AOにおける破壊的イノベーションを理解するための3つの視点

著者：0xmiddle

AOは、無限にスライスされ、無限に拡張可能なネットワークとして理解できる。各プロセスはスライスである。

AOは伝統的な意味でのブロックチェーンではありません。その反直観的で逆説的なデザインは、特にAOを伝統的なブロックチェーンアーキテクチャの観点から組み立てようとするとき、AOを初めて知った研究者をある点で混乱させる傾向があります：

1.非PoS、非PoW、AOが言っている「ホログラフィック・コンセンサス」とはどのようなコンセンサスなのでしょうか？

2.AOのコンセンサス・メカニズムはどのようなものですか？

2.

2.ハッシュチェーンやブロックすら存在しない場合、AOはどのようにしてデータの不変性を保証するのでしょうか？

3.調整ハブがない場合、AOはどのようにしてグローバルな状態の一貫性を保証するのでしょうか？

4.冗長な計算システムがなければ、誰が計算の信頼性を保証するのでしょうか？もし計算がうまくいかなかったらどうなるのでしょうか？

5.セキュリティの共有がなければ、プロセス間の相互運用性をどのように確保するのか？

ブロックチェーンですでにおなじみの概念を使った3つの視点を通じて、既知から未知へ、そして未知を既知に変えることで、知覚レベルでAOを理解する手助けをします。

分割視点<

イーサ2.0、Boca、Nearなどのパブリックチェーンによって教育された後、私たちは「シャーディング」を知らないはずがありません。

シャーディングの概念：ブロックチェーンにおいて、シャーディングとは、ネットワークを複数のシャードに分割し、それぞれが独立してトランザクションを検証・処理し、独自のブロックを生成することで、ネットワーク全体の効率を向上させ、ネットワークのスケーラビリティを向上させるソリューションです。スライス内では同期的な相互運用性を実現できますが、スライス間では特定の通信プロトコルによって非同期的な相互運用性を実現します。

ポルカドットは最も典型的なシャーディングアーキテクチャです。ポルカドットでは、各並列チェーンがスライスであり、並列チェーンは独立して独自のブロックチェーンを収集、パッケージ化し、リレーチェーンからランダムに割り当てられた検証パネルによって検証されます。並列チェーンは、相互運用性のために統一されたXCMメッセージフォーマットで互いに通信します。

AOの極端なセグメンテーション

セグメンテーションの観点から、AOは一種の極端な「断片化」と解釈できる。「各プロセスはスライスである。Etherのすべてのスマートコントラクトが別々のスライス上で実行されていたらどうなるか想像してみてください。各プロセスは独立しており、プロセス間の呼び出しはメッセージ駆動で、完全に非同期で行われます。

モジュールの視点

しかし、ここで私たちが発見した重要なことは、Polkadotの設計には「リレーチェーン」があるということです。Polkadotの設計では、「リレーチェーン」があり、ETH 2.0では「ビーコンチェーン」があり、その役割は、共有セキュリティを提供する統一コンセンサスレイヤーとして機能することである。統一コンセンサスレイヤーは、すべてのスライスとスライス間メッセージングに対して、直接的または間接的な検証サービスを提供する役割を担っている。AOにはこのコンポーネントがないようですが、ではAOのコンセンサスレイヤーはどのように設計されているのでしょうか？

AOのコンセンサスレイヤーは実際にはArweaveであり、モジュール式に言えば、ArweaveをL1ロールアップとしてArweaveのL2と考えることができ、AOネットワークで生成されたすべてのメッセージのログはArweaveにアップロードされて永久保存されます。Arweaveには、AOネットワークで生成されたすべてのメッセージのログがアップロードされ、永久保存される。では、Arweaveは分散型のストレージ・プラットフォームであり、計算能力はそれほど高くない。ArweaveはAOネットワークにアップロードされたデータをどのように検証しているのだろうか？

答えは、Arweaveは検証しません。AOネットワークは独自の楽観的調停メカニズムを持っており、ArweaveはAOネットワークからのデータを額面通りに受け取ります。各メッセージには、それを実行したCUの署名と、それをソートしたSUの署名が含まれている。紛争が発生した場合、Arweave上の不変のメッセージ記録に依存して、再計算を実行するノードを追加して正しいフォークを作成し、元の誤ったフォークを破棄し、正しいフォークでミスを犯したCUまたはSUの預託金を没収することが可能である。ここで、MUはプロセスから保留中のメッセージを収集してSUに渡す責任を負うだけであり、SUは信頼されておらず、デポジットを必要とせず、没収を伴わないことに注意すること。

AOは、ArweaveをL1とするOptimistic Rollupによく似ていますが、検証チャレンジプロセスがL1ではなく、AOネットワーク自体で行われる点が異なります。

しかし、ここにもまだ問題がある。 すべてのメッセージがArweaveに含まれるのを待ってから確認することは不可能であり、実際、Arweaveの最終決定論が形になるまで30分以上かかる。そのため、AOは、イーサのロールアップがそれ自身のソフトなコンセンサスレイヤーを持つように、それ自身のソフトなコンセンサスレイヤーを持つことになり、ほとんどのトランザクションは、予約される前にL1の確認を待つことはない。

AOのプロセスは、実際に検証の強さを自分で決定します。

メッセージの受信者であるプロセスは、Arweaveの確認を待ってからメッセージを処理するか、ソフトコンセンサス層で確認されてからメッセージを処理するかを決定します。ソフトコンセンサス層でも、プロセスは柔軟な戦略を採用することができ、1つのCUが確認したらメッセージを処理することも、複数のCUが冗長的に確認することもできます。ソフトコンセンサス確認処理においても、プロセスは柔軟な戦略を採用することが可能であり、単一のCUが確認してから処理することも、複数のCUが冗長的に確認してから相互検証を行うことも可能であり、冗長性のレベルもプロセスによって決定される。

実際には、検証の強さはトランザクションの量に関係することが多く、例えば

小規模なトランザクションでは、高速検証ストラテジーを使用し、1つの確認ポイントを処理する

1つの確認ポイントを処理する

1つの確認ポイントを処理する

。align: left;">中金額取引は、特定の金額に応じて冗長性の程度が異なる複数の確認ポイントで処理されます

大口取引は、Arweaveネットワーク上で確認される慎重な確認戦略で処理されます

これはAOが「ホログラフィック・コンセンサス」＋「レジリエントな検証」モデルと呼ぶもので、検証可能性と検証行為を切り離すことで、AOはトランザクションを検証するためのより効率的で効果的な方法を提供することができます。"検証可能性と検証行為を切り離すことで、AOはコンセンサスに対して従来のブロックチェーンとは全く異なるアプローチを取り、メッセージ検証の責任はネットワーク自体ではなく、受信プロセス自体、またはアプリケーション開発者にある。

AOが「極端なシャーディング」によるピボットレスで無限にスケーラブルなモデルを採用できたのは、まさにこのコンセンサスモデルのおかげです。

もちろん、弾力的な検証は、異なるプロセスに対して異なる検証強度をもたらす。これは、複雑な相互運用性において、より長いコールチェーンの個々のリンクの失敗が全体的なトランザクションの失敗やエラーにつながる可能性のある、信頼チェーンの切断につながる可能性がある。実際、AOのテストネットワーク段階では、そのような問題はすでに露呈している。私は、AOはすべての検証タスクについて最低限の強度基準を設定すべきだと思います。

リソースの観点

従来のブロックチェーンシステムでは、リソースは「ブロック空間」として抽象化されています。ブロックスペースは、ノードが提供するストレージ、計算、送信リソースの集合体として理解することができ、オンチェーンブロックによって有機的に結合され、オンチェーンアプリケーションが実行するためのキャリアを提供します。ブロックスペースは有限のリソースであり、従来のブロックチェーンでは、異なるアプリケーションがブロックスペースを奪い合い、その対価を支払う必要があり、ノードはこの支払いから利益を得る。

AOにはブロックの概念がなく、当然「ブロックスペース」の概念もありません。しかし、チェーン上の他のスマートコントラクトと同様に、AO上の各プロセスは実行時にリソースを消費する必要がある。 トランザクションとステートデータを一時的に保存するノードが必要であり、計算タスクを実行するために計算リソースを消費するノードが必要であり、送信するメッセージはMUとSUによってターゲットプロセスに送信される必要がある。

AOでは、ノードはCU（Computation Unit）、MU（Message Unit）、SU（Sorting Unit）の3つに分けられ、CUは計算タスクの中核であり、MUとSUは通信タスクである。プロセスを実行するCUはメッセージに署名し、MUは送信キューからメッセージを取り出してSUに提出する。SUはメッセージに一意のシリアル番号を付与し、Arweaveにアップロードして永久保存する。その後、MUはターゲット・プロセスの受信キューにメッセージを渡し、メッセージ配信は完了する。MUはメッセージのコレクターであり配信者であり、SUはメッセージのシーケンサーでありアップローダーであると理解できる。

ストレージリソースに関しては、AOネットワークのMUは計算に必要な一時的なデータを保存するだけでよく、計算が完了したら廃棄します。Arweaveは水平スケーラブルではありませんが、ストレージ性能の上限は非常に高く、AOネットワークのストレージ要件がArweaveの上限に達することは当面ないでしょう。

私たちは、AOネットワークのコンピュート、トランスポート、ストレージリソースは切り離されており、コンピュートとトランスポートリソースは、Arweaveが提供する統合ストレージリソースを除いて、制限なく水平方向に拡張できることを発見しました。

高性能なCUノードがネットワークに参加すればするほど、ネットワークの計算能力は高くなり、より多くのプロセスをサポートできるようになります。同様に、高性能なMUノードとSUノードがネットワークに参加すればするほど、ネットワークの伝送効率は速くなります。言い換えれば、AOの「ブロックスペース」は継続的に作ることができる。アプリケーションは、オープンマーケットでパブリックなCU、MU、SUノードを購入するか、独自のアプリケーションに対応するために独自のプライベートノードを運用することができる。アプリケーションのビジネスが拡大すれば、Web2アプリケーションがそうであったように、独自のノードを拡張することでパフォーマンスを向上させることは十分に可能である。これは従来のブロックチェーンでは考えられなかったことだ。

リソースの価格設定レベルでは、AOは需要と供給によって柔軟に調整できるため、リソースの供給を需要に対してスケーラブルにすることができる。この規制は非常に応答性が高く、ノードの追加や削除を非常に迅速に行うことができる。イーサを振り返ってみると、リソースの需要が急増した場合、イーサはノードの数を増やしても性能を向上させることができないため、高いガス料金を我慢するしか方法がないことがわかる。

まとめ

以上、シャーディング、モジュール性、「シャーディング」という用語の使い方など、暗号研究者のほとんどが知っている概念について説明してきました。"、"モジュール性"、"ロールアップ"、"ブロックスペース "など、AOの原理とメカニズムに切り込み、以下のことを理解していただきました。破壊的イノベーションによって、AOはどのようにしてほぼ無限のスケーリングを実現できるのか。

さて、冒頭の質問を振り返ってみて、イメージがつかめたでしょうか？

1.PoSでもPoWでもない、AOの言う「ホログラフィック・コンセンサス」とはどのようなコンセンサス・メカニズムなのでしょうか？

AOのコンセンサスメカニズムは、実際にはOp Rollupに近いデザインです。ハードコンセンサスレベルでは、Arweaveに依存し、ソフトコンセンサスレベルでは、各プロセスは、検証の強さと、冗長性計算のために使用するCUノードの数を自分で決めることができます。

2.AOは、ハッシュチェーンやブロックがなくても、どのようにしてデータの不変性を確保するのですか？

ArweaveにアップロードされたDAデータは不変であり、単位時間あたりの処理能力を制限する必要がないAO上のすべての計算と転送に検証可能性を提供するため、ブロックを設定する必要がありません。"データの不変性を保証するために使用される構造であるハッシュチェーンとブロックは、Arweaveチェーンで利用可能です。

3.調整ハブなしで、AOはどのようにしてグローバルな状態の一貫性を確保するのですか？

各プロセスは独立した「スライス」であり、トランザクションと状態を独立して管理します。Arweaveの永続的ストレージは、グローバルな検証可能性と履歴のトレーサビリティを提供し、楽観的なチャレンジメカニズムと組み合わせることで、紛争解決に利用することができます。

4.冗長な計算システムなしで、誰が計算の信頼性を保証するのか？計算がおかしくなったらどうなるのでしょうか？

AOにはグローバルに強制される冗長アルゴリズムはなく、送信される各メッセージの信頼性をどのように検証するかは、各プロセスに任されている。計算ミスがあった場合、楽観的チャレンジという形で検出し、修正することができる。

5.セキュリティを共有することなく、プロセス間の相互運用性をどのように確保できますか？

プロセスは相互運用する各プロセスの認証情報を管理する必要があり、異なるレベルの認証強度を異なるセキュリティレベルのプロセスに適用することができます。複雑なコールチェーンを持つ相互運用の場合、AO は、トラストチェーンの切断に関連する高いエラー修正コストを回避するために、最小限の認証強度要件を持つことができる。