前回の記事「ME Networkのモジュラー設計を解き明かす：実行層、決済層、データ可用性層」では、modular blockchainアーキテクチャがブロックチェーンスタックを実行層、決済層、データ可用性層という明確な階層に分解する方法について解説しました。この分離により各コンポーネントが専門性を発揮し、ブロックチェーン全体の性能、柔軟性、スケーラビリティが大幅に向上します。
Execution Layerの定義
execution layerはブロックチェーンの計算エンジンであり、トランザクションの処理とネットワーク状態の更新を担当します。これには、署名検証や残高確認などのトランザクション有効性の検証、オンチェーンロジックの実行、および状態データベースの更新が含まれます。状態変更は、フルノードが台帳のコピーを更新して新しいトークン転送、smart contractの更新、データストレージの変化を反映させることで発生します。
execution layerの文脈でスケーラビリティについて議論する際、単に秒間あたりの取引数（TPS）を増やすことだけではないことを認識することが不可欠です。これには、より広範な概念である計算スループットの増加も含まれます。取引の複雑さが変化するにつれて計算負荷も変化するため、スケーリングにおける課題は、トランザクションを検証するノードのハードウェア要件を劇的に増やすことなく、1 秒あたりに処理できる計算作業量を増やすことにあります。Ethereum のRollup技術である Arbitrum や ZKSync に代表されるexecution layerのスケーリングソリューションは、これらの課題に対処するために、計算負担の一部をオフロードします。
Rollup の理解
Rollups は、{Layer 2} スケーリングソリューションであり、基盤となる {Layer 1} ブロックチェーンのセキュリティ保証を維持しながら、オフチェーンでトランザクションを実行します。メインチェーン（通常は Ethereum）上でブロックスペースを巡る競合を減らすため、Rollups はメインチェーンの外側でトランザクションを処理します。トランザクション実行後、Rollups はトランザクションデータまたは有効性証明のバッチを {Layer 1} チェーンに提出して決済を行います。この手法により、Rollups は {Layer 1} チェーンの最終性とデータ可用性のセキュリティを活用しつつ、高いスループットと低手数料を実現できます。
ZK Rollups と Optimistic Rollups の比較
2 つの主要な Rollup ソリューションがあります。ZK（ゼロ知識）ロールアップとオプティミスティック・ロールアップです。オプティミスティック・ロールアップは、デフォルトですべての取引が有効であると仮定し、潜在的に悪意のあるまたは誤った取引が検出された場合にのみ、不正証明を生成して Layer 1 チェーンに提出します。不正な取引が特定された場合、チェーンはその取引をロールバックし、それを提出した当事者にペナルティを科すことができます。
一方、ZK ロールアップは、オフチェーン計算の正当性を示す暗号化証明（妥当性証明）を生成することで動作します。これらの証明はその後、Layer 1 チェーンに投稿され、取引データ自体を明らかにすることなく、Rollup が取引を正しく実行したことを検証します。ZK ロールアップの最大の利点は、取引検証に必要な時間とリソースを大幅に削減できる能力にあり、これにより高い効率性が実現されます。
ただし、この効率性は、これらの証明を生成する際の複雑さの増加と、より高いハードウェア要件という代償を伴います。
オプティミスティック・ロールアップは特に多用途で、スマートコントラクトへの完全なサポートを提供します。これにより、開発者は既存の分散型アプリケーション（dApps）を Layer 2 に最小限の変更でデプロイでき、複雑で smart contract 依存度の高いワークロードのスケーリングにおいて魅力的な選択肢となります。
現在の技術環境を踏まえ、ME Network はその execution layer としてオプティミスティック・ロールアップの実装を選択しました。
ME Network の Execution Layer 実装
ME Networkのexecution layerは、Optimistic Rollup技術に基づいて構築されています。このアプローチは、すべてのトランザクション検証が誠実であると仮定しますが、参加者が任意のトランザクションに異議を唱えることができるチャレンジ期間を組み込んでいます。指定された期間内に異議が提起されない場合、ブロックが確定し、ME NetworkメインチェーンがRollupチェーンからの出金証明を受け入れてトランザクションを完了します。
期間内に挑戦が提出された場合、どの参加者も不正証明をブロードキャストでき、ネットワークによって検証されます。挑戦が認められた場合、不正なトランザクションは無効化され、状態はロールバックされます。悪意のある行動を防ぐため、ME Network はトランザクションの順序付けを担当するエンティティであるシーケンサーにトークンを担保として預けることを要求しています。sequencer が悪意ある行動をとった場合、その担保は没収され、不正を特定した当事者に報酬として再分配されます。さらに、ME Network は不正証明の検証を促進するためのインセンティブを実装しており、堅牢なネットワークセキュリティを確保しています。
重要な点として、成功した挑戦であっても ME Network メインネットの状態がロールバックされるわけではありません。トランザクションの順序とメインネットの状態には影響がなく、影響を受けるのは Rollup チーン上の特定の状态提出のみです。
execution layerの効率を向上させるため、ME Networkはセキュリティと安定性を維持するためにdecentralized sequencer networkを採用しています。シーケンサーは状態ルート(settlement layer)に公開し、圧縮されたトランザクションデータはdata availability layerに保存されます。計算タスクをRollupへオフロードすることで、ME Networkのメインチェーン（ME Hub）への負荷が軽減され、高いTPSと低ガス料金が実現します。
一方で、ME Hub（settlement layer）もスマートコントラクトをサポートする完全なブロックチェーンです。Rollupの低ガス料金や並列処理の利点を必要としないユーザーは、Ethereum上でコントラクトをデプロイするのと同様に、ME Hub上で直接トランザクションを実行することもできます。ME Networkはsettlement layerのスペースをRollupのために確保するため、リソース集約型アプリケーションのデプロイを推奨していませんが、Rollup技術が完全に実現されるまでの間、settlement layerが一時的に実行業務を引き受けることも可能です。
ME Networkのブロックチェーンにおけるモジュラー設計により、高度に専門化された実行機能が実現され、全体の性能が大幅に向上します。今後は、独自開発の仮想マシン（MVM）と革新的なトランザクションモデルを通じてexecution layerをさらに強化し、高いスループットと複雑なスマートコントラクトの効率的な処理を実現していきます。スケーラブルで高性能なブロックチェーンソリューションへの需要が高まり続ける中、ME Networkはこれらの課題に対応する上で確固たる地位を築いています。
さらに、ME Networkは複数の仮想マシン実行環境（ME Rollup Executor）をサポートしており、EVM互換性とWasmを含みます。Rollupチェーンは、それぞれの具体的なニーズに基づいて最適な環境を選択できます。また、異なるRollupチェーン間では、ME Networkのクロスチェーン通信プロトコルを通じてシームレスな相互運用性を達成し、多様かつ統合されたマルチチェーンエコシステムの形成を促進します。
結論
ロールアップは、ブロックチェーン技術の未来において中核的な役割を果たし、dApps とブロックチェーンネットワーク間の主要なインターフェースとして機能します。ME Networkは、Rollup技術の探求へのコミットメントをオプティミスティック・ロールアップに限定せず、ZK-Rollup技術が成熟するにつれて、関連する実行環境やコンポーネントの統合も計画しています。同時に、大規模言語モデル（LLM）やその他の AI アプリケーションの進展を注視し、開発者とエンドユーザー双方にとって、より知的で使いやすい基盤レイヤーの構築を目指しています。
