アプリケーション特化型ブロックチェーン(appchain)とは?

appchainとは何か?

アプリケーション固有ブロックチェーン、つまりappchainとは、パブリックブロックチェーンのように複数のアプリを扱うのではなく、1つの特定のアプリケーションのみを動作させるように設計されたブロックチェーンである。 appchainはweb3開発者に対し、アプリの経済構造、ガバナンス構造、コンセンサスアルゴリズムに関するより大きな自由を与える。appchainは既存のLayer 1 (L1) ブロックチェーンの上で動作し、そのセキュリティとガス代を活用する。appchainは既存のLayer 1ブロックチェーン構造を改善し、開発者により大きな自由を与える。

カスタマイズ性に加えて、appchainは開発者により大きなオーナーシップとパフォーマンスをもたらす。ステークホルダーは必要に応じてチェーンの更新や変更を行う自由を持つ。また、他のアプリと計算資源やストレージを奪い合う必要がないため、appchainはそれが提供するアプリのパフォーマンスを向上させる。

appchain vs. l1

Layer 1ブロックチェーンとは、EthereumやSolanaのような、web3アプリが動作するメインのブロックチェーンである。appchainはLayer 1ブロックチェーンとは異なり、1つの特定のアプリのために動作する。L1ブロックチェーンとappchainは異なるものだが、appchainはそのアプリが基盤とするL1ブロックチェーンのバリデーターを利用する。

appchainとパブリックなLayer 1ブロックチェーンの利用には、それぞれ利点とトレードオフがあり、本記事の後半で解説する。

appchain vs. l2

Layer 2ブロックチェーン (L2) とは、Ethereumのようなメインブロックチェーンのタスクの一部を別のブロックチェーンで処理する、Layer 1ブロックチェーン向けのスケーリングソリューションである。例えば、OptimismやArbitrumのようなL2は、トランザクションを実行し、オプティミスティックロールアップを通じて不正証明を提出することで、Ethereumの決済レイヤーを活用し続ける。

appchainはL2とは異なり、1つのアプリのためだけに動作する。L2は同時に多数の異なるアプリのために動作可能であり、それが動作するL1ブロックチェーンに対する汎用的なスケーリングソリューションである。

appchain vs. サイドチェーン

サイドチェーンとは、レイヤー1ブロックチェーンと互換性を持つが、セキュリティにL1ブロックチェーンを利用しないブロックチェーンである。サイドチェーンはL2とは異なり、トランザクションをメインブロックチェーンに投稿することはなく、代わりに独自のセキュリティプロトコルで動作する。サイドチェーンは双方向ブリッジを通じてメインブロックチェーンに接続される。

appchainとサイドチェーンの主な違いは、appchainがアプリ固有であるという点である。つまり、appchainは1つの特定のアプリのためにのみ動作する。一方、サイドチェーンはあらゆる種類のトランザクションと資産交換を実行する。

PolygonはEthereumのサイドチェーンであり、Polygon Edgeというappchainソリューションを提供している。

appchain vs. subgraph

Subgraphは、ブロックチェーンデータのインデックス作成とクエリを行うThe Graphプロトコルの一部である。subgraphは、The Graphによってどのデータがインデックス化され、どのように保存されるかを定義する。subgraphはオープンなAPIであり、誰でもデータにアクセスできるようにする。

subgraphは3つの部分から構成される:

1. The Manifest - subgraphによってインデックス化されるスマートコントラクトについて記述し、情報を提供する
2. The Schema - subgraphによって保存されるデータを定義する
3. The Mappings - イベントデータを処理しブロックチェーンを更新する、AssemblyScriptで書かれたコード

appchainとThe Graphはどちらもアプリの構築に利用できるが、appchainが開発者に自分自身のブロックチェーンを作成する能力を提供するのに対し、subgraphは単にブロックチェーンデータをより良く記述・整理する役割を果たすという点で異なる。

appchainの利点とトレードオフ

appchain上での構築は、L1、Layer 2、サイドチェーン上での構築に対して独自の利点をもたらす。前述のとおり、appchainはメインブロックチェーンのセキュリティを活用しつつ、開発者にカスタマイズ性、パフォーマンス上の利点、より大きなオーナーシップを提供する。

パブリックブロックチェーン上に直接アプリを開発する場合、そのアプリは計算資源とストレージを他のアプリと奪い合わなければならない。これによりアプリのパフォーマンスが低下し、開発者がコンセンサスプロトコルを制御していないため、アプリの更新や変更のプロセスがより長くなる可能性がある。

しかし、L1上での開発にも利点はある。特に初心者にとって、L1チェーン上でアプリを開発するために利用できるリソースやツールがはるかに多く、L1にはより多くのサポートがあり、L1にはより大きな開発者エコシステムがあり、互換性のあるブロックチェーンへコードを移植することがより容易な場合がある。

L2の登場により、アプリ開発者は、セキュリティを犠牲にすることなくより安いガス代と高いスループットを提供するLayer 2ソリューション上で動作させるためにコードベースを大幅にリファクタリングする必要なく、よりスケーラブルなインフラにアクセスできるようになった。

appchainはどのように動作するか?

appchainは、アプリ固有である点を除き、メインブロックチェーンと同様に動作する。appchainは既存のブロックチェーンの上に構築される。ただし、使用するブロックチェーンによってappchainの動作は多少異なる。どのブロックチェーンを選んでappchainを構築すべきかについては後述する。

appchainは独自のトークンを、バリデーターのステーキング用途や、何らかのアプリ内オーナーシップの用途として使用する。アプリ内のトークンは、アプリ内通貨として、アプリ内オーナーシップのトークンとして、あるいは投票システムとしてさえ使用できる。

appchainは、その特定のappchainをバリデートすることを選んだメインブロックチェーンのバリデーターを利用する。appchainは独自のトークンを持ち、バリデーターはそのappchainのトークンを使ってステークする。これにより、appchainは他のアプリとトランザクション処理能力を奪い合うことがない。

どのブロックチェーンがappchainを使用しているか?

一部のブロックチェーンは、開発者にappchainを構築する能力を提供している。このセクションでは、appchain開発向けの人気ブロックチェーンのいくつかの特徴について解説する:

1. Polkadot Parachains
2. Cosmos Zones
3. Avalanche Subnets
4. Polygon Supernets

Polkadot parachain

Polkadotは、Relay Chainと呼ばれる中央のブロックチェーンにすべて接続された、parachainと呼ばれるEVM互換のL1ブロックチェーンのネットワークである。Relay Chainは、すべてのparachainからのトランザクションを検証するLayer 0ブロックチェーンである。

Relay Chainは、バリデーターがPolkadotのネイティブトークンであるDOTをステークするProof-of-Stakeコンセンサスメカニズムを使用する。バリデーターのグループはそれぞれ特定のparachainを担当し、Relay Chainとその特定のparachainのノードとして機能するcollatorによって指名・サポートされる。

parachainは特定のアプリやプロジェクトを動作させるために使用できる。現在、Polkadotネットワークには最大100個のparachainを収容する能力がある。開発者は、どのプロジェクトがparachainを受け取るべきかを参加者が入札するオークションプロセスを通じてparachainを獲得できる。parachainはその後2年間、開発者にリースされる。parachainは、PolkadotネットワークとEthereumのような外部のL1ブロックチェーンを接続するブリッジとしても機能できる。

parachainは、本記事の前半で述べたappchainの利点をすべて開発者に提供する。これには、アプリの経済構造やガバナンス構造を決定する自由も含まれる。parachainは独自のネイティブトークンの使用もサポートしている。

しかし、Polkadot Parachainにはいくつかの欠点もある。

1つの欠点は、Polkadotが最大100個のparachainしかサポートしないため、その利用がオークションプロセスに成功した開発者に限られ、Polkadotのアクセシビリティが低くなっている点である。

Polkadotは、Parathreadsを使用してその容量を増やす取り組みを進めている。ParathreadはParachainと経済構造の点で異なり、開発者はブロックごとに料金を支払う必要がある。Polkadotは最大10,000個のparathreadをサポートする。

Polkadotのもう1つの欠点は、Relay Chainがスマートコントラクトの使用をサポートしていないことである。これによりPolkadotネットワークのパフォーマンスが制限される。

Polkadot parachainプロジェクトの例:

• Acala - Polkadotネットワーク向けのDeFiハブ
• Litentry - クロスチェーンのIDアグリゲーター

Cosmos zone

Cosmos Zoneは、ハブアンドスポークモデルを使用してCosmosネットワーク内で動作する。各appchain、すなわち「zone」は、Cosmosネットワークの中心であるCosmos Hubに接続されている。これにより、Cosmosネットワーク内のすべてのzoneが相互接続される。

すべてのzoneがCosmos Hubを通じて接続されているため、zone同士でデータやトークンを送信できる。各zoneは独自のトークンを持つことができるが、ATOMはCosmos Hubのネイティブトークンである。ATOMはステーキング、報酬、トランザクション手数料に使用される。

Cosmosネットワークは、Proof-of-Stakeモデルでトランザクションを検証するために、ビザンチン障害耐性のあるコンセンサスアルゴリズムであるTendermint Coreを使用する。Cosmos SDKは、開発者がCosmosネットワーク内のzoneを構築するために使用するプラットフォームである。誰でも自分の特定のプロジェクト向けにCosmos Zoneを作成できる。

Cosmos Zoneには、appchainを構築することに伴う通常の利点に加えて、開発者にとって多くの利点がある。

1. Tendermint Coreはトランザクション速度とファイナリティを向上させる
2. **Interblockchain Communication (IBC)**により、zone同士でデータを転送できる
3. Cosmos SDKは、より高いスループットが必要な場合に、開発者がappchainのための並列チェーンを構築することも可能にする

Cosmos ZoneとPolkadot Parachainの主な違いは、ガバナンス構造にある。

Polkadotのようにバリデーターがcollatorによって指名されるのではなく、Cosmosのバリデーターは上位100人のATOM保有者である。これにより、Cosmosのバリデーターを見つけたり、Cosmosのバリデーターになったりすることがより難しくなっている。

Cosmos zoneプロジェクトの例:

• dYdX - 大規模な分散型取引所
• Osmosis - Cosmos上で最大のDEXであり、人々がスワップ、獲得、構築を行うことを可能にする

Avalanche subnet

Avalancheエコシステムは3つのブロックチェーンで構成される: スマートコントラクトを実行するcontract chain (c-chain)、資産の交換を扱うexchange chain (x-chain)、そしてバリデーターとsubnetを含む**platform chain (p-chain)**である。

Avalanche Subnetは、Avalancheのネイティブトークンである$AVAXをステークすることで、開発者が自分のプロジェクトに利用できるappchainである。Subnetは、L1またはL2のブロックチェーンのいずれかである。

AvalancheのコンセンサスプロトコルはSnowball Algorithmを使用しており、バリデーターは、グループ全体がコンセンサスに達するまで、バリデーターのサブセットの多数派意見を継続的に採用していく。これにより検証プロセスは迅速、効率的、かつスケーラブルになり、Avalancheは一度に数百万のバリデーターをサポートできる。

Avalancheが他のブロックチェーンに対して持ついくつかの利点には、スケーラビリティ、ファイナリティ、速度が含まれる。

1. Avalancheでは作成できるsubnetの数に制限がない
2. Snowball Algorithmは1〜2秒以内にトランザクションを処理する
3. Avalancheは4500 tps以上という高いスループットを持つ

Avalanche subnetプロジェクトの例:

• DeFi Kingdoms Crystalvale - Play-to-earn型のクロスチェーンDeFiゲーム。
• CrabadaのSwimmer - 独自の手数料カバーモデルを使用するゲーム。

Polygon supernet

Polygon Supernetは、EthereumをL1ブロックチェーンとして使用し、開発者が自分自身のEVM互換ブロックチェーンを構築するために必要なツールを提供する、Polygonのブロックチェーン構築プラットフォームであるPolygon Edgeを使用する。

Supernetの開発者は、Polygonのネイティブトークンであり、ステーキングに使用されるMATICを使うPolygonバリデーターを受け取るオプションがあり、Proof-of-StakeモデルとProof-of-Authorityモデルのどちらを使用するかを選択できる。各バリデーターノードのセットは1つのSupernetにのみ対応する。

開発者はまた、Supernetsを使ってアプリを開発する際に役立つツールやサードパーティサービスも受け取る。Supernetsを使うと、開発者は自分のappchainを他のSupernetsに接続し、望むどのようなスケーリングアーキテクチャでも使用できる。要するに、SupernetsはPolygon Edgeの利点を活用して、開発者がappchainをカスタマイズできるようにするものである。

Polygon supernetプロジェクトの例:

• Vorz - TikTokに似たトークン化されたメタバースソーシャルメディアアプリ。
• Boomland - BoomBitによって開発されたweb3ゲーム。

最適なappchainの選び方

プロジェクトに最適なappchainは、何を重視するかによって異なる。すべてのappchainはアプリの経済構造とガバナンス構造をカスタマイズする能力を提供するが、パフォーマンス、トークノミクス、コンセンサスアルゴリズム、アクセシビリティの点で大きく異なる。

まず検討すべき点は、appchainを作成するプロセスである。例えば、作成できるappchainの数が限られているブロックチェーンでは、スロットを巡って他のプロジェクトと競争する必要がある。

appchainを構築するプロセスを調べ、Alchemyを使ってパブリックブロックチェーン上にアプリを構築するプロセスと比較したうえで、どちらを好むか判断してほしい。

もう1つの重要な検討事項は、自分のappchainに選んだブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズムである。ブロックチェーンによっては、他のものよりもはるかに多くのバリデーターを各appchainに提供するものもある。開発者としてセキュリティを重視するのであれば、自分のappchainでトランザクションがどのように検証されるかを必ず調べておくこと。