Polkadot(ポルカドット)の完全解説【特徴・仕組み・将来性・注意点】

こんにちは、yodakaです。

こんな悩みを解決する記事を用意しました。

独自のセキュリティアルゴリズムを導入することで、他のチェーンにはない強みを発揮しているPolkadot。

マルチチェーン展開を目指すプロジェクトの中でも頭一つ抜けた展開力を誇ります。

今回は、そんなPolkadotを支える仕組みなどを詳しく解説します。

本記事を読んで、クリプト界隈で生き延びる知恵を身につけていってください。

Polkadotとは何か？

Polkadotとは

セキュリティの高いマルチチェーン接続によって分散型ウェブ３社会の実現を目指す

を目指すプロジェクトで、2020年5月にローンチされました。

テクノロジーの発展に伴って、様々な情報がウェブ上でやり取りされるようになる中で、革新的な進歩の可能性をもたらしたのがブロックチェーンというテクノロジーです。

近年、ビットコインやイーサリアムなどの普及を中心に一気にその認知度を高め、実用性を知らしめてきました。

しかし、多くの人に使われるようになる中で、ブロックチェーンに関する様々な問題が浮き彫りになってきました。

代表的なものとしては

• 利用者が増えるほどに通信速度が遅くなる
• ネットワーク利用の手数料が非常に割高になる
• 他のチェーン間でのやり取り(ブリッジなど)をする際にセキュリティリスクが高まる
• ネットワーク自体のセキュリティの堅牢性が疑問視される
• 特定のネットワーク上で作成したアプリを他のネットワーク上で使うことができない
• 一度ローンチしたプロトコルは容易にシステムの変更やアップグレードができない
• プロトコルの管理権限が一極集中していく

などがあります。

Polkadotは、これらの問題解決に向けた取り組みを行なっているのプロジェクトの一つです。

Polkadotというプロジェクトを理解するには、その構造を以下の３つに分けて考えると良いです。

• 独自のネットワーク構造(リレーチェーン/パラチェーン/ブリッジ)
• セキュリティ規格の共有(Pooled Security)
• 開発者向けのフレームワーク提供(Substrate)

開発・運営チーム

Polkadotの開発・運営を手掛けるのはWeb3 Foundationという企業です。

創業開始は2016年5月。

スイスに拠点を置くWebサービス開発企業で

分散型ウェブを実現するプロジェクトの開発及び開発環境の養成

を目標にしています。

創設者は、元イーサリアムの共同開発者でもあるGavin Wood氏。

My usual annual writeup - just in time... https://t.co/gGe9Gn2ffH

— Gavin Wood (@gavofyork) December 31, 2021

Web3 Foundationは、2018年からWeb3の発展を促進するプロジェクトに対し資金援助も行なっています。

既に1,000件以上の助成金申請を受けていて、そのうちの約400件のプロジェクトに対して助成金の申請を受理しています。

Polkadotを使うメリット

Polkadotを利用することによる主なメリットは以下の３つ。

• 高効率のトランザクション＆高度なセキュリティ
• 様々なトークンを外部ネットワークで使える(ブリッジ)
• 別のチェーンと互換性のあるシステム開発環境
• 競争力のある開発コミュニティ

高効率のトランザクション＆高度なセキュリティ

Polkadotネットワークは

• リレーチェーン(チェーン同士をつなぐ＆セキュリティの担保)
• パラチェーン(独自のロジックで稼働する)
• コレーター(情報の集約と提供)
• バリデーター(情報の検証)

で構成されています。

メインチェーンであるリレーチェーンは

各パラチェーンの相互運用調整とセキュリティの共有

を担当します。

ここでは「Pooled Seculity」というシステムによって

各パラチェーンのセキュリティを一手に引き受ける

仕組みになっているため、各パラチェーンはセキュリティ確保にリソースを割く必要性が削減されます。

パラチェーンでは、トランザクションの並列処理(シャーディング)を行うことで高速かつ負荷の低い通信を実現しています。

様々なトークンを外部ネットワークで使える

Polladotのブリッジプロトコルを介して、外部ネットワークのトークンを別のネットワークで使うことができるようになります。

例えば、本来ビットコインはイーサリアムネットワーク上では使うことができないため、イーサリアムネットワーク上に構築されたゲームで遊ぶ時の支払いなどは基本的にはETHで行うことになります。

しかし、Polkadotのシステムを使えば、その支払いをETHではなくビットコインで行うことが可能になるのです。

別のチェーンと互換性のあるシステム開発環境

Plkadotは「Substrate」というブロックチェーン開発のフレームワークを提供しています。

これにより、システム開発者はゼロからシステム開発を行わなくて済むため、システム開発の手間を省くことができます。

そして「Substrate」は初めからPolkadotに互換性があるため、開発されたアプリ/プロトコルはPolkadotネットワークを介して他のネットワークとの互換性を持つことにもなります。

【開発者向けのガイドはこちらから】

競争力のある開発コミュニティ

Web3 Foundationは、Grantsという助成金プログラムを展開しています。

その効果は、Polladotの開発コミュニティに1,000件以上の助成金申請を集めるほどの規模となっています。

そのうちの400件以上がシステム開発において着実な成果を上げていることが分かります。

独立したクライアントが複数存在していることは、一種の競争原理として作用し、開発者にとって開発の大きなモチベーションになります。

Polkadotの特徴・仕組み

ここでは

• Relay Chain(リレーチェーン)
• Validators(バリデーター)
• Parachain(パラチェーン)
• Collators（コレーター）

という４つの要素を理解することが重要です。

Relay Chain(リレーチェーン)

リレーチェーンは、ネットワーク全体の取りまとめ役です。

リレーチェーンはバリデーターを介して

• パラチェーンの接続
• セキュリティの担保
• パラチェーンから得た情報の保存

を行います。

リレーチェーンのブロック生成時間は6秒です。

あくまで取りまとめ及び仲介役なので、リレーチェーンの上にアプリを構築することはできません。

Validators(バリデーター)

バリデーターの仕事は、データの監査と送受信です。

コレーターとパラチェーンから情報を収集し、それらの正当性を監査します。

バリデーターによって承認された情報は、リレーチェーンに送信されます。

また、リレーチェーンから受け取った情報をバリデーターに送信する役割も担当します。

また、これとは別にバリデーターの動きを監査するフィッシャーという役割が存在します。(後述)

Parachain(パラチェーン)

パラチェーンは、Polkadoptネットワーク上に構築されるネットワーク(ブロックチェーン)です。

Polkadotネットワークの中でもメインとなる部分であり、実質的に、ユーザーが操作するアプリはこのパラチェーン上に構築されたものです。

パラチェーンは独自のプロトコルやトークンを持ち、一つのエコシステムとして機能します。

通常、Polkadotに対応する開発キットであるSubstrateで構成されていて、Polkadotoネットワークを介して他のチェーンとのやりとりができるようになっています。

Polkadotで展開されるプロジェクトは、大抵の場合、このパラチェーン上に構築されているものを指します。

パラチェーンのセキュリティはリレーチェーンから受け取った堅牢なものであり、パラチェーン独自のネットワークを立ち上げた当初から高いレベルのセキュリティが担保されているのが特徴です。

Collators（コレーター）

コレーターは、パラチェーンのトランザクションを収集して、ブロックチェーンに生成に必要な情報のまとまり(ブロック候補)を作成します。

生成されたブロック候補はバリデーターに送信されます。

バリデーターによる検証作業を経た後にリレーチェーンに送信され、そこで初めてPolladotネットワーク全体に共有されるデータとしてリレーチェーンに保存されます。

コレーターの数は必ずしも多ければ良いというものでもなく、パラチェーン自体の規模によって適切な数が変わります。

【より詳しい解説はこちらから】

バリデーターの監査役(FishermanとNominator)

• Fisherman(フィッシャーマン)：バリデーターの動きを監視する。もし、バリデーターに不正な行動が見られたら、別のバリデーターに報告する。誰でもFisherman(フィッシャーマン)の役割を担当することができる。
• Nominator(ノミネーター)：バリデーターを承認する。承認したバリデーターが不正を働くと、そのバリデーターを承認したノミネーターにもペナルティがある。

Polkadotのエコシステム

Polkadotはリレーチェーンを中心に据えて、様々な種類のパラチェーンを展開することでエコシステムを拡大させていく設計になっています。

注目すべきは

• パラチェーンの数(パラチェーンスロット)は100個に限定されている
• パラチェーンスロットはオークションによって徐々に解放されていく

という点です。

エコシステムの拡大をオークション形式にして時間をかけて行うことで

• Polkadotの理念に共感するチームが育つ
• システムのコア開発を分散させて、長期的に機能するエコシステムを作ることができる
• 急激な資金流入によってエコシステムが大きなダメージを受けるのを防ぐ

などのメリットを得ることができます。

ネイティブトークンDOT

Polkadotは「DOT」というネイティブトークンを発行しています。

DOTの役割は主に４つあります。

• ガバナンスへの参加権
• ステーキング報酬の獲得
• パラチェーンスロットの獲得
• ベスティングファンド

ガバナンスへの参加権

DOTの所有者は、プラットフォームのガバナンスに参加する権利が与えられます。

ガバナンスメカニズムでコントロール可能なことは

• ネットワーク料金の決定
• パラチェーンの追加/削除
• Polkadotプラットフォームのアップグレード/修正

などがあります。

ステーキング報酬の獲得

DOTは、Polkadotのコンセンサスメカニズムを促進する役割を果たします。

Polladotネットワークのコンセンサスメカニズムがうまく働くようにDOTの所有者には、積極的なネットワークへの参加が求められます。

ネットワークに参加するためには、DOTをステーキングする必要があります。

ステーキングに必要なDOTは、実行中のアクティビティやDOTがステーキングされる期間、ステーキングされているDOTの総量によって変わります。

パラチェーンスロットの獲得

全部で100個用意されているパラチェーンスロットは、オークション形式で定期的に解放されていきます。

各オークションにて、最も多くのDOTを提供できたユーザーがパラチェーンスロットに接続する権利を獲得できる仕組みになっているため、Polkadotネットワークを使用してエコシステムを立ち上げたいユーザーや企業はDOTを用意する必要があります。

ベスティングファンド

ベスティングファンドとは、

• ガバナンスでの投票
• バリデーターやノミネーターとしてのステーキング

のことです。

プロトコルの運営に関わるために時は、一定量のDOTをプロトコルにロックする必要があります。

Polkadot関連のプロジェクト

KUSAMA

KUSAMAは、Polkadotとほぼ同じコードベースで設計されたブロックチェーンネットワークです。

主にPolkadotでプロジェクトを展開したい開発者向けの実験的な環境として機能します。

実験的な環境とは言え、実際多くのパラチェーンが立ち上がっていて、Polkadotと結びついたエコシステムを形成しています。

There are 21 live layer-1 parachains on @kusamanetwork, @Polkadot's sister network, all sharing security and connected with trustless cross-chain transfers.

Follow the action with this on-chain data tracker of live parachains, chain connections, & tokens: https://t.co/SincSbciIK pic.twitter.com/BHBDRrklWf

— Dan Reecer 🅰️ (@danreecer_) June 24, 2022

Astar

Astarはマルチマルチチェーン向けのスマートコントラクト開発プラットフォームです。

Astarの大きな特徴は、開発者優位のネットワーク設計になっていることです。

システム開発者がAstarネットワーク上にデプロイ (実装)したアプリがユーザーに利用されるほど、開発者の元に多くの報酬が入る仕組みを実装しています。

立ち上がってから比較的新しいプロジェクトの一つですが、大規模な資金調達にも成功していて、今後の大きな成長が期待されています。

SHIDEN

SHIDENはKUSAMAネットワーク上に構築されるAstarの実験用ネットワークのようなものとして機能するプロジェクトです。

EVMおよびWASMスマートコントラクトに対応したアプリ開発ができます。

Astarと同じように、開発者のインセンティブが高いシステム設計が実装されています。

「AstarとSHIDENの関係性」は「PolkadotとKUSAMAの関係」に似ています。

他のプロジェクトとの連携も定期的に発表されています。

1/🌙 @MoonriverNW brings the best of EVM to the #Kusama ecosystem! And so, we're excited to now have $MOVR on @ShidenNetwork!https://t.co/Ej3rUUy9jQ

— Shiden Network (@ShidenNetwork) August 5, 2022

Moonbeam

MoonbeamはPokadotネットワーク上に構築されたイーサリアム互換のスマートコントラクトプラットフォームです。

システム開発者は、イーサリアムの開発言語であるSolidityを使って開発したアプリをMoonbeamのネットワーク上にデプロイ(実装・展開)することができます。

本来、イーサリアムネットワーク上で開発を行なっていた人達を一定数引きつけることに成功していて、大きな規模のエコシステムを形成しつつあります。

今後も大きな成長が期待されるプロジェクトの一つです。

Acala

Acalaは、PolkadotのエコシステムのDeFiハブになることを目指すプロジェクトです。

主にステーブルコイン発行のためのプロトコルとして機能します。

DOT、ACA、LDOT、IcDOTなどのトークンを担保として、米ドルにペッグされたaUSDというコインを発行することができます。

2020年1月ごろから本格的に指導を開始したプロジェクトで、Substrate開発チームの初期メンバーでもあります。

Polkadotを利用する際の注意点やリスク

システム開発がやや玄人向け

他のプロジェクトと比較すると、現時点でPolkadotのSDKはやや難解です。

これは開発者がとっつきにくさを感じることに繋がります。

また、2022年8月にはステーブルコインの発行プロトコルAcalaがミントエラーを起こすなどのトラブルの発生しています。

流動性が少ない

Polkadotの主要プロジェクト(Acala,Moonbeam,Parallel)の合計流動性は1億5千万ドル。(2022年9月)

これは、競合のプロジェクトと比べると、やや少ない数値です。

各プロジェクトは高度に分散しているものの、Polladotというプロジェクト全体でエコシステムを作るわけではないという構造上、流動性の拡大は今後も大きな課題となるでしょう。

バリデーターにインセンティブが収集しやすい

Polkadotのシステムでは、リレーチェーンとパラチェーンをつなぐバリデーターの存在が非常に重要です。

その検証の正当性を保つためにもFishermanやNominatorなどの保険的なシステムを導入していることからも、Polakadotがバリデーターの存在を重く見ていることが分かります。

バリデーターの報酬が高くなるような流れができると、エコシステムの拡大よりもバリデーターとしてのポジションを取ることの方に注意が向く可能性があります。

システムの堅牢性とバリデーターの報酬のバランスを取ることが求められます。

まとめ

最後まで読んでくださってありがとうございます。

本記事の内容が参考になれば幸いです。