Solana Program Libraryとは

2023年1月26日公開読了時間 1 分

Solanaは、開発者が分散型アプリケーションを構築・デプロイできる高速なプログラマブルブロックチェーンです。Solanaは、Solana Program Libraryと呼ばれる専用のドキュメントライブラリを維持しています。これは、Solanaブロックチェーン上で使用するために事前にコンパイル・デプロイ・最適化されたプログラム(すなわちスマートコントラクト)のコレクションです。

この記事では、Solanaの世界を探り、Solana Program Libraryを使ってどのように素早く開発できるかを理解していきます。Solanaが初めての方でも経験豊富な開発者でも、SPLを使えば独自のカスタムトークンや分散型取引所を簡単に作成・デプロイできます。

Solanaにおけるプログラムとは何か

Solanaにおけるプログラムは、アカウントと呼ばれるバッファストレージに格納された実行可能コードであり、トランザクションを介して実行できます。これはEthereumや他のプログラマブルブロックチェーンにおけるスマートコントラクトと似ています。しかし、プログラムと状態がスマートコントラクト内に一緒に格納されるEthereumとは異なり、Solanaはステートレスプログラムモデルを採用しており、データとプログラムはアカウントに格納されます。

Solanaにおけるアカウントとは何か

Solanaのドキュメントによると、「アカウントとは、データを保持するか実行可能プログラムであるかのいずれかのSolana台帳上のレコードである」とされています。

Solanaをデータベースだと考えてみてください。アカウントが行であり、公開鍵がIDとして機能し、値がそのアカウントに格納された情報です。この情報は、プログラム(すなわちスマートコントラクト)の形か、プログラムのデータ/状態の形のいずれかになります。

アカウントは一意の公開鍵(256バイト)によって識別され、通常は「DM6n1qcUCLzJ1RaAuA4gUbBZ9sfHP6KvEwX8oExQqPhk」のようなものになります。

Solanaはコードとそのデータの間に論理的な分離を持っており、そのため実行可能アカウントと非実行可能アカウントという2種類のアカウントが存在します。

1. 実行可能アカウント‍

不変のプログラムコードのみを格納し、「実行可能」としてマークされているアカウントです。

2. 非実行可能アカウント‍

これらのアカウントは、変数、アセット、プログラムの状態を含め、そのプログラムが使用しうるすべてのデータを格納します。誰でもこれらのアカウント内のデータを読み取ることはできますが、プログラムの所有者(デプロイした人)のみがそれを変更できます。

これらのアカウントはバリデータノードによって維持されており、上記の情報を格納するためのメモリ領域と引き換えに「レント」と呼ばれる維持コストを課しています。レントはlamports（SolaのネイティブトークンであるSOLの端数単位）で支払われます。

Solanaのコードとプログラムデータが別々に維持されているのは、Sealevel Parallel Runtimeというシステムによるものです。

Sealevel Parallel Runtimeとは何か

Sealevel Parallel RuntimeはSolanaによる並列トランザクション処理システムの実装です。 Ethereumのような従来のシングルスレッド型ブロックチェーンは、並行性を回避するために一度に1つのトランザクションしか処理できません。これは、Ethereumのスマートコントラクトがステートフルであること、つまり状態とコードが同じコントラクト内に結合されていることが原因です。

Sealevelの助けにより、Solanaは競合しない数千のトランザクションを並列に処理できます。複数のバリデータコアを利用することで、Solanaはブロック時間400ミリ秒で最大50,000 Tpsを実行できます。これは、トランザクション命令がステートレスであり、事前にどのアカウントのデータを変更するかを決定しているために可能となっています。したがって、同じアカウントデータを共有しないプログラムは同時に実行できます。

Solanaにおけるプログラムの種類とは何か

Solanaのエコシステムは、ネイティブプログラムとオンチェーンプログラムという2つの異なる種類のプログラムで構成されています。両者を見ていきましょう。

ネイティブプログラムとは何か

ネイティブプログラムは、アカウントストレージの割り当て管理、新規アカウントの作成、トランザクションの処理、Solanaネットワークのルールの強制など、Solanaネットワークの中核機能を実装する役割を担っています。

ネイティブプログラムはSolanaのコアブロックチェーンモデルの不可欠な一部です。通常、パフォーマンスとセキュリティに最適化された、RustやC/C++のような低レベル言語で書かれています。ネイティブプログラムはどのプログラム/ユーザーからも呼び出すことができますが、これはオペレーティングシステムのカーネルレベルのプログラムがユーザーから直接呼び出しやアクセスができないのとは対照的です。

これらのプログラムの更新は、機能追加、バグ修正、パフォーマンス改善のためのコアブロックチェーンアップグレードやクラスターアップグレードの一環としてのみ行われます。

バリデータの安全性を確保するのに役立つネイティブプログラムは数多くあります。その一部を紹介します。

1. システムプログラム

システムプログラムは、新規アカウントの作成、2つのアカウント間のSOLの転送、アカウント所有権の割り当てなど、より多くのアカウント管理操作を担っています。

2. Berkeley Packet Filter (BPF)：

Berkeley Packet Filterは、オンチェーンでのプログラムのデプロイ、アップグレード、実行を処理します。

3. ステークプログラム

ステークプログラムは、Solanaブロックチェーン上でのSOLトークンのステーキング管理を担っています。

オンチェーンプログラムとは何か

オンチェーンプログラムは、ブロックチェーン上に直接デプロイされるユーザー作成のプログラム(すなわちスマートコントラクト)です。 これらは、dapp、取引所、練習用コントラクト、マルチシグウォレットの実装、その他の汎用プログラムなど多岐にわたります。

ネイティブプログラムとは異なり、オンチェーンプログラムはSolanaクラスターの中核を成すものではありません。代わりに、開発者がSolanaブロックチェーン上で作成・デプロイするカスタムプログラムです。つまり、オンチェーンプログラムはSolanaブロックチェーンの運用に不可欠なものではありません。

これらはネイティブプログラムが提供するコアインフラの上に構築されており、開発者がSolanaブロックチェーン上で幅広いアプリケーションやサービスを構築できるようにしています。

プログラムがやり取りするデータは別々のデータアカウントに格納され、命令を通じて参照として渡されます。プログラムデータをアップグレードできるのはアカウント所有者のみです。

別々のデータアカウントに状態を格納するSolanaプログラムの図 — Solanaにおけるプログラム

Solana Program Libraryとは何か

Solana Program Library (SPL)は、Solanaブロックチェーン上で分散型アプリケーションを構築するために使用できる、あらかじめ書かれたモジュール式プログラムのコレクションです。SPLは、再利用可能なモジュール式コンポーネントのセットを提供することで、開発者がアプリを作成しやすくすることを目指しており、開発者がゼロから複雑なコードを書く必要性を減らします。

したがって、SPLは開発者が「ビルディングブロック」的なアプローチでアプリを構築できるようにしており、各コンポーネントをアプリケーションに簡単に組み込めます。

SPLには複数の汎用オンチェーンプログラムが含まれており、Tokenプログラムとそのバリエーションが最も広く使われています。これらはゼロから実装することなくプロジェクトに組み込むのに役立ちます。

SPLの前提条件

SPLとやり取りするには、CLIによるアプローチか、Solanaブロックチェーンとやり取りするためのJavaScriptコードにsolana/web3.jsを組み込む、よく使われるJSアプローチのいずれかを選べます。

どのSolanaクラスターとやり取りする場合でも、Solana CLI（コマンドラインインターフェース）をセットアップする必要があります。CLIは初心者の開発者にとって最も扱いやすいものではないかもしれませんが、Solanaアカウントへの最も直接的で安全なアクセスを提供します。さらに、CLIはSolanaのコア開発者が新機能を最初にデプロイする場所でもあります。

SPL Tokenプログラムとは何か

SPL TokenプログラムはSolanaブロックチェーン上のファンジブルトークンおよびノンファンジブルトークンの汎用実装です。 これは、開発者が独自のトークンを作成できるようにするインターフェースと詳細な実装を提供します。コードはネイティブにRustで書かれており、その自動生成バインディングはCおよびJavaScriptで利用可能です。ソースコードはSPL GitHubリポジトリで公開されています。

Ethereumでは、ERC20トークンプログラムはEthereumのERC-20コントラクトとは異なる形で動作します。違いを理解するために例を見てみましょう。

Ethereumブロックチェーン上で3つの異なるトークンを公開したいとします。そのためには、各トークンごとに3つの別々のコントラクトをデプロイする必要があります。そして、各トークンコントラクトはそれぞれの状態（例：残高や転送）を個別に管理します。

一方、Solanaでは、3つの別々のトークンプログラムをデプロイする必要はありません。代わりに、多数のアカウント（例：ミントアカウントと受け取りアカウント）に対して動作できる1つの汎用トークンプログラムをデプロイできます。

ミントアドレスがトークンの種類を一意に識別します。この情報は、Solanaチェーン上に既にデプロイされている単一の静的ERC20プログラムインスタンスに引数として渡すことができます。

SPL Tokenプログラムを使ってファンジブルトークンを作成する方法

SPL Tokenプログラムを使えば、数ステップで自分のファンジブルトークンを作成できます。Tokenプログラムに取り掛かる前に、CLIウォレットのセットアップ、またはPhantomウォレットをSolanaのDevnetに接続し、十分なDevnet SOLをウォレットにエアドロップしておいてください。