Liskのコアコンポーネント

Lisk Core

Lisk Coreは、トランザクション処理、ブロック作成、ネットワーク同期など、すべてのブロックチェーン操作を管理します。これにより、ブロックチェーンの完全性とセキュリティが確保されます。主要なモジュールには、ピア間接続のためのネットワークモジュール、ブロックチェーン状態の合意のためのコンセンサスモジュール、およびブロックチェーンの相互作用のためのAPIモジュールが含まれています。

コアはネットワーク参加者によって運営されるノード上で実行され、トランザクションを検証しネットワークをセキュアにします。ソフトウェアは定期的に更新され、新機能や改善点が追加されます。JavaScriptとTypeScriptで記述されており、Liskの目標であるブロックチェーン開発をより広い層にアクセス可能にすることに適合しています。TypeScriptへの移行により、コードの保守性が向上し、バグの発生確率が低下します。コアにはいくつかの主要なサブシステムが含まれています。

• トランザクションプール: ブロックに含まれる前に保留中の取引を管理します。
• ブロックプール: 受信済みだがまだ処理されていないブロックを処理します。
• フォージャー: 新しいブロックを作成する責任を負うモジュール。Liskでは、ブロックの作成は一連の選出されたデリゲートに委任されています。
• コンセンサス:ネットワーク内のすべてのノードがブロックチェーンの状態に同意していることを確認します。
  Lisk Coreの更新プロセスには、プロトコルの改善、セキュリティパッチ、パフォーマンスの向上を組み込んだ定期的なリリースが含まれており、これらは本番環境に展開される前にテストネット環境で徹底的にテストされます。

Lisk SDK

Lisk SDK(ソフトウェア開発キット)は、カスタムブロックチェーンアプリケーションを構築するためのツールキットです SDKを使用すると、開発者はメインのLiskブロックチェーンに接続された独立したブロックチェーンであるサイドチェーンを作成できます。これらのサイドチェーンは、特定のユースケースに合わせてカスタマイズでき、メインネットワークのパフォーマンスに影響を与えることなく独立して動作します。

Lisk Framework

それは開発者がプラグインやカスタムモジュールを介して拡張できるモジュラーアーキテクチャを提供します。それはアプリケーションのライフサイクルと異なるモジュール間の相互作用を管理します。

Lisk Elements

Liskブロックチェーンとやり取りするためのツールを提供するライブラリ群。これには暗号関数、トランザクション作成ツール、アカウントとキーを管理するためのユーティリティが含まれる。JavaScriptとTypeScriptの使用により、これらのライブラリは幅広い開発者にアクセス可能となっています。

Lisk Commander

ブロックチェーンアプリケーションの開発と管理を簡略化するコマンドラインツールです。開発環境の設定、新しいブロックチェーンアプリケーションの作成、ネットワークへの展開のためのコマンドが含まれています。ノードの管理やブロックチェーンとのやり取りを行うためのツールも提供されています。

SDKには、Liskサイドチェーンに展開できるスマートコントラクトを開発するためのサポートも含まれています。これらのコントラクトはJavaScriptで記述されており、幅広い開発者がアクセスできるようになっています。

Lisk サービス

Lisk Serviceは、Lisk DesktopやLisk Mobileのようなユーザーインターフェースとブロックチェーンの間のミドルウェアとして機能します。ブロックチェーンデータを集約し、この情報にアクセスするためのAPIを提供します。主な機能には、データ集約、ブロックチェーンデータのクエリに対するAPIエンドポイント、および強化されたデータアクセス機能があります。Lisk Serviceは、アプリケーションやウォレットが効率的にブロックチェーンとやり取りできるようにし、リアルタイムのデータアクセスを提供し、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。

Liskサービスには次のものが含まれています:

• Gateway: APIリクエストを管理し、適切なサービスにルーティングします。
• データアグリゲータ: ブロックチェーンからデータを収集し、APIを介して利用可能にする。
• インデクサー: インデックスは、高速かつ効率的なクエリを可能にするためにブロックチェーンデータをインデックス化します。
• キャッシュ: 頻繁にアクセスされるデータを保存してパフォーマンスを向上させます。

これらのコンポーネントは、開発者とユーザーにシームレスなエクスペリエンスを提供するために連携しています。このサービスは、大規模なデータ量や高トラフィック量を処理できるように設計されています。

サイドチェーンとメインチェーンアーキテクチャ

Liskは、拡張性と柔軟性を高めるために、サイドチェーンを使用しています。メインチェーンは重要な操作を処理し、ネットワークを保護します。一方、サイドチェーンは独自の取引と操作を処理し、この分離によって可能になります。

• スケーラビリティ: サイドチェーンは独立してトランザクションを処理し、メインチェーンの負荷を軽減します。
• カスタマイズ:開発者は、特定のアプリケーションに合わせたサイドチェーンを作成できます。
• 相互運用性: サイドチェーンは、クロスチェーンメッセージングを介してメインチェーンおよび他のサイドチェーンと通信でき、ネットワーク全体でデータと価値を転送することができます。

サイドチェーンの仕組み

Liskのサイドチェーンは、独自のルールセットやコンセンサスメカニズムで動作できる完全に独立したブロックチェーンです。これらは、セキュリティと調整を提供する主要なLiskブロックチェーンに接続されています。サイドチェーンは、dAppsの実行、デジタルアセットの管理、または専門的なブロックチェーンソリューションの実装など、さまざまな目的に使用できます。

サイドチェーンを作成するには、開発者はLisk SDKを使用してサイドチェーンを作成および構成します。これにより、サイドチェーンの合意メカニズム、トランザクションタイプ、およびその他のパラメータを定義するツールが提供されます。作成されると、サイドチェーンは一連の相互運用性プロトコルを介してメインチェーンに接続されます。

Liskの相互運用性ソリューションに関して、サイドチェーン同士やメインチェーンとの効果的な通信を可能にしています。これは、チェーン間の状態変更やデータを運ぶクロスチェーンアップデート（CCU）トランザクションを通じて実現されます。例えば、サイドチェーンは、状態を更新したりアセットを転送するために、メインチェーンにCCUを送信することができます。メインチェーンはCCUを検証し、変更を適用します。

サイドチェーンは、暗号的証明と検証メカニズムを使用して、メインチェーンからセキュリティを継承し、サイドチェーンの操作が安全で改ざんされないことを保証しています。また、メインチェーンは最終性のレイヤーを提供し、サイドチェーン上での取引が確認されると、それらが取り消されないことを保証します。

コンセンサスメカニズム：Delegated Proof of Stake（DPoS）

Liskは、ステークホルダー（LSKトークン保有者）がデリゲートを選出し、トランザクションを検証し新しいブロックを作成する委任された証明書（DPoS）の合意メカニズムを使用しています。LiskのDPoSシステムの特徴には、次のようなものがあります。

• デリゲート: 101人のアクティブデリゲートがステークホルダーによって選出され、ブロックチェーンを維持します。
• 投票権: ステークホルダーは、LSKトークンをロックしてデリゲートに投票します。
• インセンティブ: デリゲートはトランザクションを検証することで報酬を獲得し、それはしばしば彼らの投票者と共有されます。

DPoSの仕組み

DPoSでは、ブロックの作成権とトランザクションの検証権が、信頼されたノードのセットであるデリゲートに委任されます。これらのデリゲートは、LSK トークン保有者によって投票プロセスを通じて選出されます。各LSKトークンは1票を表し、トークン保有者は複数のデリゲートに投票を分散させることができます。

代表の選挙

選挙プロセスは連続しており、トークン保有者はいつでも投票を変更できます。最も多くの投票を獲得した上位101人の代表は、ブロックの作成とトランザクションの検証を担当します。これにより、ネットワークが分散化され、権力が複数の参加者に分散されることが保証されます。

ブロック作成

デリゲートは、ラウンドロビン方式でブロックを作成するように交代します。各デリゲートには、ブロックを作成できる時間スロットが割り当てられます。デリゲートが自分のスロット内でブロックを作成できない場合、次の順番のデリゲートが引き継ぎます。このプロセスにより、ブロックが定期的に作成され、ネットワークが効率的であることが保証されます。

検証

ブロックが作成されると、ネットワークにブロードキャストされ、他のノードによって検証されます。ブロックが有効な場合、ブロックチェーンに追加されます。そうでない場合は拒否され、作成を担当するデリゲートにペナルティが課せられる可能性があります。この検証プロセスにより、正当なトランザクションのみがブロックチェーンに含まれるようになります。

ビザンチン・フォールト・トレラント（BFT）

Liskは、ネットワークの信頼性とセキュリティを確保するためにビザンチン・フォールト・トレランス（BFT）を取り入れています。BFTは、潜在的に誤ったノードを持つ分散システムでの合意形成の課題に対処します。LiskのBFTの実装は、最終性、一貫性、および弾力性を確保します。ブロックが追加されると、それは最終的と見なされ、逆転できず、すべての誠実なノードがブロックチェーンの状態に同意します。

ネットワークは、セキュリティと機能性を損なうことなく、一定数の故障ノードを許容できます。

BFTの動作原理

LiskでのBFTは、事前投票と事前コミットメントとして知られるプロセスを通じて達成されています。このプロセスには、ブロックがネットワークによって受け入れられることを確認するための複数の検証段階が含まれています。

Pre-Voting: ブロックが提案されると、ネットワーク内のノードは、そのブロックが有効かどうかを示すために事前投票を行います。これらの事前投票は収集され、集計されます。十分な数の事前投票が受け取られると、ブロックは次の段階に移行します。

Pre-Commitment: ブロックに事前投票を行ったノードは、事前コミットメントを行います。これらの事前コミットメントも収集されて集計されます。十分な数の事前コミットメントが受け取られた場合、ブロックは最終決定され、ブロックチェーンに追加されます。

ファイナリティ: ブロックが確定されると、取り消すことはできません。これにより、取引が永続的であり、ブロックチェーンが一貫していることが保証されます。事前投票と事前コミットメントの使用により、誤ったノードが存在しても合意が達成されることが保証されます。

スケーラビリティの機能

Liskのアーキテクチャは、以下のような機能によってスケーラビリティの課題に取り組んでいます:

• サイドチェーン: 独立した取引処理を許可する。
• 効率的なコンセンサス: DPoSとBFTは、迅速かつ安全な取引検証を保証します。
• 相互運用性: サイドチェーンとメインチェーンの間の通信を容易にします。

パフォーマンスの向上

Liskは、ネットワークのパフォーマンスとスケーラビリティを向上させるためにいくつかの機能を実装しています。トランザクション手数料はネットワークの状況に応じて動的に調整され、混雑を防ぎ、トランザクションが効率よく処理されることを保証します。

Liskはピア・ツー・ピア・レイヤーを強化して、より多くの接続とデータスループットを処理できるようにしました。この最適化により、ネットワークの取引処理能力が迅速かつ効率的に向上します。Lisk SDKのモジュラーデザインにより、開発者はカスタマイズされたブロックチェーンアプリケーションを作成できます。各アプリケーションは独立して動作し、メインチェーンへの負荷を軽減し、全体的なネットワークパフォーマンスを向上させます。

相互運用性ソリューション

Liskの相互運用フレームワークは、異なるブロックチェーン間の通信を円滑に行うよう設計されています。これはいくつかのメカニズムを通じて実現されています:

クロスチェーンメッセージ（CCM）: CCMsは、サイドチェーンとメインチェーンの間でデータと状態の変更を転送するために使用されます。これにより、Liskエコシステム内の異なるチェーン間でシームレスな相互作用が可能になります。

フェデレーテッド2ウェイペッグ: このメカニズムにより、サイドチェーンとメインチェーン間でトークンの転送が可能になります。信頼された中間者の連合がトークンの鋳造と焼却を管理し、安全で効率的な転送を確保します。

一般的なクロスチェーンメッセージング: Liskの相互運用性ソリューションは、トークンだけでなくさまざまな種類のデータの転送をサポートしています。この柔軟性により、トークンの転送からより複雑なデータのやり取りまで、幅広いアプリケーションが可能です。

将来のロードマップとアップデート

Liskのロードマップには、プラットフォームの機能を向上させ、エコシステムを拡大するためのいくつかの重要なマイルストーンが含まれています。今後の開発には、Ethereum Sepolia Testnetに接続されたLayer 2 Testnetを立ち上げる計画が含まれています。このTestnetは、新機能や改善が本番環境に展開される前に、新機能や改善のための試験場として機能します。

ステーキングおよびガバナンスメカニズムの導入により、コミュニティは意思決定権を持つようになります。これらの機能により、分散化が促進され、LSKトークン保有者の積極的な参加が奨励されます。Lisk SDKへの継続的な改善により、開発体験が向上し、より洗練されたスケーラブルなアプリケーションの作成が可能になります。

詳細なコンポーネント説明

Lisk Framework

LiskフレームワークはLisk SDKの中核です。ブロックチェーンアプリケーションを構築するための基本的なインフラストラクチャを提供します。このフレームワークはモジュラーシステム上に構築されており、開発者はカスタムモジュールを介して機能を拡張できます。これにより、カスタムトランザクションタイプやコンセンサスアルゴリズムなどのブロックチェーン機能を実装することができます。

モジュールシステムと同様に、プラグインシステムにより、開発者はブロックチェーンアプリケーションに機能を追加することができます。プラグインには、監視ツール、分析、またはアプリケーションの機能を強化するその他の補助機能を含めることができます。

Lisk Frameworkは、ブロックチェーンアプリケーションのライフサイクルを管理し、初期化、実行、シャットダウンプロセスを含むことで、アプリケーションがスムーズに実行され、簡単にメンテナンスできるようにします。

Lisk Elements

Lisk Elementsは、Liskブロックチェーンとやり取りするためのツールを提供するJavaScriptライブラリのコレクションです。これらのライブラリには、取引を保護し、キーを管理するための暗号ツールセットが含まれており、デジタル署名、ハッシュ関数、暗号化メカニズムが含まれています。

ライブラリには、ブロックチェーントランザクションを作成および管理するためのツールが含まれており、Liskブロックチェーンと対話するアプリケーションの開発プロセスを簡素化します。Lisk Elementsには、鍵の生成、アカウントの回復、残高クエリなど、ブロックチェーンアカウントを管理するためのユーティリティが含まれています。

Lisk Commander

リスクコマンダーは、ブロックチェーンアプリケーションの開発と管理を簡素化するコマンドラインインターフェース（CLI）ツールです。開始、停止、およびノード操作の監視を含む、ブロックチェーンノードの設定と管理のためのコマンドが含まれています。ブロックチェーンとのやり取りのためのツールには、状態のクエリ、トランザクションの提出、およびブロックデータの取得があります。

ブロックチェーンアプリケーションの展開および管理に関するコマンド、新しいアプリケーションの作成、既存のアプリケーションの更新、およびアプリケーション構成の管理を含む。

ハイライト

• Lisk Core: すべてのブロックチェーン操作、トランザクション処理、ブロック作成、ネットワーク同期を管理します。
• Lisk SDK: カスタムブロックチェーンアプリケーションを構築するためのツールキットで、Lisk Framework、Lisk Elements、およびLisk Commander から構成されています。
• Lisk Service: ブロックチェーンとユーザーインターフェイスの間のミドルウェアとして機能し、ブロックチェーンデータへのアクセスを集約および提供します。
• サイドチェーンアーキテクチャ：独立したブロックチェーンがメインチェーンと並行して運営できることにより、スケーラビリティと柔軟性を向上させます。
• コンセンサスとセキュリティ:Delegated Proof of Stake(DPoS)とByzantine Fault Tolerance(BFT)を使用して、安全で効率的なネットワーク運用を保証します。