未来を予見する：Celestiaとモジュラー型ブロックチェーン
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未来を予見する：Celestiaとモジュラー型ブロックチェーン
モジュラー型ブロックチェーンとは、実行、コンセンサス、データ可用性の各コンポーネントを分離するブロックチェーンである。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：RainandCoffee
翻訳：0xbread，TechFlow
モジュラープロトコル対モジュラーソフトウェア
アプリケーション固有のモジュラーブロックチェーンについて検討する前に、まずモジュラープロトコルとモジュラーソフトウェアを区別する必要があります。
モジュラーソフトウェアを使用して構築されたブロックチェーンは、モジュラーなブロックチェーンプロトコルにはならないことを理解しましょう。モジュラーソフトウェアで構築されたブロックチェーンであっても、コンセンサス、データ可用性（DA）、実行処理を自ら完結させている可能性があるため、モジュラーソフトウェアを使っていても、プロトコル自体は依然としてモノリシック（一体型）です。
このようなチェーンの一例はCosmos SDK/Tendermint（Cosmos、Osmosisなど）で構築されたチェーンです。アプリケーション固有ではあるものの、これはモジュラーではありません。別の例としてはAVAX C-Chainがあり、これはすべての3層を自ら処理しています。それでは、個々のプロトコルをモジュラーソフトウェアで構築するのではなく、モジュラープロトコルにするにはどうすればよいでしょうか？
Celestiaはこの問題を解決しました。Celestiaでは、データ可用性（DA）のみを処理するモジュラープロトコルがあります。Celestiaの設計により、実行層および決済層がCelestiaのDAレイヤーに接続できます。
Celestia以外にも、現在モジュラープロトコルの例はあるでしょうか？あります。ArbitrumやZKSyncなどのサイドチェーンもモジュラープロトコルであり、実行のみを処理し、コンセンサス、DA、決済については他のチェーン（この場合はイーサリアム）に依存しているからです。
モノリシックとモジュラーのアーキテクチャ
今日の「モジュラー・モノリシック」チェーンは、ブロックチェーンソフトウェアスタックをモジュール単位に分割しますが、モジュラーチェーンはブロックチェーンプロトコルスタック自体を専用のモジュラー層に分割します。その理由は、モノリシックアーキテクチャでは時間とともに扱うことが拡大・複雑化し、成長が困難になるためです。
モジュラーなアプリケーション固有チェーン
モジュラーなアプリケーション固有チェーンとは何かを説明するために、まず既存の多くのブロックチェーンの動作方法を見てみます。次に、Cosmosがどのようにアプリケーションを主権チェーンとして構築しているかを確認し、最後にCelestiaが構築しようとしているモジュラーなアプリケーションチェーンのフレームワークについて見ていきます。
現時点では、ほとんどの分散型アプリケーション（dApp）はEVMのような仮想マシン上に構築され、イーサリアムなどの既存のブロックチェーン上にデプロイされています。これまでこれが最も実用的な方法でした。しかし、Cosmos SDKおよびそのコンセンサスエンジンTendermintの登場により、新しいdAppの作成方法——主権を持つアプリケーション固有チェーン——が生まれました。
Cosmosのアーキテクチャ
Cosmosでは、ブロックチェーンのアプリケーション部分は仮想マシンではなく、dAppsがブロックチェーン自体のアプリケーションとして直接作成されます。これがいわゆるアプリケーション固有のブロックチェーンです。dAppを主権チェーンとして開発することで、特定のアプリケーションに必要なトランザクションタイプと状態遷移機能だけを定義すればよくなります。これにより、チェーンは常に同じ最終状態に到達でき、速度とスケーラビリティが大幅に向上します。
では、Celestiaの強みは何でしょうか？Celestiaはさらに一歩進んで、モジュラーなアプリケーション固有チェーンを作成しています。どのように実現しているのでしょうか？CelestiaはRollupを含むブロックチェーンに対してデータ可用性（DA）レイヤーを提供します。これは、コンセンサス層と実行層が分離されたブロックチェーンであり、イーサリアムのようなオンチェーンスマートコントラクト環境を提供しないため、コンセンサスとデータ可用性のみを提供します。つまり、Celestiaはデータ可用性レイヤーを提供し、他の開発者はCelestiaの上に実行層やスマートコントラクト層を構築できるのです。上位層はすべて、互いのブロックがCelestiaのデータ可用性チェーンに含まれているかをチェックする必要があり、これにより最小限の信頼でデータを検証でき、高いセキュリティを確保できます。
したがって、モジュラーブロックチェーンとは、個々のブロックチェーンの主要コンポーネント（実行、コンセンサス、データ可用性）を分離し、共有DAレイヤー上で別々のレイヤーとして動作させた結果であると言えます。
階層構造
データ可用性レイヤー
データ可用性（DA）により、ブロックの一部だけをダウンロードすることで、非常に高い確率でそのブロックの全データが公開されているかを確認できます。DAレイヤーが必要なのは、詐欺行為を検出したり、チェーン全体を再構築したりできるようにするためです。なぜDAレイヤーが重要なのでしょうか？
なぜなら、Rollupはデータ可用性に依存して安全性を確保しているからです。同様に、クロスチェーン相互運用性もライトクライアントに依存していますが、通常のライトクライアントは多数派の正当性を前提とするため安全ではありません。しかし、Celestiaの場合、DA用のライトクライアントはそのような前提を必要としません（トランザクションの検証はせず、各ブロックがコンセンサスを持ち、ネットワーク上でデータが利用可能かどうかをチェックするだけです）。これにより、安全なクロスチェーン相互運用性が実現します。基盤層（DA層）はメッセージの可用性のみを保証し、決済や実行の保証はしません。
決済／実行層（Rollup on Rollup）
Rollupの決済層とは、Rollupが双方向の信頼最小化ブリッジを介してその上のコントラクトを利用するチェーンのことです（イーサリアム上のRollupのように）。これにより、トークンをRollupと決済層の間、あるいは決済層を介して異なるRollup間で信頼最小化の状態で転送できます。
前述の通り、現在ほとんどのRollupはイーサリアムメインチェーンを決済層として使用しています。しかし、イーサリアムチェーンは、スマートコントラクト取引を行う非Rollupアプリケーションともリソースを共有しているため、Rollup用途としては理想的な決済層ではありません。専用の決済層と比べると、イーサリアムは非特化的であり、規模も小さいです。理想的なRollup専用の決済層とは、スマートコントラクトの実行、Rollup間のシンプルなブリッジ転送のみを許可し、非Rollupアプリケーションは実行層を使用することを強制するようなものになります。
決済用Rollupは、現在Rollupの起動と運用に伴う大きなオーバーヘッドを軽減する最小限のコスト解を提供します。したがって、トランザクションは上位のアプリケーションによって実行され、極めて高いスケーラビリティを実現します。つまり、中間層（決済層）自体がRollupとなり、その上にさらに別のRollupを構築できるのです。
通常のブロックチェーンでは、コンセンサス層と実行層は同一レイヤーにあり、同一のバリデータセットによって処理されます。一方、Celestiaが行っているのは、コンセンサス層と実行層を分離し、開発者がCelestiaのデータ可用性レイヤーの上に実行層をデプロイできるようにすることです。
実行層は独自のブロックチェーンとして存在し、そこで何を専門化・最適化するかを決定できます。
実行層は、CEVMOS上のEVMやCosmos SDK Rollupなど、さまざまな実行チェーンで構成されます。Rollupは開発者とユーザーにスケーラビリティを提供します。なぜなら、プロトコルは第1層チェーン上で実行されるからです。
イーサリアムのRollupに関しては、現在、すべてのRollupがイーサリアム上にコントラクトを展開しており、すべての資産は決済層で確定しています。そのため、他のプロトコル上で起動する場合でも、ほとんどのRollupは同じ条件を望んでいます。Cevmos（Celestia、EVMos、CosmOS）はこれを実現します。
主権
モジュラーブロックチェーンのもう一つの大きな利点は、その多層的な主権です。モジュラーブロックチェーンを利用することで、ガバナンスをアプリケーションごとに分割でき、他のアプリケーションと重複しません。もしアプリケーションに問題が発生しても、他のアプリケーションに影響を与えることなく修正できます。以前、イーサリアム上に構築されたdAppがハッキングされ、資金が盗まれた場合、ガバナンスが合意しない限り損失を取り戻すことは不可能でした。修正するには、チェーン全体のハードフォークが必要でした。無許可でイーサリアムからフォークすることは可能ですが、そのフォークのセキュリティがオリジナルより低い場合、ユーザーはそれを使用したくないかもしれません。EVMをフォークすることは、コンセンサス層も同時にフォークすることを意味します。
モノリシックチェーン上のハードフォーク vs コンセンサス層を分岐させないモジュラーチェーン上
Celestiaの場合、上位に構築されたRollupを個別にフォークできます。イーサリアム上では、イーサリアム自体が決済層として使われているため、チェーン全体をフォークしない限りRollupをフォークできません。一方、Celestia上ではRollupはCelestiaを決済層として使っていないため、複数のフォークが共存可能です。これにより実験が促進され、新たな概念の実現が可能になります。
比較
モジュラーブロックチェーンとモノリシックブロックチェーンを比較するとどうなるでしょうか？ここではAvalancheのようなモジュラーソフトウェアを使って構築された非モジュラーチェーンを例に取ります。Avalancheの場合、サブネットは独立したチェーンであり、共通のセキュリティを共有していません。新しいサブネットを作るには、新しいコンセンサスネットワークを立ち上げる必要があります。
Avalancheのすべてのサブネットは、コンセンサス、データ可用性、実行を自ら処理しています。これらは三つを一つのレイヤーで完結させるため、モジュラーとは言えず、一体型のエンティティです。モジュラーとは、これらの要素を別々のレイヤーに分割することだからです。
したがって、現時点で一部のモジュラーソフトウェアを使って構築された他のチェーンは、モジュラープロトコルではなく、プロトタイプ（Rollup付きのイーサリアム）または擬似的なモジュラー（AVAX）にすぎないと結論づけられます。
結論
モジュラーブロックチェーンとは、実行、コンセンサス、データ可用性の各コンポーネントを分離したブロックチェーンであり、一方でモノリシックブロックチェーンはこれら三つを自ら処理します。つまり、Celestiaはデータ可用性（DA）のみを処理するためモジュラーブロックチェーンであり、その上に構築されたRollupが実行と決済を担当します。したがって、真のモジュラーチェーンは以下のことを実現できます：
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共有セキュリティ
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新しいコンセンサスネットワークを立ち上げずに新規チェーンを開始
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ノード要件を増加させることなくスケーリング
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