最近耳にするTendermint-BFTを活用したCOSMOS(コスモス)とは何か

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最近ちょくちょく耳にする機会が出てきたこのCOSMOSっていうワード。
仮想通貨取引所では扱っていないようですし、若干怪しい感じもしたんですが、大手メディアでも取り上げられることがあるので、その辺の「変なもの」とは違うみたいですね。

今回とりあえず、一体なんなんだっていうことで、中身を調べてみました。

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COSMOSの基本情報

ブロックチェーンネットワーク名:COAMOS(コスモス)
ネイティブトークン:Atom
構成要素:
Tendermint(テンダーミント) Core
IBCプロトコル(Inter-Blockchain Communication Protocol)
開発開始日:2016年9月
運営元:インターチェーン財団(Interchain Foundation:ICF)
公式:cosmos.network
ホワイトペーパー:github.com

通信ソフトウェア「Tendermint」の開発・CEOを務めるJae Kwon(ジェー・クォン)氏が2016年9月に「Blockchain week 2016」で新プロダクトとして発表したものがこの「Cosmos」です。

現在は同氏が役員を務めるインターチェイン財団がこのブロックチェーンを運営しています。

これを使うと「Cosmos」のHubとZoneという機能によって、種類の異なるブロックチェーンの間で情報をやり取りできるようになります。

例えば、イーサリアムのスマートコントラクト機能を持たせたZcashのような匿名取引が可能になったりするそうです。同じく種類の違うトークンを交換できることも可能になるということから、分散型取引所への応用も考えられています。

ここでいうHubとZoneは、わかりやすくいうと以下のような意味でも取れます。

Hub=中央サーバ
Zone=仲介サーバ
IBCプロトコル=情報変換器

つなぐと言っても直接本体の違うブロックチェーン同士をつなぐことはできないので、Zoneと呼ばれる既存のブロックチェーンを模したブロックチェーン同士をIBCプロトコルを使って統一した情報としてやり取りを行います。このやり取りはすべてHubに一度集まって経由します。
また、ZoneはHubにもなります。

CosmosでのこれらはCosmos ZoneとCosmos Hubという呼び方になります。

これはまるでネットワークのように、独立したブロックチェーン同士の情報がやり取りができますが、まずは既存のブロックチェーンをゾーンにつなぐ必要があります。

メリットは以下の通り。

スケーラブル:
今のビットコインのような多数が参加することで処理が遅くなる現象を解決します。
具体的には別のZoneをHub(ハブ)としてつなぐことで、トランザクション許容量を増やします。
分散管理:
ブロックチェーンにある情報(トークン)を別のブロックチェーンに移動させることができることから、分散型の取引所(DEX)として活用できます。
デベロッパフレンドリー:
後述しているTendermintのシステムABCI(Application Blockchain Interface)のおかげで、あらゆるプログラミング言語でブロックチェーンを構築することができます。

このほか、ブロックチェーンはパブリックとプライベート両方に対応でき、秒で数千のトランザクションを処理できるなど。

HubとZone

Hubはそれに繋がれたすべてのZoneを管理する役割があり、それぞれのブロックチェーンにあるトークンも管理します。

最初に構築されたHubは後から説明するTendermintをベースに構成されていますが、必ずしもTendermintである必要はなく、今後それ以外のHubが誕生する可能性があるそうです。

ZoneはそのHubに繋がれた独立したブロックチェーンで、それ自体がHubになることもあります。

なお、現在のCosmosHubでは全体の合意アルゴリズムとして、BFT(ビザンチンフォールトトレラント)を採用しています。

AtomとPhoton

Cosmosハブにおいて、合意形成時の投票、検証権限の委譲などに用いられる専用トークンがAtomです。
その役割では仮想通貨NEOのNEOトークンのような役割を果たすものと思われます。

また、イーサリアムのガスのような役割も果たす者として、Photonという別のトークンもあります。
これはコスモスハブのバリデーターにブロック報酬として与えられます。

このようにCosmos自体は。Atomが主にステーキングに使用され、Photonが主に取引の支払いに使用されるマルチトークンモデルを導入しています。

わざわざ分ける意味は、PoSのコンセンサスアルゴリズムに対して攻撃をしにくくするためと言われています。

IBCプロトコルとは

IBC Packetと呼ばれる統一されたデータに変換するためのプロトコル。

情報を正確に受け渡すという意味ではサイドチェーンにも似ています。
外部のブロックチェーンから送られてきたデータやトークンを、このIBCパケットに変換して別のゾーンに取り入れます。

IBCプロトコルは以下の二つのトランザクション(仕組み)で構成されています。

IBCBlockCommitTx:
ブロックチェーンが最新のブロックハッシュをどのオブザーバにも証明することを可能にします
IBCPacketTx:
ブロックチェーンが、送信者によって送られたパケットであることを任意のオブザーバに証明することを可能にします

Tendermintの基本情報

ソフトウェア名:Tendermint
構成要素:
Tendermint Core
ABCI(Application Blockchain Interface)
公式:tendermint
運営元:All In Bits, Inc.(旧Tendermint)

PoS型のコンセスサスを改造したもので、ブロックチェーン技術の一つ。
単品では機能しないため、何らかのAPI実装が必要になります。
基盤であるTendermint Coreはコンセンサスアルゴリズム(PoS)を実装しています。

Cosmosも、後から説明するEthermintも、このTendermintをベースにしているので、ルールはいずれもこれに準じます。

Tendermintは、ビットコインでいうビットコインコアのように、これ自体がICOをやったり、トークン(仮想通貨)を発行したりはしませんし、基本的には汎用ブロックチェーンエンジンとして、他のアプリケーションの開発に首をつっこむことはないそうです。

また、分散型アプリケーション(Dapp)開発者は、自由にこの技術を公式サイトからダウンロードして使うことができます。

ABCI

このインターフェースによって、種類の違うプログラミング言語でもブロックチェーンアプリケーションをプログラミングできます。

例えばBItcoinのようなシステムを構築するためには、Tendermint Coreによってブロックチェーンの確立をし、ノード間のブロックとトランザクションの共有をして、残りの設計部分はABCIのシンプルなAPIを構築するだけで済みます。

Tendermint-BFTとは

BFT(ビザンチンフォールトトレラント)コンセンサスアルゴリズムの一つ。

ブロック生成者であるバリデーターがラウンドロビン形式(リーダー非固定)で投票を行い、トランザクション検証を行います。
バリデーターでない人「デリゲーター」でもNEMのように委託してブロック報酬とトランザクション報酬を受け取ることができます。

なお、コスモスハブには100人のバリデータがいます。

Ethermintとは

イーサリアムのTendermint版のようなもので、イーサリアムでのスマートコントラクトと同じことを記述、実行することを可能にします。

また、CosmosのHub/Zoneとしても利用できるので、従来のイーサリアムブロックチェーンと比較すると、最大20倍速度でトランザクションを処理でき、最大50倍ほどトランザクション手数料を安く抑えることが可能になるとされています。

また、Ethermintはイーサリアムの「hard spoon(ハードスプーン)」と呼ばれているそうです。

ハードスプーンとは

既存のチェーンからの状態を考慮に入れた新しいチェーン。競争するのではなく、幅広いアクセスを提供する
blog.cosmos.network

最近作られた造語です。

Ethermintを起動するにあたり、オリジナルのEthereumの今までの取引情報を複製、紐付けることで、今までのトークン残高を継承することができるそうです。

ETGate

最初に言った通り、既存のブロックチェーンを繋げるには、まずゾーンに繋げる(ブリッジする)必要があります。

2017年11月24日、ETGateにより、イーサリアムブロックチェーンとTendermintゾーンの間で双方向にトークンをやり取りすることを実現できる技術が発表されました。
参考:cosmos.network/etgate

基本的な仕組みはビットコインのサイドチェーンとして期待されている「Two-way-Pegging」と似たような原理です。

COSMOSの内容まとめ

ただ繋げるだけならすでにサイドチェーンやその他のプロジェクトが進められています。

このTendermint搭載のCOAMOSでは、その繋がった線を整頓してまとめる役割を果たすものではないでしょうか。

そういった意味でも、技術の一つであるHubというのは現実世界にあるHubと似ていますね。

これから先の世の中は、ブロックチェーンの相互通信が主題に上がってくると思います。
ただ単に接続するだけではなく、全体としてどうやってまとめていくかという問題は、将来避けては通れない問題だと思います。


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