Cryptoeconomics Lab提案のPlasma Chamberは、DAppsの性能、コスト、検証の課題を解決するか

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ブロックチェーン技術に関心を持つ人々の間で、スケーリング(性能向上)は特別な話題だ。福岡のスタートアップ企業であるCryptoeconomics Labが開発を進める「Plasma Chamber」は、この分野でも特に先端的な取り組みといえる(発表資料)。短く説明すると、Plasma ChamberとはDApps(ブロックチェーン上の分散アプリケーション)を、高性能、低コスト、高セキュリティ、非中央集権で開発、実行するフレームワークだ。Cryptoeconomics Lab CTOの落合渉悟氏の「未来は非中央集権の方向にある」との信念から生まれたプロダクトである。

Plasma Chamberは、オープンソースソフトウェアとして公開しており(GitHub)、現在α版リリースに向けて開発を進めている段階だ。汎用の開発フレームワークであり、例えば「DEX(分散型取引所)やゲームのプラットフォームに向いている」と同社は説明する。ただし、デジタル資産をブロックチェーン上で交換するサービスを日本向けにリリースすると日本の仮想通貨規制に抵触するリスクがあることから、同社が自社サービスを作る予定は当面はない。

同社はすでにPlasma技術のマネタイズを進めている。海外からのPlasma開発関連の受託が多いそうだ。Plasma Chamberは、そのような同社のPlasmaベースの開発経験から生まれたアイデアの1つだ。Plasmaに取り組むプレイヤーは同社だけではない。タイに本拠地を置くOmise(関連記事)はPlasma技術を活用したサービスを開発中である。またGunosyとAnyPayが設立したLayerX(関連記事)もPlasmaへの取り組みを進めている。

Ethereumの混雑とDAppsの安全性という2大課題を解決

Ethereum(イーサリアム)は、特定の統治主体を持たないパブリックブロックチェーンに汎用プログラム実行環境を搭載する「ワールドコンピュータ」のアイデアを実現したものだ。今ではBitcoinに次ぐ人気を持つブロックチェーンとなっている。Ethereum上のアプリケーションを、スマートコントラクトと呼んだりDAppsと呼んだりする。

Plasma Chamberは、このEthereumが抱える課題を解決するべく登場した取り組みだ。解くべき課題は大きく2つに分類できる。1番目の大きな課題は処理性能と実行コスト。2番目の大きな課題はDAppsの安全性と検証だ。

DAppsの開発は活発で、例えばERC721 NFT(非代替トークン)を用いた「猫あつめ」ゲームCryptoKittiesは大きな話題になった。EthereumのDAppsの種類は2018年10月現在で2000種類を越える(State of the DAPPS による。なおグラフの数字はDApps全体の統計だが、現時点で96%がEthereum上のDAppsである)。

DApps数の推移

ところがEthereumブロックチェーン上でICO(Initial Coin Offering)やゲームが盛んになった結果として、2017年末頃からEthereumは慢性的に混雑するようになった(グラフは、過去2年の1日あたりトランザクション数の推移を示している)。EthereumのDAppsの運営会社は、混雑とその結果として引き起こされた手数料高騰に悩まされている。Ethereumメインチェーンではなく、Ethereumの技術で独自に立ち上げた専用ブロックチェーンでサービスを展開する企業も出てきた。今やスケーリング(性能向上)はEthereumが急いで解決すべき課題として立ちはだかっている。

Ethereum混雑状況

Plasmaは、Ethereumのスケーリング手法の1つとして2017年8月に提案された技術だ(Cryptoeconomics Labによるホワイトペーパー日本語訳 がある)。Ethereumのパブリックブロックチェーンを「親チェーン」と見なし、親に結びついた「子チェーン」を立ち上げる。親チェーン(Ethereum)とは異なり、Plasmaの子チェーンは好きなように設計できる。より高速にしてもいいし、アプリケーションの事情に対応した独自機能を追加してもいいし、機能を削ってもいい。しかも子チェーンの数はいくらでも増やすことができる。これにより性能の上限はなくなり、アプリケーション固有の事情にうまく対応できるようになると考えられている。これがPlasmaに熱い視線が集まる理由だ。

Plasmaは「不正を許さないインセンティブ設計」が中核機能

現状のPlasmaは完成したひとつの技術という訳ではない。設計上のトレードオフの選び方により、複数のPlasma派生技術の提案が並立している。実現の容易さ、アプリケーション開発の難易度、セキュリティ、非中央集権の度合い、このあたりに違いがある。

Plasmaと呼ばれる技術群の共通点は何かというと、利用者がPlasmaの子チェーンを監視し、不正を検出した場合には子チェーンに預けたデジタル資産を親チェーンに待避(exit)できる仕組みだ。不正監視と待避の機能がPlasmaの中核部分となる──こういう説明に違和感を持つ人もいるかもしれないが、Bitcoinがそうであるように「不正を働く気をなくさせる」ようなインセンティブ設計を組み込むことが、統治主体がない非中央集権パブリックブロックチェーンをワークさせる上で最も重要となる。この性質を指して、Cryptoeconomics Lab CTOの落合氏は「Plasmaとはプライベートチェーンに非中央集権性を注入する技術だ」と表現する。

Plasma Chamberは非中央集権にこだわる

Plasma概念図

複数のPlasma技術群が競い合う状況の中に、新たに投げ込まれたアイデアがPlasma Chamberだが、その特徴は次のようになる。

(1) 非中央集権(トラストレス。運用主体を信頼せずにデジタル資産を預けられる)
(2) Plasma Cashベースでセキュリティに優れる
(3)開発と検証が他の手法に比べて容易(静的解析可能な有限状態機械)
(4) 低コスト(Ethereumメインチェーンとの同期タイミングを長めに取ることができ、利用手数料を低く抑えることができる)
(5) 性能(Plasmaチェーンは高性能に設計できる)

ここで注釈を加えると、ブロックチェーンのスケーリングでは非中央集権性を犠牲にする──つまり特定少数の運営者を信用する必要があるアプローチも多い。例えばDAppsプラットフォームとして実績を作りつつあるEOSやCosmos/Tendermintなどがこのアプローチの代表例だ。その中で、Plasma Chamberは非中央集権にこだわり、特定少数の運営者への信頼を前提としないアプローチでスケーリングを図る仕組みだ。

もう1点の注釈だが、Plasma Cashとは、非中央集権性とセキュリティと利便性を追求したPlasmaの派生技術である。Plasmaの運用にはオペレーター不正検出が欠かせないが、ここの負担を減らすために監視対象を「分岐が発生しないコイン取引履歴」に限定し、処理を軽量化し、資産保全対応の自動化やライトクライアントの負担減を実現した。子チェーンの利用者が、全トランザクションをリアルタイムにすべてダウンロードする必要がなく、モバイル環境から週に1回接続する利用状況でも資産を守ることができる点が特徴となる。Plasma ChamberはこのようなPlasma Cashの性質を引き継いだ技術ということになる。

Plasma Chamberの設計思想は、EthereumとPlasmaの設計思想を引き継ぎながら多くの課題を同時に解決する意欲的なものといえる。ただし、見方によっては弱点となりそうな部分もある。Plasma Chamberの開発実行環境は、Ethereum開発者にとって馴染みがあるSolidity言語およびEVM(Ethereum Virtual Machine)ではない。ただし、それには合理的な理由がある。

Plasma Chamberの開発手法は、独自のDSL(ドメイン特化言語)を用いて、親チェーン向けと子チェーン向けのそれぞれの有限状態機械を生成するというものだ。α版の段階ではDSLとしてPrologベースのプログラミング言語を利用する。今後、言語の種類は増える可能性があるが、関数型言語のように厳密な検証が可能な開発言語が採用される方向だ。

落合氏は「DAppsといえばSolidityという発想は、そろそろ古くなるかもしれない」と語る。パブリックブロックチェーン分野では、純粋関数型言語を用いて検証を重視するTezosのようなアプローチも登場している。Plasma Chamberも、検証が容易なようにプログラミング言語やフレームワークを設計している。このような手法がDApps開発の主流になる可能性も大いにあるという訳だ。

ここで注釈を加えると、DApps(あるいはスマートコントラクト)の開発では「バグや脆弱性がない」ことを検証するプロセスが欠かせない。DAppsでは、ささいなバグや脆弱性を見落とすことが重大な結果に結びつくからだ。Ethereumのコミュニティは、DAppsの脆弱性を突かれて巨額のデジタル資産が奪われたThe DAO事件や、デジタル資産が事実上消えてしまったParityウォレット凍結事件という苦い教訓を共有している。Quantstampのように検証を専業とするスタートアップ企業が登場している。つまり、Plasma Chamberのような検証が容易な開発フレームワークには大きな可能性がある。

以上、Plasma Chamberとは何なのかを説明してきた訳だが、パブリックブロックチェーンという最先端の技術分野の中で、Plasma Chamberはどれだけ遠くを見た技術なのか、それが日本の福岡のスタートアップから登場したことがどれだけ挑戦的なのか──そこが少しでも伝わるとうれしい。これは、必ず勝ち残る保証はないが、勝ち残った場合には世界を変えてしまうかもしれない種類の取り組みだ。たとえ話をすると、1990年代にフィンランドの大学生がフリーなUNIX互換カーネルを作り始めたとき、それが世界中のクラウドを支えるITインフラ(つまりLinuxのことだ)に成長すると考えた人は誰もいなかった。PlasmaをターゲットとしたDAppsフレームワークは、ひょっとすると同じくらい挑戦的なテーマなのかもしれないのだ。