ブロックチェーンのスケーラビリティが限界に近づく中、解決策として注目されているモジュラー型ブロックチェーンがあります。分散型アプリケーションを快適に動かすには、どの層が何を担当しているのかを理解することが鍵です。この記事では、モジュラー型の基本構造から代表的な実装、そして導入時の注意点まで、実践的に解説します。
要点まとめ
- モジュラー型は「コンセンサス層」「データ可用性層」「実行層」に分離され、スケーラビリティが向上する。
- Celestiaはデータ可用性層だけを提供し、他チェーンと組み合わせて使える。
- Optimistic Rollup と ZK‑Rollup は実行層の代表例で、速さと信頼性のトレードオフが異なる。
- 設計ミスはデータ不可用性や最終性遅延につながるので、層間インターフェースを慎重に設計する。
- 学習は公式ドキュメントと GitHub の実装例を追うのが最速。実際にテストネットで手を動かすと理解が深まります。
モジュラー型ブロックチェーンとは
モジュラー型ブロックチェーンは、コンセンサス、データ可用性、実行の各機能を独立したレイヤーに分割したブロックチェーンアーキテクチャです。従来のオールインワン設計（モノリシック型）と比べ、各層が専門化できるためスループットやコスト効率が大幅に改善されます。日本でも2023年以降、研究機関やベンチャーが実装に挑戦しており、実装例が増えてきました。
基本構造：層ごとの役割と特徴
モジュラー型は大きく3つの層に分かれます。
コンセンサス層
コンセンサス層は、ブロックの正当性を検証し、ネットワーク全体の状態を統一する役割を担います。代表的なアルゴリズムは Proof‑of‑Stake（PoS）で、トークンステークに基づくバリデータが選出されます。
データ可用性層
データ可用性層は、トランザクションデータそのものを安全に保存し、誰でも取得できるようにする層です。ここが欠けると、実行層がデータを検証できずに不正が起きやすくなります。
実行層
実行層は、スマートコントラクトやトランザクションのロジックを実際に処理する場所です。Rollup 技術が主流で、Optimistic Rollup と ZK‑Rollup が代表例です。
代表的な実装例と比較
| プロジェクト | 提供層 | 主なコンセンサス | Rollup 種類 | メインチェーンとの関係 |
|---|---|---|---|---|
| Celestia | データ可用性層のみ | PoS（独自） | - | 他チェーン（Ethereum, Cosmos）と組み合わせて使用 |
| Optimism | 実行層（Optimistic Rollup） | Ethereum の PoS | Optimistic | EVM 互換、Ethereum にバンドル |
| Arbitrum | 実行層（Optimistic Rollup） | Ethereum の PoS | Optimistic | EVM 互換、Ethereum 上にデプロイ |
| ZKSync | 実行層（ZK‑Rollup） | Ethereum の PoS | ZK‑Rollup | EVM 互換、Ethereum のデータ可用性を活用 |
表を見ると、Celestia のようにデータ可用性層だけを提供し、他のチェーンと組み合わせる形が増えていることが分かります。一方、Optimism や Arbitrum は実行層に特化し、Ethereum の既存インフラを活かす戦略です。
スケーラビリティ向上のメカニズム
実行層のロジックは主に 2 種類の Rollup に分けられます。
Optimistic Rollup
トランザクションは「楽観的」に即座に実行され、後でチャレンジ期間（通常 1 週間）に不正がないか検証します。コストは低く、実装がシンプルですが、最終性が遅れる点がデメリットです。
ZK‑Rollup
ゼロ知識証明を使って、トランザクションを即座に検証可能です。最終性は数秒で確定し、プライバシー保護も期待できますが、証明生成に計算コストが掛かります。
設計上の注意点と落とし穴
- データ可用性が不十分だと、実行層がデータを再構築できずにチェーンが停止するリスクがあります。
- コンセンサス層と実行層のインターフェース仕様が曖昧だと、アップグレード時に互換性問題が発生しやすいです。
- Rollup の種類選択は、アプリのトランザクション頻度とプライバシー要件で決めると失敗が少ない。
- テストネットでのシミュレーションは必ず行い、ガスコストや最終性遅延を測定しましょう。
モジュラー型とモノリシック型の比較
| 項目 | モジュラー型 | モノリシック型 |
|---|---|---|
| スケーラビリティ | 層ごとに最適化可能 | 全体でボトルネックが発生 |
| 開発柔軟性 | 個別層のアップグレードが容易 | 全体のハードフォークが必要 |
| 安全性 | 層が分離されてリスク分散 | 単一層で全リスクが集中 |
| 実装コスト | 複数層の統合が必要で初期投資大 | 単一チェーンで比較的低コスト |
今後の展望と学び方
2025年現在、Celestia がデータ可用性層のリーダーシップを取り、Ethereum エコシステムは Optimistic と ZK のハイブリッド戦略を模索中です。大学のブロックチェーン講座やオンラインコース（Coursera、edX）でもモジュラー型は必修テーマになりつつあります。
実際に手を動かすなら、まずは Celestia のテストネットにデータを投稿し、次に Optimism のデプロイガイドで簡単なスマートコントラクトをデプロイしてみましょう。公式ドキュメントは英語が主ですが、GitHub の Issues で日本語コミュニティが活発です。
まとめ
モジュラー型ブロックチェーンは、スケーラビリティ、柔軟性、安全性の3点で次世代のインフラとして期待されています。層ごとの役割と代表的実装を把握すれば、開発者も投資家も正しい判断ができるでしょう。
モジュラー型ブロックチェーンと従来のブロックチェーンの主な違いは何ですか？
従来はコンセンサス、データ保存、トランザクション実行が同一レイヤーで行われますが、モジュラー型はこれらを独立した層に分離し、各層を別々に最適化できる点が最大の違いです。
データ可用性層が欠けるとどうなりますか？
実行層が必要とするトランザクションデータを取得できず、ロールアップの検証や状態更新ができなくなるため、チェーンが停止するリスクがあります。
Optimistic Rollup と ZK‑Rollup の選び方は？
トランザクション頻度が高く、コスト重視なら Optimistic、即時最終性が必要でプライバシーも重視するなら ZK‑Rollup が向いています。実装コストや開発リソースも比較材料に入れましょう。
初心者がまず触れるべきプロジェクトは？
まずは Celestia のテストネットでデータを書き込み、次に Optimism の公式チュートリアルで簡単な DApp をデプロイすると、層ごとの役割が手感覚で分かります。
モジュラー型は将来のメインチェーンになる可能性は？
多くのプロジェクトがモジュラー型にシフトしていること、スケーラビリティ課題の解決策として有力視されていることから、主要チェーンの設計思想として定着する可能性は高いです。
kana soejima
10月 17, 2025 AT 00:59背後で何か巨大な組織が影で操ってんだとしか思えないんだけど。
wataru murakami
10月 20, 2025 AT 06:45モジュラー型は日本でも注目されてるけど、実際に手を動かすと結構ハードだよね。特にデータ可用性層の設定が面倒くさくて、つい後回しにしがち。だけど、スケールさせたいならやるしかないんだわ。