ブロックチェーンの世界は、ビットコインのような「最も単純な」プロトコルを見ても混乱する場所になる可能性があります。 イーサリアムのような新しいプロトコルや、第1世代と第2世代が教えてくれたことを取り入れ、新しいアイデアやコンセプトで構築しようとする新しいプロトコルに移行すると、事態はかなり複雑になります。

ブロックチェーン技術の開発と使用へのアプローチ方法に革命をもたらすことを目指しているそのようなプロジェクトの1つがTendermintです。

Tendermintは、敵対的な状況下で分散ネットワーク内のイベントを注文するのに役立つ新しいプロトコルです。 ビザンチンフォールトトレラント(BFT)コンセンサスアルゴリズムまたはアトミックブロードキャストとしてより一般的に知られているこの問題は、ビットコインやイーサリアムなどのブロックチェーンベースのデジタル通貨の広範な成功により、近年大きな注目を集めています。

この2つの通貨は、中央集権的な機関を持たない公共の場でこのようなネットワークを管理するという問題をうまく解決し、現在分散型パブリックブロックチェーンと呼ばれるものを生み出しました。 Tendermintは、このテーマに関する古典的な学術研究を近代化し、ノード間のピアツーピアゴシッププロトコルに依存することでBFTアルゴリズムの設計を簡素化します。

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Tendermintは、メディエーターであり、自称「ブロックチェーンのインターネット」として機能するブロックチェーンプラットフォームである Cosmosとのスタックに存在します。このプラットフォームは、ほんの数日前にブロックチェーンを立ち上げ、Cosmos/Tendermintエコシステムの実用的な存在を開始しました。 エコシステム全体はイーサリアムと同様に動作しますが、よりモジュール化され、柔軟性があり、開発が容易である点が異なります。

Cosmos SDKはエコシステムのアプリケーション層(イーサリアムのEVMに類似)として機能し、Tendermintはコンセンサス層(BFT耐性のあるプルーフオブステークコンセンサスアルゴリズム)とネットワーク層(Tendermint Core)の両方を表します。

Tendermint Coreスタックで結合されたコンセンサスアルゴリズム+P2Pネットワークプロトコルは、Application Blockchain Interface(ABCI)と呼ばれるエコシステムの別の要素を介してCosmos SDKに接続されています。

Cosmos SDKはABCIの基本的な実装であり、エコシステムのモジュール化された部分を表しています。これは、開発者がカスタム機能で取得および強化できる必要最低限のアプリケーション層です。 これにより、既存のブロックチェーンは、エコシステムに接続し、相互にメッセージと価値を交換できるTendermintベースのアプリケーションを構築できます。

これが、TendermintとCosmosが「ブロックチェーンのインターネット」という名称を使用する理由です。システム全体が、異なるブロックチェーン間の相互運用性を可能にするハブになることを望んでいます。

このプロジェクトの背後にいるカリフォルニアの営利企業(Tendermintとも呼ばれる)は、上記の3つの主要な要素を分離し、Tendermintスタックの下のネットワーキング/コンセンサスレイヤーを接続しました。

これは、何かを変更したいときにエコシステム全体の開発を行うことなく、テクノロジーのコンポーネントを使いやすく、修正しやすくするために行われます。 メイン開発者のJae Kwonは、Ethan Buchmanとして、理解しやすく、実装しやすく、開発しやすいものを作りたいと考えており、Tendermintは彼らの努力の最終結果です。

⚡️ Tendermintが登場する前は、ブロックチェーンを構築するには、3つのレイヤー(ネットワーキング、コンセンサス、アプリケーション)をすべてゼロから構築する必要がありました。 イーサリアムは、誰でもスマートコントラクトの形でカスタムロジックを展開できる仮想マシンブロックチェーンを提供することで、これを簡素化しました。 残る問題は、ブロックチェーン自体の開発です。 Tendermintは、開発者がアプリケーション層について心配するだけで済むため、プロセスを大幅に簡素化します。

ネットワーキングとコンセンサスレイヤーは、Tendermint Coreエンジンを通じてすでに提供されています。ABCIを任意のプログラミング言語に適合させ、独自のアプリケーションを開発し、Tendermintの機能を使い始めるだけです。

Tendermintチームは、イーサリアムのコードベースを取得し、PoWを取り除き、最終結果をTendermint Coreの上に差し込むことで、このようなことをしました。 これにより、プルーフ・オブ・ステーク機能を持つイーサリアムのようなプロトコルであるEthermintが作成されました。 既存のイーサリアムツール(Truffle、 Metamaskなど)はすべてEthermintと互換性があり、追加の作業なしでスマートコントラクトをそこに移植できます。

まだ言及していませんが、ブロックチェーンの相互運用性にとって非常に重要な重要な要素の1つは、 ブロックチェーン間通信プロトコル (IBC)です。 IBCは、異種チェーンが互いに価値とデータを転送することを可能にし、最終的には、異なるアプリケーションとバリデーターセットを持つブロックチェーン間の相互運用性を解き放ちます。

将来の何百、何千というブロックチェーンに付随するスケーラビリティの問題を回避するために、Cosmosは、ハブとゾーンの2つのクラスのブロックチェーンを備えたモジュラーアーキテクチャを提案しています。

ゾーンは通常の異種ブロックチェーンであり、ハブはゾーンをつなぐために特別に設計されたブロックチェーンです。 ゾーンがハブとのIBC接続を作成すると、自動的にアクセスできるようになります(つまり、 send to and receive from)に接続されている他のすべてのゾーン。 その結果、各ゾーンは、限られた数のハブとの限られた数の接続を確立するだけで済みます。

ハブは、ゾーン間の二重支出も防止します。 つまり、ゾーンがハブからトークンを受け取ると、このトークンのオリジン・ゾーンとハブを信頼するだけで済みます。 最初のハブ(Cosmos Hub)は、数日前に すでに立ち上げ られています。 一部のチェーンは、Tendermintと完全に互換性があるわけではありません。開発者は、この問題に対処するために、いわゆる ペグゾーン を想定していました。

Tendermintの暗号自体はそれほど高度ではなく、ECDSA署名はエコシステムで最も「エキゾチックな」技術です。 BLS署名アグリゲーション、ゼロ知識証明、リストレットアカウントは、最近のローンチ後のライブストリームで言及されましたが、それらのどれもまだ地平線上にはないようです。

このテクノロジーは、パブリックチェーンとプライベートチェーンの両方の作成に使用でき、前者はPoSを介して動作し、後者は許可されたノードを介して動作します。どちらのシステムもBFTになります。 Tendermint Coreのブロックは1秒のブロック時間を持つことができ、即座に最終的なものと見なされます。そうでなければ、ネットワークが33%の攻撃を受けていると考えて間違いないでしょう(バリデータの3分の1以上が悪意のあるものです)。

悪意のあるノードとビザンチンフォールトトレランス

ブロックチェーンは、ビザンチンフォールトトレラント、つまり、誤った状態やメッセージをネットワークに伝達し、コンセンサスを危険にさらす潜在的に悪意のあるノードを許容できる必要があります。 ビザンチンフォールトトレラントシステムに関する科学は、学界ではあまり人気がなかったため、ほとんどありませんでした。

行われた研究は、最大7ノードの小さなサンプルサイズのネットワークに焦点を当てていました。Tendermintの開発者は、より高いレベルで拡張できるものを求めていました。 ビットコインが何千もの独立したノードをサポートできるシステムを導入したときでさえ、システムには単一の管理ドメインがあり、そのスケーラビリティが大幅に制限されていました。

クォン氏と彼のパートナーは、プルーフ・オブ・ステーク(PoS)を基盤となるセキュリティメカニズムとして、パーミッションレスな設定で数百のノードに拡張できるBFTプロトコルを思い描いていました。 彼らは、コンセンサス形成と「ゴシップ」に使用されるTendermint Coreと、アプリケーション層として機能するCosmos SDKという、すでに名付けた2つの重要な要素を持つBFTベースのシステムを考案しました。

彼らのBFTプルーフ・オブ・ステーク・アルゴリズムは、部分的に同期されたネットワークモデルを使用することでビザンチン将軍問題を克服し、ブロックに投票するバリデーターが同時に行動する必要がないことを意味します。 このシステムのブロックは、スケジュールに従って投票されることはなく、サイズも決定されていません。

⚡️ 「完全同期」と見なされるビットコインでは、ノードがトランザクションを探し、収集し、検証し、ブロックに追加する必要がある10分の時間枠が設定されています。 イーサリアムでは、この時間枠はわずか15秒です。 これは、同期が壊れるまでは、すべてうまくいっています。一部のノードがオフラインになり、レイテンシーの問題が発生する可能性があり、その場合、チェーンが停止するか、フォークされる可能性があります。

Tendermintは、より中央集権的なモデルの実装を目指しており、非同期方式で動作するノードのために、これらのタイミング制限を拒否します。

このプロトコルはより非同期で、各ラウンドに所定の期間がかかるのではなく、ノードの2/3以上がコンセンサスに達した後にラウンドの各ステップが進行します。 この同期の欠如は部分的であり、プロジェクトでは「弱く非同期」と呼んでいます。 バリデーターはよく知られており、互いにコミュニケーションを取り、作業を調整し、ネットワークのコンセンサスが常に得られるようにすることができます。 これらすべては、彼らのネットワークが実際には決してフォークしないことを意味します。

Tendermintは、このプロセスの集中化に伴う潜在的な問題をわずかに軽減するために、バリデーターにブロックを提案する権利を定期的に再割り当てしています。 ブロックが提案された後、バリデーターは複数ラウンドの決定論的プロセスで投票します。

これを拡張するには、プロトコルの世界には非決定論的および決定論的なものがあることを認識する必要があります。 非決定論的プロトコルは、完全に非同期システムで見られるプロトコルです。 純粋に非同期の場合のコンセンサスは、ランダムなオラクルに依存する可能性があり、すべての通信で信頼性の高いブロードキャストに依存するため、一般にメッセージの複雑さのオーバーヘッドが高くなります。

Tendermintは、決定論的なルートを進むことで、この高いオーバーヘッドを回避します。実際にはランダムなものではなく、定義された数学関数によって行われるため、プロトコルが決定を下すことが保証されているという予測を行うことができます。

Tendermintでは、バリデーターは決定論的な重み付けラウンドロビン形式の助けを借りてローテーションされます。 バリデーターのステークが多ければ多いほど、リーダーに選出される回数が増える可能性があります。 現在、プロトコルのバリデーターは100人に制限されていますが、チームは必要に応じてバリデーターを追加することを検討する可能性があります。 これにより、システムは非同期環境では安全であり、弱い同期環境では活発になります。 全体として、コンセンサスメカニズムは、コンセンサスの安全性と即時のファイナリティのために、ある程度の活性を犠牲にしています。

すべてを理解する...

テンダーミントは興味深い概念ですが、紙の上では実際よりも複雑に見え、聞こえるかもしれません。 基本的には相互運用性の EOS であり、イーサリアムやそのクローンプロジェクトのホスト全体と多くの類似点があります。 Tendermintの主な目標は、ブロックチェーンの相互運用性の問題に取り組むことであり、その市場では強い反対に直面しています。 Ark、ICON、Polkadot、AIONなどのプロジェクトはすべて同じ目標を念頭に置いているため、誰がトップに立つかはまだわかりません。

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