Pharos Networkの技術アーキテクチャに関するディープダイブ：スケーラビリティ、相互運用性、セキュリティ
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Pharos Networkの技術アーキテクチャに関するディープダイブ：スケーラビリティ、相互運用性、セキュリティ
Pharos Networkは、レイヤー1ブロックチェーンインフラの基準を再定義しました。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察Pharos Networkは、高性能かつモジュール式のLayer 1パブリックブロックチェーンであり、その主な強みはスケーラビリティ、相互運用性、セキュリティにあります。Pharosは次世代ブロックチェーン向けに効率的な実行・合意形成およびカスタマイズ可能なサポートを提供することを目指しており、毎秒5万トランザクション（50K TPS）の処理能力、2ギガガスのスループット、そしてDP 5レベルのパフォーマンス（現行EVM互換チェーンにおける最高基準）を備えています。
本稿では、以下の観点からPharos Networkのアーキテクチャ設計について詳しく解説します：コンセンサスメカニズム、実行モデル、ストレージ革新、ネットワーク層の最適化、パイプライン効率、およびモジュール型SPNフレームワーク。
Pharos Networkアーキテクチャの詳細解析
Pharos Networkはモジュール式かつカスタマイズ可能な階層型アーキテクチャを採用し、実行層、合意形成層、決済層、データ可用性層を分離することで、高性能と柔軟なアップグレードという二つの目標を同時に達成しています。以下で各層のコア技術設計を順に分析します。
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ネットワーク層
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最適化されたP2P Gossipプロトコルを採用し、低遅延のメッセージ転送を実現
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SPN（Special Processing Network：特殊処理ネットワーク）間通信チャネルを内蔵
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合意形成層
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適応型非同期BFTコンセンサスプロトコルに基づき、高い耐障害性と低遅延を両立
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トランザクションソート最適化アルゴリズムにより、検証ノードの負荷を低減し効率を向上
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実行層
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デュアル仮想機械対応：EVM互換レイヤー＋WASM高性能実行環境
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LLVMベースの実行エンジン、並列トランザクション処理、楽観的実行、SALI（スマートアクセスリスト推定）を搭載・サポート
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決済層
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検証ノードによるクロスチェーン再ステーキングメカニズムにより、エコシステム内でのセキュリティ共有を実現
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複数実行環境下でのサブセカンド級トランザクション最終確定
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データ可用性およびストレージ層
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Pharos Store：マルチバージョン管理に対応した高効率ブロックチェーンストレージモデル
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ADSプッシュダウン圧縮技術およびDelta符号化を用い、動的I/O最適化によりディスク読み書きオーバーヘッドを削減
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SPN（特殊処理ネットワーク）フレームワーク
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開発者がブロックチェーン実行層をカスタマイズ可能で、合意形成モデルを自由に設定可能
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半独立動作モード：メインネットのセキュリティとデータを享受しつつ、独立したスケーラビリティを維持
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次に、各レイヤーにおける主要技術の実装と革新的設計について深掘りしていきます。
ネットワーク層
ネットワーク層はシステムすべての通信の基礎であり、最適化されたP2P Gossipプロトコルを用いてブロック、トランザクション、コンセンサスメッセージを効率的に伝播します。このプロトコルは自らの帯域幅を適応的に配分する能力を持ち、リアルタイムのネットワークロードに応じてリソースを動的に調整できるため、高負荷状況下でも高速なトランザクション処理とデータ転送を維持できます。さらに、異なる実行環境間での低遅延な相互運用性を実現するため、SPN間通信チャネルもサポートしています。
Pharosのコンセンサスメカニズム
Pharos Networkは革新的なコンセンサス設計を採用しており、BFT耐障害メカニズムと非同期実行、および「ファストパス」コミットプロトコルを統合することで、システムスループット、トランザクションの公平性、最終確定速度を向上させています。従来のBFT実装とは異なり、Pharosは固定リーダー役やラウンドベースの通信を必要とせず、複数の検証ノードが並列にトランザクションの発信・検証・コミットを行うことを許容します。これにより、単一リーダーに起因するパフォーマンスボトルネックを回避しています。
このコンセンサスメカニズムには動的トランザクションソート機能も実装されており、トランザクションの公平性を確保するとともに、ブロック生成時の偏りを低減します。また、ネットワーク状態が不安定な場合でもグローバルなトランザクション順序の一貫性を維持できます。特に注目すべきは、「ファストパス」実行メカニズムであり、特定条件を満たすトランザクションは完全なコンセンサスプロセスをバイパスして直接確認段階に入れるため、平均確認時間を短縮しながら全体のスループットを向上させます。こうした精巧に設計されたコンセンサスメカニズムにより、Pharos Networkは世界規模で高スループットかつ低遅延の安定稼働を実現しています。
主な特徴：
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非同期実行アーキテクチャ
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動的トランザクションソート
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ファストパス実行
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最適化されたリーダーローテーションおよび投票メカニズム
Pharos実行層
Pharos実行層の核となるのは革新的な実行エンジンであり、デュアル仮想機械環境（EVM＋WASM）を通じて開発者に極めて高い柔軟性を提供します。この実行エンジンはLLVMベースの中間表現（IR）変換と投機的並列処理技術を組み合わせており、オペコード融合、レジスタ昇格、投機的実行など複数のパフォーマンス最適化手法を導入しています。これらの最適化により、スマートコントラクトを並列に実行しつつ、実行結果の決定性を保証できます。
実行効率をさらに高めるために、Pharosはスマートアクセスリスト推定（SALI）技術を導入しています。SALIは静的または動的分析によって、コントラクトがどの状態項目にアクセスするかを予測し、状態アクセスパターンが重ならないトランザクションをグループ化して並列実行することで、状態競合を回避します。また、コントラクトの状態オブジェクトを事前にロードすることで実行速度を加速します。
さらに、Pharosはブロックチェーン専用のWASMランタイム環境「Ph-WASM」を提供しています。Ph-WASMは決定論的高速実行をサポートするだけでなく、RustやGoなどのプログラミング言語をネイティブでサポートしており、開発者はこれを用いて高性能で移植性の高いdAppやAIモデルを直接オンチェーンで構築できます。
主な特徴：
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楽観的実行およびトランザクショングルーピング対応
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スマートアクセスリスト推定（SALI）技術
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多言語スマートコントラクト対応のPh-WASM環境
Pharos Storeストレージシステム
Pharos Storeは、状態膨張およびI/O効率の低さという問題を解決するために設計された、拡張性に優れた高性能ブロックチェーンストレージシステムです。この革新的なデータストレージエンジンは、検証済みバージョン付き状態ストレージをサポートするように特別に設計されています。システムは、Delta符号化マルチバージョンMerkle木（DMM-Tree）とログ構造バージョン化ページストレージ（LSVPS）という2つのコア技術を採用しており、従来のMerkle Patricia Trieベースのシステムが抱える非効率性を効果的に解消しています。
イーサリアムのTrieストレージモデルと比較して、Pharos Storeはより高速な状態検索を実現し、並列Merkle化処理をサポートし、全体のストレージオーバーヘッドを80％削減できます。システムは変更後の状態の差分データのみを保存し、バージョンベースのインデックス機構を採用することで、ライトアンプリフィケーション（書込み増幅）を大幅に低減し、I/Oスループットを最大15.8倍まで向上させます。
Pharos Storeはアペンドオンリー（追記専用）のストレージモデルを採用しており、この設計は並列書き込み時のデータ安全性を確保するだけでなく、ノードクラッシュ後も迅速な復旧を可能にします。さらに、ライトクライアント向けに効率的な検証証明を生成でき、冷温データのスマート階層ストレージ管理もサポートしています。
主な特徴：
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Delta符号化マルチバージョンMerkle木（DMM-Tree）技術
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ログ構造バージョン化ページストレージ（LSVPS）方式
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軽量SPN資産移転プロトコル
Pharosパイプライン
Pharosパイプラインは多段階並列実行アーキテクチャを採用しており、従来のブロックチェーンシステムにおいて生じる同期的状態実行および順次ブロック検証によるパフォーマンスボトルネックを効果的に解決しています。実行、Merkle化、状態確認といった主要プロセスを並列化することで、CPU、ディスクI/O、ネットワークリソースの利用効率を向上させます。
主な処理段階：
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並列ブロック処理：
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実行、Merkle化、状態更新を同時並行処理
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動的リソーススケジューリング：
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CPU、I/O、ネットワークリソースをリアルタイム需要に応じて割当
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柔軟な確定メカニズム：
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異なるレイヤーでソート、トランザクション、ブロックの最終確定を実施
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Pharosパイプラインの各処理段階は、リアルタイムのスループット需要に応じた動的リソース割当をサポートしています。システムは革新的に柔軟な最終確定層を設計しており、dAppやクライアントがブロックが完全に確定される前であっても、トランザクションのソートおよび実行結果に対する早期確定を得ることが可能になります。この特性は、高频取引、DeFiなどリアルタイム性が極めて重要なアプリケーションシナリオにおいて特に重要です。
スマート適応型スケジューリングアルゴリズムおよび効率的なリソース調整メカニズムにより、Pharosパイプラインは64コア実行フレームワーク下で20万TPSを超えるスループットを実現でき、標準的なブロックチェーンパイプラインモデルと比較して30〜50％の遅延低減を達成します。
Pharos SPNアーキテクチャ
Pharos SPN（特殊処理ネットワーク）は特定アプリケーション向けに最適化された実行環境であり、Pharosメインネットアーキテクチャに深く統合されつつ、独立したビジネスロジックおよび構成体系を保持しています。各SPNは完全に独立した実行エンジン、検証ノードクラスタ、再ステーキング報酬メカニズム、ガバナンスルールフレームワークを備えています。
SPNアーキテクチャ
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SPNマネージャー：
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ライフサイクル管理、ノードレジストリ、ガバナンスルールの実行を維持
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SPNアダプター：
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SPN間通信およびメッセージ検証を促進
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再ステーキングおよび共有検証者セキュリティ：
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検証者が資産を複数のSPNに再ステーキング可能
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SPNはゼロナレッジマシンラーニング証明（zkML証明）、セキュアマルチパーティ計算（SMPC）、AIモデル訓練、DeFiデリバティブなど、計算集約型タスクに非常に適しています。強制含みおよび緊急時メカニズムをサポートしており、トランザクションが審査されないことを保証すると同時に、ユーザーの資産自律性を守ります。
相互運用性に関して、SPNはSPN間相互運用性プロトコルを通じて相互に連携し、SPN間およびメインチェーンとのアトミック実行およびデータ共有を実現します。検証者は$stPHRSを任意のSPNに再ステーキングでき、対応する$rstPHRSトークンを受け取れます。これらはガバナンス、委任、流動性マイニングに使用可能です。
SPN間相互運用性
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SPN間メッセージ転送プロトコル：
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複数ブロックチェーン層間でのシームレスな協調実行を実現
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審査耐性および緊急時メカニズム：
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ユーザーを強制的なトランザクション審査から保護
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相互運用性およびクロスチェーン通信
Pharos Networkは設計当初からクロスチェーンアプリケーションをネイティブサポートしており、二大通信プロトコルを提供します――ネットワーク内（SPN間相互作用）およびクロスチェーン通信（外部ブロックチェーンとの接続）。SPN間メッセージ転送フレームワークは、SPN間の信頼不要なメッセージ中継を保証し、真偽の検証には証明およびコンセンサス署名を利用します。
主な特徴：
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クロスチェーンメッセージ転送
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SPN間データ同期
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マルチVMスマートコントラクト間相互作用
これらの機能は、クロスチェーンDeFi、現実世界資産（RWA）決済、オラクルネットワーク、複数実行環境間のAIモデル協調など、さまざまなユースケースに重要な支援を提供します。
総じて、Pharos Networkはアーキテクチャの各レイヤーにモジュール設計、高性能処理、並列計算、コンポーザビリティといった特性を統合することで、Layer-1ブロックチェーンインフラストラクチャの新基準を確立しています。独自の適応型コンセンサスメカニズム、並列実行エンジン、マルチ仮想機械アーキテクチャ、高速ストレージシステム、モジュール型SPNフレームワークの組み合わせにより、開発者は高度にスケーラブルで審査耐性があり、安全なアプリケーションを構築できるようになります。
Pharos Networkは、従来の金融（TradFi）と分散型金融（DeFi）をシームレスにつなぐことを目指しており、AI駆動型分散アプリケーション、プライベート金融取引、拡張可能なDeFiエコシステムに機関投資家レベルのブロックチェーンインフラストラクチャを提供します。
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