軽量ブロックチェーンプロトコルMinaは、イーサリアムの状態爆発時代にどのようにして際立っているのか？

この記事はバビットに掲載され、著者：隔夜の粥。

DeFiが流行し、NFTも流行しています。これにより、イーサリアムやポルカドットなどの新旧のパブリックチェーンが活性化しましたが、何千人ものユーザーが資金を持ってこれらのネットワークに押し寄せると、いくつかの潜在的な問題がより顕著になってきました……

最近、イーサリアムの共同創設者であるVitalik Buterinは、彼が執筆した「イーサリアムの状態データ管理に関する提案」の中で、状態データの爆発問題の深刻な状況を再度強調しました：

"イーサリアムプロトコルが直面している最も長期的かつ未解決の課題の一つは、状態データの規模が絶えず増加することによって引き起こされる問題です。イーサリアムブロックチェーン上の多くの操作（アカウントの作成、コントラクトストレージスロットへの書き込み、新しいアカウントへのETHの送信……）は、イーサリアムに状態内容を追加します（つまり、状態データにデータオブジェクトを追加すること）し、すべてのフルノードは新しいブロックを検証し、新しいブロックを生成するために全量の状態データを保存しなければなりません。"

etherscan.ioの統計データによると、現在最も人気のあるイーサリアムフルノードGETHのストレージデータサイズは671.29 GBに達しており、昨年の同時期にはGETHフルノードは270.59 GBしかありませんでした。技術的な改善がなければ、1年後にはイーサリアムフルノードのストレージデータは簡単に1 TBを超えることができ、すべてのデータを保存するアーカイブノードは10 TBを超える可能性があります。

イーサリアムフルノードの数の歴史データを振り返ると、問題の緊急性をより直感的に感じることができます。現在、イーサリアム全体のフルノード数は11715に回復しており、昨年初めより増加していますが、現在の市場がブルマーケットの段階にあることを考慮すると、状態データの爆発は確かにイーサリアムネットワークの非中央集権的特性と全体的な安全性に悪影響を及ぼしています。

これに対して、Vitalikが言及した解決策には、無状態クライアント、状態の期限切れ（状態のレンタル）、Rollupなどがありますが、これらの解決策はデータの増加速度を遅くすることしかできず、軽量化の目標を達成することはできません。

では、ブロックチェーンが時間の経過とともにユーザーに指数関数的な負担をかけないように、恒常的な体重（データサイズ）を維持する方法はあるのでしょうか？

軽量ブロックチェーンプロトコルMinaとは

旧金山区のブロックチェーンスタートアップO(1) Labsが開発したMinaプロトコル（旧名Codaプロトコル）は、恒常的なサイズ（約22 KB）を実現することを目的とした新しいLayer 1ブロックチェーンであり、迅速にブロックチェーンの状態を検証できることを意味します。これにより、ユーザーはスマートフォンでMinaフルノードを実行できるようになります。これらの非常に驚くべき特性は、先進的な暗号学と再帰的ゼロ知識証明zk-SNARKsを利用して実現されています。

O(1) LabsのCEOであるEvan Shapiroはカーネギーメロン大学を卒業し、同大学のロボットラボでHERBロボットプラットフォームの研究を行っていました。一方、同社のCTOであるIzaak Mecklerは数学者でありコンピュータサイエンティストで、カリフォルニア大学バークレー校を卒業し、暗号学の博士号を取得しています。その前は、Jane Streetのヘッジファンドでソフトウェアエンジニアとして働き、Elmコンパイラなどの多くのオープンソースプロジェクトにソースコードを提供していました。

Minaプロトコルの先進的な理念と優れたチームのおかげで、O(1) Labsは3回の資金調達を行い、合計2940万ドルを達成しました。

その中で、2018年5月のシードラウンドでは350万ドルが調達され、投資家にはMetaStable、Polychain Capital、Electric Capital、Naval Ravikant、Elad Gil、Linda Xie、Fred Ehrsam、Kindred Ventures、SciFi VCなどが含まれています。

2019年4月、O(1) Labsは1500万ドルの資金調達を完了し、投資家にはCoinbase Ventures、Accomplice、Paradigm、General Catalystなどが含まれています。

2020年10月、O(1) Labsはさらに1090万ドルのアジア戦略ラウンドの資金調達を完了し、投資家にはThree Arrows Capital、Bixin Ventures、SNZ、HashKey Capital、Signum Capital、NGC Ventures、Fenbushi Capital、IOSG Venturesなどが含まれています。

三箭資本に詳しい友人は、この機関の投資ポートフォリオの中でMinaがビットコイン、イーサリアム、ポルカドットと並ぶ唯一の4つのパブリックチェーンプロジェクトの一つであることに気づくでしょう。

Minaの公式な言葉によれば、これはブロックチェーンのアクセス可能性の新時代を開くかもしれません。強力な非中央集権ネットワークとオープンなプログラム可能な通貨を持つMinaは、より効率的で公平なWeb 3.0を推進し、誰もが簡単に参加、構築、取引、発展できることを期待しています。

Minaプロトコルのシンプルなブロックチェーン設計

全体として、Minaプロトコルの核心はzk-SNARKの使用にあります。これは、計算が正しく実行されたことを証明するための偽造不可能な証明書として機能し、全体の計算を証明する必要がありません。これにより、ブロックのサイズを単一のSNARK（約1kB）に縮小し、複数のSNARKを圧縮して1つのSNARKを作成することができます。この特性を利用して、SNARKは任意の計算を検証するために使用できます。この方法を再帰的SNARKと呼びます。

これらのSNARK証明書を再帰的な構造でリンクさせ、ブロックチェーンが約22 KB（SNARK + 尾部Merkleパス）の恒常的なサイズを維持できるようにします。

明らかに、この操作は非常に非常に高価です。この問題を解決するために、Minaプロトコルは「楕円曲線のサイクル」技術、「並列スキャン状態」、「インセンティブSNARK証明者」などのさまざまな最適化技術を採用し、関連コストを削減することを目的としています。

2月2日、Minaプロトコルの公式はそのTestworldテストネットの参加者が3500人を超え、参加者は100以上の国から来ていることを発表しました。これはMinaプロトコルの設計が確かに一定の魅力を持っていることを証明しています。

多くの人は、Minaの設計がこれほど素晴らしいので、イーサリアムがこのような解決策を採用する可能性があるのかどうかを心配するでしょう。

これに対して、Evan Shapiroの答えは次のとおりです：

"イーサリアムがMinaのような解決策を使用する可能性は低いと思います。なぜなら、これは全く異なるプロトコルであり、その動作原理も完全に異なり、ゼロ知識証明を効果的に実現するための多くの暗号原語、ハッシュ関数、公鍵暗号学などの異なる選択肢があるからです。
さらに、私たちの技術プロトコルもゼロ知識の原理に基づいており、これらを変更する場合、非常に大きな変更が必要です。したがって、イーサリアムは私たちのような軽量ノードのダウンロード方式でゼロ知識証明のスケーリングソリューションを実現することはないと思います。もしゼロ知識証明を採用する場合、イーサリアムはおそらく上位レイヤーでそれを採用するでしょう。"

Minaのメインネット候補版（RC）は今月16日にリリースされる予定で、すべてが順調に進めば、この候補版（RC）がMinaのメインネットとなります。これには、すべてのブロックプロデューサー、snarkプロデューサー、ノードオペレーターがこの日にネットワークを起動する準備を整える必要があります。RCが成功裏にメインネットになると、そのネットワーク上で発生するすべてのブロック報酬、SNARK手数料、アカウント残高、取引などがメインネットの一部となります。

Minaプロトコルの経済モデル

投資家にとって、プロジェクトの経済モデルは間違いなく最も注目すべき点です。Minaプロトコルの公式に発表された紹介によれば、Minaプロトコルのネイティブトークンの供給は無制限であり、すべてのトークン保有者はその対応する割合のインフレーションを受け取るためにステーキングまたは委任することができます。以下は、このプロジェクトに関連するいくつかの重要なパラメータです：

1. メインネットの開始時に最大10億のMINAトークンが配布されます（将来のブロック報酬を除く）。これらのトークンは8年以内に完全に解除されます；
2. メインネットの最初の年には、ロック機能を持つアカウントがブロック報酬を受け取ります。目標は年間インフレーション率を12％に設定することです。インフレーション率は時間の経過とともに低下し、最終的には安定状態で7％に達します；
3. メインネットの最初の15ヶ月間、ロックされていないアカウントはロックされたアカウントが得るブロック報酬の2倍を受け取ります。これは、ネットワークに新しく参加する参加者やロック解除されたトークン保有者がエコシステムに忠実であることを奨励します。