して次のブロックに送っている。

パイプライン処理により、Solanaはハードウェアリソースを最大限に活用し、効率を高め、ブロックの検証と伝播を加速できる。

構造化ネットワークトポロジー (Turbine)

取引処理が完了すると、リーダーノードは更新された「状態」を各バリデータに送信しなければならない。大量のデータをすべてのバリデータに個別に送信すると、非常に非効率的だ。この問題を解決するため、SolanaはTurbineと呼ばれる技術を採用している。これはBitTorrentに似ており、リーダーノードがQUICパケット（イレイジャー符号を使用できる）を小さなパケットに分割し、階層構造でバリデータに配布する。

例えば、128MBのブロックがあるとする。このブロックを処理するため、リーダーノードはそれを2,048個の64KBの小さなパケットに分割し、まずいくつかのバリデータに送信する。これらのバリデータが受信すると、受け取ったデータパケットを他の「隣接」バリデータ（Neighbors）に中継する。最初に受け取るバリデータは、高いSOLステーク量を持つノードから選ばれる。バリデータは受け取ったデータの一部を、次のレイヤーの隣接バリデータに渡していく。この構造により、リーダーノードが最初に送信したデータは、伝播レイヤーが深まるにつれて雪だるま式に多くのバリデータに拡散される。隣接バリデータグループの規模が大きくなるにつれて、ネットワーク全体を接続するために必要なステップ数は対数的に減少し、高速なデータ転送が実現される。

特に、上位レイヤーの少数のバリデータが悪意ある行為（例：日蝕攻撃）を行った場合、ネットワーク全体に大きな影響を与える可能性がある。そのため、ネットワークは毎回異なるランダムパスでデータパケットを送信する方法を採用し、このような攻撃のリスクを軽減している。

帳簿レプリケーター (Archiver)

SolanaのArchiverは、ネットワークが年間約4PB（ペタバイト）のデータを保存するために使用される。これらは「ライトウェイトクライアント」と見なすことができ、Solanaの全帳簿をダウンロードする必要はなく、一部のデータだけを保存する。これにより、異なるハードウェア要件を持つ幅広いバリデータが参加できる。

Archiverがネットワークから割り当てられたデータを受け取ると、Filecoinに基づく「複製の証明（Proof of Replication, PoRep）」技術を使ってデータの真正性を検証するという役割を担う。Archiverは自分のストレージ容量をネットワークに宣言し、割り当てられたデータを保存・検証することで、最大3%のインフレ報酬を得られる。

4.2 信頼性とスケーラビリティを追求する多様なクライアント

前述の中核技術により、Solanaは高速取引処理、並列実行、低遅延を実現し、アプリケーション構築の理想的なインフラとなっている。しかし、Solanaの高スループットは、MEVロボットやスパム攻撃への対応など、ネットワークの安定性確保に課題をもたらす可能性もある。これらの問題を解決するため、2022年8月にJitoがSolanaの2番目のクライアントとして登場し、MEV抽出の非効率性と流動性ステーキングプロトコルの中央集権化の問題を解決し、ネットワークの安定化と非中央集権化の促進に貢献している。

さらに、Jump Cryptoが開発するFiredancerの登場により、Solanaネットワークのクライアント多様化はさらに拡大すると予想される。Firedancerは高度なソフトウェア最適化でパフォーマンスを向上させる。Tinydancerは低ハードウェア要件で取引を検証できるライトウェイトクライアントだ。Sigは別の低レベル言語Zigで開発されている。Anzaが開発するAgaveもある。これらの新規クライアントの登場は、Solanaネットワークの信頼性とスケーラビリティをさらに高めるだろう。

4.2.1 Jito-Solana

出典：jito.network/blog

Jito-Solanaは、イーサリアムのFlashbotsのMEV-boostソリューションに類似したMEV市場を開始し、検索者（Searchers）がSolanaネットワーク上で最大可抽出価値（MEV）を取得できるようにしている。しかし、Solanaの独自設計（公共メモリプールが不要、主に先着順で取引を処理、イーサリアムよりもはるかに短いブロック時間）により、Jito-Solanaの運営方法は異なる。

Solanaの独特な特性に適応するため、JitoのMEVクライアントは仮想的な取引プールを導入し、200ミリ秒ごとにオークションを行い、MEV抽出プロセスをスムーズにしている。Jito-Solanaでは、検索者はブロックエンジン（Block Engine）を通じて取引を閲覧・シミュレーションできる。最も収益性の高い取引の組み合わせを構築すると、専用の処理パイプラインを通じてリーダーノードに接続する。取引の組み合わせとブロックのオークションはオンチェーン外で行われるため、失敗した組み合わせの試行がネットワークに顕著な混雑を引き起こすことはない。