アプリケーション特化型ブロックチェーン(アプリチェーン)とは?

appchainとは

アプリケーション固有のブロックチェーン、すなわちappchainとは、パブリックブロックチェーンが複数のアプリを扱うために設計されているのに対し、1つの特定のアプリケーションのみを動作させるために設計されたブロックチェーンのことである。 appchainはweb3開発者に対し、アプリの経済構造、ガバナンス構造、コンセンサスアルゴリズムに関するより大きな自由度を与える。appchainは既存のLayer 1（L1）ブロックチェーンの上で動作し、そのセキュリティとガス代を活用する。appchainは既存のLayer 1ブロックチェーン構造を改善することで、開発者により大きな自由を与える。

カスタマイズ性に加えて、appchainは開発者により大きな所有権とパフォーマンスをもたらす。ステークホルダーは、必要に応じてチェーンへの更新や変更を行う自由を持つ。appchainはまた、計算やストレージを奪い合う他のアプリが存在しないため、提供するアプリのパフォーマンスも向上させる。

appchain vs. L1

Layer 1ブロックチェーンとは、EthereumやSolanaのような、web3アプリが動作するメインのブロックチェーンである。appchainはL1ブロックチェーンとは異なり、1つの特定のアプリのために動作する。L1ブロックチェーンとappchainは異なるものだが、appchainはそれでも自身の基盤となるL1ブロックチェーンのバリデータを利用する。

パブリックのLayer 1ブロックチェーンと比較したappchain利用のメリットとトレードオフについては、この記事の後半で詳しく見ていく。

appchain vs. L2

Layer 2ブロックチェーン（L2）は、Ethereumのような Layer 1ブロックチェーンのためのスケーリングソリューションであり、メインのブロックチェーンの一部のタスクを別のブロックチェーンが処理する。例えば、OptimismやArbitrumのようなL2は、トランザクションを実行し、optimistic rollupを通じてfraud proofを提出することで、Ethereumの決済レイヤーを引き続き活用している。

appchainはL2とは異なり、1つのアプリのためにのみ動作する。L2は一度に多くの異なるアプリのために動作可能であり、動作元のL1ブロックチェーンに対する汎用的なスケーリングソリューションである。

appchain vs. サイドチェーン

サイドチェーンとは、Layer 1ブロックチェーンと互換性を持つが、セキュリティについてはL1ブロックチェーンを使用しないブロックチェーンである。サイドチェーンはL2とは異なり、メインのブロックチェーンにトランザクションを投稿しない。代わりにサイドチェーンは独自のセキュリティプロトコルで動作する。サイドチェーンは双方向ブリッジを通じてメインのブロックチェーンに接続される。

appchainとサイドチェーンの主な違いは、appchainがアプリ固有であるという点である。つまり、appchainは1つの特定のアプリのためにのみ動作する。一方でサイドチェーンは、あらゆる種類のトランザクションや資産交換を実行する。

Polygonは、Polygon Edgeと呼ばれるappchainソリューションを提供するEthereumのサイドチェーンである。

appchain vs. subgraph

Subgraphは、ブロックチェーンデータのインデックス作成とクエリを行うThe Graphプロトコルの一部である。Subgraphは、どのデータがThe Graphによってインデックス化されるか、そしてそれがどのように保存されるかを決定する。Subgraphはオープンなapiであり、誰でもデータにアクセスできる。

Subgraphには3つの構成要素がある:

1. Manifest - subgraphによってインデックス化されるスマートコントラクトについての説明と情報を提供する
2. Schema - subgraphによってどのデータが保存されるかを定義する
3. Mappings - イベントデータを処理しブロックチェーンを更新する、AssemblyScriptで書かれたコード

appchainとThe Graphはどちらもアプリ構築に使用できるが、appchainは開発者に独自のブロックチェーンを作成する能力を提供する点でsubgraphとは異なる。Subgraphは単に、ブロックチェーンデータをより良く説明・整理するためのものである。

appchainのメリットとトレードオフ

appchain上での構築は、L1、Layer 2、サイドチェーン上での構築にはない独自の利点をもたらす。前述の通り、appchainはメインブロックチェーンのセキュリティを活用しつつ、開発者にカスタマイズ性、パフォーマンス上の利点、そしてより大きな所有権を提供する。

パブリックブロックチェーン上で直接アプリを開発すると、そのアプリは計算やストレージを巡って他のアプリと競合しなければならない。これによりアプリのパフォーマンスは低下し、また開発者がコンセンサスプロトコルを制御していないため、アプリの更新や変更のプロセスが長くなる可能性がある。

とはいえ、L1上での開発にも利点はある。特に初心者にとっては、L1チェーン上でアプリを開発するためのリソースやツールがはるかに多く利用可能であり、L1はサポートが手厚く、L1はより大きな開発者エコシステムを持ち、互換性のあるブロックチェーンへのコードの移植も容易な場合が多い。

L2の登場により、アプリ開発者は、より低いガス代とより高いスループットをセキュリティを犠牲にすることなく提供するLayer 2ソリューション上で動かすためにコードベースを大幅にリファクタリングすることなく、よりスケーラブルなインフラストラクチャにアクセスできるようになった。

appchainはどう動作するか

appchainはメインのブロックチェーンとほぼ同様に動作するが、appchainはアプリ固有である点が異なる。appchainは既存のブロックチェーンの上に構築される。ただし、使用するブロックチェーンによってappchainの動作は多少異なる。どのブロックチェーンを自分のappchainの構築先として選ぶかについては、後ほど扱う。

appchainは独自のトークンを、バリデータのステーキング用、あるいはアプリ内の何かの所有権として使用する。アプリ内のトークンは、アプリ内通貨として、アプリ内所有権のトークンとして、あるいは投票システムとしても利用できる。

appchainは、特定のappchainのためにバリデーションを行うことを選んだメインブロックチェーンのバリデータを利用する。appchainは独自のトークンを持ち、バリデータはappchainのトークンを使ってステークする。これにより、appchainは他のアプリとトランザクション容量を競合しない。

どのブロックチェーンがappchainを使用しているか

一部のブロックチェーンは、開発者にappchainを構築する能力を提供している。このセクションでは、appchain開発向けの人気ブロックチェーンのいくつかの特徴を見ていく。対象は以下の通り:

1. Polkadot Parachains
2. Cosmos Zones
3. Avalanche Subnets
4. Polygon Supernets

Polkadot parachain

Polkadotは、parachainと呼ばれるEVM互換のL1ブロックチェーンのネットワークであり、それぞれがRelay Chainと呼ばれる中央のブロックチェーンに接続されている。Relay ChainはLayer 0のブロックチェーンであり、parachainからのすべてのトランザクションを検証する。

Relay Chainは、バリデータがPolkadotのネイティブトークンであるDOTをステークするProof-of-Stakeコンセンサスメカニズムを使用する。バリデータのグループはそれぞれ特定のparachainを担当し、Relay Chainおよび自身の担当parachainのノードとして機能するcollatorによってノミネートおよびサポートされる。

parachainは特定のアプリやプロジェクトの運用に使用できる。現在、Polkadotネットワークは最大100個のparachainに対応している。開発者は、参加者がparachainを受け取るべきだと考えるプロジェクトに入札を行うオークションプロセスを通じてparachainを取得できる。parachainはその後、開発者に2年間リースされる。parachainはまた、PolkadotネットワークをEthereumのような外部のL1ブロックチェーンに接続するブリッジとしても機能できる。

parachainは、この記事の前半で説明したappchainのあらゆる利点、すなわちアプリの経済構造やガバナンス構造を決定する自由を開発者に提供する。parachainは独自のネイティブトークンの使用もサポートしている。

しかし、Polkadot Parachainにはいくつかの欠点もある。

1つの欠点は、Polkadotが最大100個のparachainしかサポートしていないため、その利用がオークションプロセスで成功した開発者のみに限られ、Polkadotのアクセス性が低くなっている点である。

Polkadotは、Parathreadsを使用してキャパシティを増やそうとしている。ParathreadsはParachainとは経済構造の点で異なり、開発者はブロックごとに料金を支払う必要がある。Polkadotは最大10,000個のparathreadをサポートしている。

Polkadotのもう一つの欠点は、Relay Chainがスマートコントラクトの使用をサポートしていないことである。これによりPolkadotネットワークのパフォーマンスは制限される。

Polkadot parachainプロジェクトの例:

• Acala - Polkadotネットワーク向けのDeFiハブ
• Litentry - クロスチェーンのIDアグリゲーター

Cosmos zone

Cosmos Zoneは、ハブアンドスポークモデルを使用してCosmosネットワーク内で動作する。各appchain、すなわち「zone」は、Cosmosネットワークの中心であるCosmos Hubに接続されている。これにより、Cosmosネットワーク内のすべてのzoneの相互接続性が生まれる。

すべてのzoneはCosmos Hubを通じて接続されているため、zone同士でデータやトークンを送り合うことができる。各zoneは独自のトークンを持つことができる一方で、ATOMはCosmos Hubのネイティブトークンである。ATOMはステーキング、報酬、トランザクション手数料に使用される。

Cosmos Networkは、Proof-of-Stakeモデルでトランザクションを検証するために、ビザンチン障害耐性を持つコンセンサスアルゴリズムであるTendermint Coreを使用する。Cosmos SDKは、開発者がCosmos Network内のzoneを構築するために使用するプラットフォームである。誰でも自分の特定のプロジェクトのためにCosmos Zoneを作成できる。

Cosmos Zoneには、appchainを構築することで得られる通常の利点に加えて、開発者にとって多くの利点がある。

1. Tendermint Coreはトランザクション速度とファイナリティを向上させる
2. **Interblockchain Communication（IBC）**により、zone同士でデータを転送できる
3. Cosmos SDKはまた、より高いスループットが必要な場合に、開発者が自分のappchainのための並列チェーンを構築することも可能にする

Cosmos ZoneとPolkadot Parachainの主な違いは、ガバナンス構造にある。

Polkadotのようにバリデータがcollatorによってノミネートされるのではなく、CosmosのバリデータはATOM保有量上位100位までの保有者である。これにより、Cosmosのバリデータを見つけたり、Cosmosのバリデータになったりすることがより難しくなっている。

Cosmos zoneプロジェクトの例:

• dYdX - 大規模な分散型取引所
• Osmosis - Cosmos上で最大のDEXであり、スワップ、稼ぐこと、構築を可能にする

Avalanche subnet

Avalancheエコシステムは3つのブロックチェーンから構成される: スマートコントラクトを実行するcontract chain（c-chain）、資産の交換を扱うexchange chain（x-chain）、そしてバリデータとsubnetを含む**platform chain（p-chain）**である。

Avalanche Subnetは、Avalancheのネイティブトークンである$AVAXをステークすることで、開発者が自身のプロジェクトに使用できるappchainである。SubnetはL1またはL2のいずれかのブロックチェーンである。

AvalancheのコンセンサスプロトコルはSnowballアルゴリズムを使用しており、バリデータはバリデータの部分集合の多数意見を継続的に採用し、グループ全体がコンセンサスに達するまでこれを繰り返す。これによりバリデーションプロセスは高速・効率的・スケーラブルになり、Avalancheは一度に数百万のバリデータをサポートできる。

Avalancheが他のブロックチェーンに対して持つ利点には、スケーラビリティ、ファイナリティ、速度などがある。

1. Avalancheには作成可能なsubnet数の上限がない
2. Snowballアルゴリズムはトランザクションを1〜2秒以内に処理する
3. Avalancheは4500 tps超という高いスループットを持つ

Avalanche subnetプロジェクトの例:

• DeFi Kingdoms Crystalvale - play-to-earn型のクロスチェーンDeFiゲーム
• CrabadaのSwimmer - 独自の手数料カバーモデルを採用したゲーム

Polygon supernet

Polygon Supernetは、L1ブロックチェーンとしてEthereumを使用し、開発者が独自のEVM互換ブロックチェーンを構築するために必要なツールを提供するPolygonのブロックチェーン構築プラットフォームであるPolygon Edgeを使用する。

Supernetの開発者は、ステーキングにPolygonのネイティブトークンであるMATICを使用するPolygonバリデータを受け取るオプションがあり、Proof-of-StakeとProof-of-Authorityのどちらのモデルを使用するか選択できる。各バリデータノードのセットは1つのsupernetのみに対応する。

開発者はまた、Supernetを使用してアプリを開発するのに役立つツールやサードパーティサービスも受け取る。Supernetは、開発者が自分のappchainを他のSupernetに接続し、望むスケーリングアーキテクチャを自由に使用することを可能にする。要するに、Supernetは、開発者が自身のappchainをカスタマイズできるようにするPolygon Edgeの利点を活用している。

Polygon supernetプロジェクトの例:

• Vorz - TikTokに似た、トークン化されたメタバースソーシャルメディアアプリ
• Boomland - BoomBitによって開発されたweb3ゲーム

最適なappchainの選び方

プロジェクトにとって最適なappchainは、何を重視するかによって決まる。すべてのappchainはアプリの経済構造とガバナンス構造をカスタマイズする能力を提供するが、パフォーマンス、トークノミクス、コンセンサスアルゴリズム、アクセス性については大きく異なる。

まず考慮すべき点は、appchainを作成するプロセスである。例えば、作成できるappchainの数が限られているブロックチェーンでは、枠を巡って他のプロジェクトと競争する必要がある。

appchainを構築するプロセスを調べ、それをAlchemyを使ってパブリックブロックチェーン上にアプリを構築するプロセスと比較した上で、どちらを好むか判断してほしい。

もう一つ重要な考慮点は、自分のappchainのために選ぶブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズムである。ブロックチェーンによっては、appchainごとに他よりもはるかに多くのバリデータを提供するものもある。開発者としてセキュリティを重視するのであれば、自分のappchainのトランザクションがどのように検証されるかを必ず調べておくこと。