導入
ブロックチェーン技術が発展するにつれ、特に UTXO モデルを採用するブロックチェーンでは、スケーラビリティとプログラマビリティが依然として重要な課題となります。 Kaspa は BlockDAG 構造を活用したレイヤー 1 のパブリック ブロックチェーンとして高いスループットを実現しますが、ネイティブ スマート コントラクト機能が欠けており、これは Bitcoin などの他の UTXO システムも直面している制限です。この問題を解決するために、Kaspa エコシステムは、Rollup アーキテクチャに基づいて Ethereum 仮想マシン (EVM) と互換性のあるスマート コントラクトを実装する第 2 層ソリューションである Kasplex L2 を開発しました。
本記事では、セキュリティと研究機関の観点から、Kasplex L2の技術的分析を行います。私たちの目標は、その設計、技術的実装、そして UTXO ブロックチェーンへの影響を客観的に評価することです。 Kasplex L2 の仕組みを探り、Bitcoin Inscriptions (BRC-20 など) と比較し、その長所と限界について説明します。この分析は、UTXO モデル ブロックチェーンのスケーラビリティ ソリューションに関するより広範な議論の参考資料を提供することを目的としています。
Kaspaのプライマリチェーンを理解する：高スループットUTXOブロックチェーン
Kaspa は、BlockDAG 構造を使用して複数のブロックを並行して生成できる第 1 レベルのブロックチェーンです。この設計は GHOSTDAG プロトコルに基づいており、Kaspa は 10 BPS という高いスループットを実現できます。 Ethereum などのアカウントベースのブロックチェーンとは異なり、Kaspa は UTXO モデルを使用します。このモデルでは、未使用の出力を消費して新しい出力を作成することでトランザクションが検証されるため、効率的な検証プロセスが保証されます。
このアーキテクチャは支払いシナリオではうまく機能しますが、プログラミングの点では課題があります。 UTXO モデルは本質的にステートレスであり、永続的な状態を維持したり複雑な計算を実行したりする能力（スマート コントラクトに必要な重要な機能）が欠けています。その結果、Kaspa の機能は単純な転送に限定され、その機能を拡張するための第 2 層ソリューションの開発が促進されました。
Kasplex L2: スマートコントラクト実行のためのロールアップベースのブロックチェーン
Kaspa エコシステムでは、Sparkle、Igra L2、Kasplex L2 という 3 つのレイヤー 2 (L2) ソリューションが検討されました。 Sparkle はまだ理論上のものであり、Igra L2 はまだ開発中です。私たちの分析は、現時点で最も成熟した実装である Kasplex L2 に焦点を当てています。
Kasplex L2 は、トランザクションの順序付けとデータの可用性をプライマリ チェーンに依存しながら、計算負荷を第 2 層に移行する、ロールアップ ベースの第 2 層スケーリング ソリューションです。この設計では、Kaspa のプライマリ チェーンがトランザクションの標準的な順序を決定し、そのデータがパブリックにアクセス可能であることを確認する役割を担い、Kasplex L2 が EVM バイトコードを実行してスマート コントラクト機能を実装します。
技術設計とワークフロー
Kasplex L2 のコアメカニズムは、Kaspa プライマリチェーントランザクションのペイロードに EVM バイトコードを埋め込むことです。このプロセスは次のステップに分けられます。
トランザクションの送信: ユーザーは、ペイロードに EVM バイトコードが含まれるトランザクションを Kaspa プライマリ チェーンに送信します。たとえば、ペイロードは HelloWorld() スマート コントラクト関数への呼び出しをエンコードする場合があります。
第 1 レベルのチェーン順序付け: Kaspa の BlockDAG は、DAG 構造内でトランザクションを順序付け、決定論的なトランザクション シーケンスを提供します。
レイヤー 2 実行: Kasplex L2 はインデクサーとして実行され、プライマリ チェーン上のペイロード トランザクションをスキャンし、EVM バイトコードを抽出し、指定された順序で実行して、その状態を更新します。無効または競合するトランザクション（二重支払いを試みるトランザクションなど）は破棄されます。
トランザクション送信メカニズム
Kasplex L2 は、それぞれ効果が異なる 2 つのトランザクション送信方法をサポートしています。
正規の送信: トランザクションは、Kaspa 互換ウォレットを通じて L1 に直接送信されます。この方法はリレーノードを必要とせず、ブロックチェーンシステムの分散化原則に準拠しています。
プロキシ送信: トランザクションは、MetaMask などの EVM ツールと互換性を持たせるためにリレーを介して送信されます。リレーヤーはトランザクションを Kaspa L1 に転送し、L2 で処理される前に確実に記録されるようにします。このアプローチはユーザーの利便性を優先しますが、リレー業者への依存を導入します。
プロキシ送信メカニズムは、すべてのレイヤー 2 トランザクションを L1 チェーンに固定することを要求することで、アトミック性を保証します。トランザクションが L2 で生成されたが、プライマリ チェーンにまだ記録されていない場合、リレー エージェントはそれを確認のために L1 チェーンに送信します。この設計により、「ネイティブ」L2 トランザクションが L1 チェーンのコンセンサスをバイパスすることが防止され、潜在的なセキュリティ リスクが回避されます。次の図は、2 つの送信パスを示しています。
正規のパス: Wallet → Kaspa L1 → Kasplex L2
プロキシ パス: MetaMask → Relay → Kaspa L1 → Kasplex L2
トランザクションは実際にはまず L1 で実行され、その後 L2 インデクサーによって解釈されることに気付くかもしれません。 Kasplex L2 はまさにこのように動作します。まず L1 がデータを確定し、次に L2 がトランザクションを読み取って状態を更新します。
ビットコイン刻印との比較
Kasplex L2 をよりよく理解するには、Bitcoin Inscriptions (具体的には BRC-20) と比較すると役立ちます。どちらも、データの保存とソートにL1を活用してUTXOモデルブロックチェーンの機能を拡張することを目的としていますが、実装方法と目標には違いがあります。
類似点
L1 へのデータの埋め込み: Kasplex L2 と BRC-20 はどちらもプライマリ チェーン トランザクションにデータを埋め込みます。 BRC-20 は、ビットコインの Tapscript (SegWit アップグレードによって有効化) を使用してトークンのメタデータを保存します。これは通常、「コミット (データ ハッシュ) → 公開 (データ自体) → 使用 (トークンの転送)」という 3 段階のプロセスを通じて実装されます。 Kasplex L2 は、EVM バイトコードを Kaspa L1 トランザクションのペイロードに埋め込み、同様の L2 操作アンカーを実現します。
真実のソースとしての L1: どちらの場合も、L1 は操作の順序を提供します。 BRC-20 はトークンの転送を命令するためにビットコイン ブロックチェーンに依存していますが、Kasplex L2 はスマート コントラクトの実行を命令するために Kaspa の BlockDAG を使用します。
インデクサーへの依存: どちらも処理にオフチェーン インデクサーに依存しています。 BRC-20 インデクサーはビットコインのトランザクションを解析してトークンの残高を追跡し、Kasplex L2 インデクサーは EVM バイトコードを実行してスマート コントラクトの状態を維持します。
違い
効率性の実現：BRC-20 の 3 段階のプロセスはビットコインの厳格なプロトコルの回避策であり、Kasplex L2 は Kaspa のより協力的な L1 の恩恵を受け、データを単一のトランザクション ペイロード内に埋め込むことができるため、複雑さとシステム オーバーヘッドが削減されます。
パフォーマンスに関する考慮事項: ビットコインのスループットは 1 秒あたり約 7 件のトランザクションであり、ブロックは平均 10 分ごとに生成されるため、Inscriptions プロセスは遅くなり、コストも高くなります。 Kaspa の 10 BPS アップグレードによりパフォーマンスが大幅に向上し、Kasplex L2 で大規模なトランザクションをより効率的に処理できるようになります。
範囲と機能: BRC-20 は主にトークンの発行と転送に重点を置いていますが、Kasplex L2 は完全な EVM 互換性をサポートしており、DeFi プロトコルや NFT マーケットプレイスなどの複雑なスマート コントラクトの実行を可能にします。
プロトコルの柔軟性: ビットコインの設計は不変性を重視しており、L2 ソリューションはその制限を回避する必要があります。 Kaspa も UTXO モデルを採用していますが、L1 設計はより柔軟性が高く、Kasplex などの L2 ソリューションとより密接に統合できます。
この比較により、重要な洞察が浮き彫りになります。データの保存とソートに L1 を活用するという概念はどちらも似ていますが、Kasplex L2 は Kaspa のアーキテクチャ上の強みを活用して、刻印よりも高い効率性と幅広い機能を実現します。
Kasplex L2の評価：長所と限界
技術研究の観点から見ると、Kasplex L2 には次のような重要な利点と制限があります。
アドバンテージ
機能拡張: Kasplex L2 は、EVM 互換のスマート コントラクトをサポートすることで Kaspa の機能を拡張し、第 1 レベルのチェーンでは実現できない分散型アプリケーションやトークン化などのユース ケースを実行できるようにします。
L1 の効率的な使用: Kasplex L2 は Kaspa の BlockDAG を活用してトランザクションの順序付けとデータの可用性を実現し、第 2 層の計算負荷を最小限に抑え、実行レベルのみに焦点を当てます。この設計は、Kaspa の高スループット アーキテクチャと高い互換性があります。
パブリック検証可能性: すべてのトランザクションは L1 に記録されるため、Kasplex L2 でのスマート コントラクトの実行は、EVM バイトコードを標準順序で再実行することによって独立して検証でき、透明性が確保されます。
制限とリスク
インデクサーの信頼性の問題: L2 インデクサーはバイトコードの実行と状態の維持において重要な役割を果たしますが、Merkle ルートを公開しながら偽の状態を非公開で維持するなど、悪意のあるインデクサーの動作が行われるリスクがあります。この問題を解決するには、分散型インデクサー ネットワークを構築し、経済的なインセンティブやペナルティを導入する必要があります。
再編成の課題: Kaspa の BlockDAG は効率的ですが、並列ブロック生成メカニズムにより、最近のブロックが再編成される可能性があります。これにより、L2 はトランザクションをロールバックして再実行する必要があり、システムの複雑さが増すとともに、L2 でゼロ確認の二重支出が発生するリスクが生じます。
UTXOモデルブロックチェーンへの影響
Kasplex L2 は、ビットコインなどのシステムに影響を与える UTXO モデル ブロックチェーンのプログラム可能性拡張のケース スタディを提供します。 Kaspa と Bitcoin はどちらも、スマート コントラクトのサポートに関しては UTXO 設計によって制限されていますが、Kaspa のより高いスループットとより柔軟な L1 アーキテクチャにより、L2 ソリューションにとってより好ましい環境が生まれます。
ビットコインの場合、Kasplex L2 の設計では次のような探索方向が提案されています。
リレー統合: プロキシ送信メカニズムは、EVM ツールを UTXO ブロックチェーンに統合する方法を示しています。これは、ビットコインの BitVM などの第 2 層ソリューションに適用できるアイデアです。
インデクサーベースの実行: インデクサーを使用してオフチェーンで計算を実行し、データを L1 にアンカーすることは、Bitcoin Inscriptions モデルと一致しており、プログラマビリティ拡張のための新しいアイデアを刺激する可能性があります。
研究の観点から見ると、Kasplex L2 は、UTXO ブロックチェーン間のスループットとプロトコルの柔軟性の違いが L2 ソリューションの実現可能性にどのように影響するかを示す貴重な実験です。その研究結果は、特にネイティブのプログラミング可能性よりも分散化とセキュリティを優先するシステムにおいて、ブロックチェーンエコシステム全体の設計リファレンスを提供できます。
結論は
Kasplex L2 は技術的に優れたロールアップベースの実装であり、トランザクションの順序付けとデータの可用性のために Kaspa の L1 を活用することで、EVM 互換のスマート コントラクトのサポートを可能にします。私たちの分析では、Kaspa の高スループット BlockDAG を活用する効率性と、EVM 互換性を通じて機能を拡張する能力が強調されています。 Kasplex L2 は、UTXO モデル ブロックチェーンの L2 ソリューションの研究に実際的な貢献をすると考えています。 Bitcoin Inscriptions との比較により、共通原則の類似点と、L1 設計が L2 の実現可能性に与える影響が明らかになります。研究者や開発者にとって、Kasplex L2 はブロックチェーン システムにおけるスケーラビリティ、プログラマビリティ、分散化の交差点に関する視点を提供します。
参照する
Kasplex Github。 [オンライン]。入手可能: https://github.com/kasplex/indexer-executor
Kaspa Research、「Kaspa の UTXO ベースの DAG コンセンサスをベースとした zk-Rollups の設計について」、2024 年 [オンライン]。入手可能: https://research.kas.pa/t/on-the-design-of-based-zk-rollups-over-kaspas-utxo-based-dag-consensus/208
この記事に貢献してくださった BitsLab の研究員 @ZorrotChen に特に感謝します。
