EVM完全互換のモンスターチェーンMonadの紹介
2024.08.28
- ノウハウ
- ブロックチェーン
執筆者
くりぷとくりぷと
思えば「EVM (Ethereum Virtual Machine) 」は、その登場以来、ブロックチェーン市場で最も強力なナラティブだったのかもしれません。
Ethereumのスマートコントラクト言語であるSolidityが登場して10年近くになりますが、この10年という長い期間でEthereumエコシステムは、大規模な開発者コミュニティに支えられて現在に至ります。
そしてEVMも、拡大するEthereumエコシステムに呼応するように存在感を増していきました。
実際、数年前のレイヤー 1 ブロックチェーン戦争では、「このブロックチェーンはEVM互換なのか」は重要なチェックポイントの1つであり、その流れは現在もある程度続いています。
目次
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1. Monadの紹介
Monadは、EVMの互換性を持ちながらも、10,000TPSのスループットと1秒のファイナリティタイムを備える次世代のモノリシックブロックチェーンです。
EVMは多くのブロックチェーンに採用され、既存の開発者にとって魅力的な環境を提供できる一方で、原則的にシングルスレッドで動作する制約があり、その処理能力に限界があるとされてきました。
Monadはその制約を克服し、並列トランザクション処理を実現しています。
これにより、Monadは、既存のEthereum開発者をすぐに受け入れられる魅力的な開発環境と、現在求められる高いパフォーマンスを提供するブロックチェーンとして独自の優位性を持っています。
この記事では、現在公開されているMonadの情報を集約し、Monadがなぜ注目されるのか、そして、その注目の根源となる革新的な技術について詳しく解説します。
まずは、Monadを理解するための重要なトピックを覚えておきましょう。
- 巨額の資金調達
- EVMバイトコードの完全な互換性
- Monad BFT
- Monad DB
これらを理解することで、Monadの強みを理解できます。
2. チーム
まずは、Monadの主要な開発会社であるMonad Labsのチームを紹介します。
Monad Labsは2022年に設立されMonadの開発をスタートさせました。
このチームには経験豊富な人材が名前を連ねており、共同創業者の二人は大手マーケットメイカーJump Tradingの出身です。
共同創設者兼CEO Keone Hon氏は、MITでコンピューターサイエンスを学びました。
彼はJump Tradingで8年間、高頻度取引（HFT）システムの開発に従事し、2020年からは暗号通貨部門でブロックチェーン研究とDApp開発をリードしました。
もう一人の共同創設者兼CTOのJames Hunsaker氏は、アイオワ大学でコンピュータサイエンスと数学を学んだ後、ゴールドマン・サックスでアソシエイトとして働き、その後J.P.モルガン、ゴールドマン・サックスにて副社長を務めました 。
2014年からJump Tradingでシニアソフトウェアエンジニアとしてシステム開発に従事しました。
3. 資金調達について
Monadは、現在2024年における最大の資金調達額を集めたプロジェクトとして注目を集めています。
Monad Labsは、まず2023年にDragonfly Capitalが主導するラウンドで1,900万ドルを調達し、2024年には、著名なWeb3投資ファンドParadigmが主導するラウンドで、2億2,500万ドル（約340億円）を調達しました。
このラウンドには、Coinbase VenturesやElectric Capital、Greenoaks、Egirl Capitalなどの大手投資家が参加し、SolanaのRPCノード開発企業HeliusのCEOであるMert Mumtaz氏や、MakerDAOの創設者Rune Christensen氏などの個人投資家も出資しています。
得られた巨額の資金は、Monadの技術開発やエコシステムの拡大に充てられ、今後のプロジェクトの進展が期待されています。
最近はいくつかのエコシステムプロジェクトの資金調達も実施され強力なエコシステムの形成を目指しています。
これらの投資は、Monadのネットワークに対する信頼と期待を裏付けるものであり、ブロックチェーン業界における新たな技術的進展を示しています。
4. EVM完全互換とは何か？
EVMの完全互換性とはどういうことか？これを理解するには、バイトコードについて知っておく必要があります。
バイトコードとはプログラムのソースコード（人間が書いたコード）をコンパイルして生成される中間形式のコードのことです。
Ethereumのスマートコントラクトは、Solidityというプログラミング言語で記述されますが、仮想マシンが理解できるのはバイトコードのみであるため、Ethereumネットワークで実行される前に、ソースコードをEVMバイトコードにコンパイルする必要があります。
MonadがEVMバイトコード完全互換があるということは、Ethereum上で動作するスマートコントラクトを追加の変更や再コンパイルなしでそのままMonad上で実行できることを意味します。
これにより、Ethereumの巨大な開発者コミュニティと豊富なツールがMonad上でもそのまま活用できます。また、完全なEthereum RPC互換性により、MetaMaskやEtherscanといったEthereumのツールやインフラがMonad上でもそのまま利用可能です。
これにより、開発者は新しいツールやインフラを構築する手間を省きつつ、既存のEthereumエコシステムを活用できます。
つまり、Ethereumエコシステムで成功を収めたDAppsが、より高いスループットを持つMonadへ迅速に移行でき、新たなユーザーにリーチする機会を増やすことが容易になるのです。
一方、SolanaやSui、Aptosといった競合となるモノリシックレイヤー1チェーンでは、それぞれ独自のプログラミング言語、独自のインフラやツールが必要です。
このような環境は、特にブロックチェーンの立ち上げ初期段階では、それらのサポートが不十分なので、エコシステムの展開ハードルが高くなりがちです。
そのため、EVM互換性があるということはエコシステムの成長戦略を考える上で非常に重要な要素なのです。
5. Monad BFTとは？
Monadのスケーラビリティは、主にコンセンサスメカニズムに由来しています。
Monadのコンセンサスメカニズムは、「Monad BFT」と呼ばれます。
HotStuffやDiem BFTなど既存のBFTコンセンサスモデルをベースに構築されており、これらの利点を引き継ぎつつ、独自の改良を加えています。
ちなみに、AptosもDiem BFTをベースにしたコンセンサスモデルを採用しており、Monadもそれに近い技術を採用していることから、筆者は「Monad＝EVM互換性を備えたAptos」という印象を持ちました。
リーダーとラウンドの仕組み
Monad BFTでは、HotStuffやDiem BFTと同様に、コンセンサスを達成するために「ラウンド」と呼ばれる複数のフェーズが存在します。
各ラウンドはランダムに選ばれる一人のリーダーによって主導され、リーダーが新しいブロックの提案を行います。その提案に対してバリデーターが投票することで進行します。
この仕組みでは、リーダーが提案するブロックがネットワークステーク量の2/3以上のバリデーター承認を得られた場合、そのブロックはクォーラム証明書（QC）が発行されて正式に承認されます。
ラウンドは複数のステージで構成されており、通常はリーダーが提案を行い、バリデーターが投票を返すという流れで進行します。
しかし、何らかの理由でリーダーが提案を行わない場合や提案がタイムアウトした場合であっても、タイムアウト証明書（TC）が発行されて次のラウンドに進むためにバリデーター間で追加の通信が行われます。
これにより、システムが停滞することなく、次のラウンドに進むことができます。
Monad BFTのベースとなっているHotStuffでは3フェーズのラウンドが採用されていましたが、Monad BFTではこれが2フェーズに簡略化されています。
これにより、コンセンサスプロセスのレイテンシーが低減され、より迅速なトランザクション処理が実現されています。
共有mempool
共有mempoolは、Monad BFTにおいて重要な役割を果たします。
mempoolは、「memory」と「pool」を掛け合わせた言葉で要するにトランザクションデータがブロックに追加される前に一時保管される場所です。
一般的にmempoolは各バリデータごとに独立しており、それを通信して同期する必要があります。
しかし、Monadではこのmempoolがネットワーク全体で共有される「ゴシッププロトコル」を有しており、効率的にバリデーター間でトランザクションデータを共有することができます。
これにより、すべてのノードが最新のトランザクション情報を持つことができ、効率的なコンセンサスが可能になります。
現在利用されているゴシッププロトコルは、将来的には「Broadcast Tree」という通信方式に移行する予定で更なる効率化を図る予定です。
パイプライン処理
Monad BFTの大きな特徴は、パイプライン処理の採用です。
パイプライン処理とは、コンセンサスプロセスを複数のラウンドにまたがって行う手法で、トランザクションの実行とコンセンサスが並行して進行します。
わかりやすいように洗濯の作業をパイプライン化してみましょう。
洗濯作業を洗濯・乾燥・たたむ・保管という4つの作業に分割するとします。
この作業を一つずつ順番にこなしていくのが従来のブロックチェーンのプロセスでした。
しかし、Monadは、パイプライン化することで、洗濯が終わり乾燥に入る段階で、次の洗濯を開始し、乾燥が終わって畳みだした段階で別の洗濯物を乾燥機に入れるということが可能ということです。
パイプライン処理の利点は、各ラウンドでのトランザクション処理が次のラウンドに影響を与えることなく進められる点にあります。
これにより、各ラウンドでの処理が並行して行われるため、システム全体の効率が向上し、より高いトランザクションスループットが実現します。
「Execution（実行）」と「Consensus（合意形成）」の分離
パイプライン処理の向上のために、Monad BFTでは「実行」と「合意形成」のプロセスが分離して行われます。
多くの従来のブロックチェーン（例えば、Ethereum）は、ブロックが提案されると、そのブロック内のトランザクションが実行され、すべてのバリデーターが同じ結果を得ることでコンセンサスが形成（ブロック追加）されます。
つまり、あくまでトランザクションの実行はコンセンサスの一部であり、ブロックの承認前に実行が行われます。
一方、Monadでは、このプロセスが分離されてプロセスが逆になっています。
最初にトランザクションの順序に関するコンセンサスが形成され、その後でトランザクションが実行されます。
この分離により、トランザクションの実行が次のブロック提案の合意形成に影響を与えないため、より効率的なパイプライン処理が可能になるということです。
コンセンサスと実行を分離することで、各プロセスが並行して進行することが可能となり、効率的なパイプライン処理が可能になります。
これにより、ブロックチェーンのスループットが大幅に向上し、スループットが最大化されます。
他のネットワークでは、合意形成の遅れがトランザクションの実行に影響を与えますが、Monadではそのリスクが軽減されるというわけです。
しかし、このように実行が後回しにされるために、コンセンサス段階でそのトランザクションが実際に有効かどうか（例えば、送信者が十分なガス料金を持っているかどうか）が確認されない可能性があります。
この場合、後でそのトランザクションを実行しようとしたときに、ガス不足により失敗するトランザクションが頻発したり、悪意のあるユーザーが意図的にガス不足のトランザクションを大量に送信することで、ネットワークを攻撃（DDos攻撃）することが可能になってしまいます。
このような想定通りに、ブロックに無効なトランザクションが多く含まれるようになると、ネットワーク全体の効率が低下しリソースが無駄に消費されてしまいます。
この懸念に対処するために、次に紹介するキャリッジコストの概念が導入されました。
キャリッジコストとリザーブバランス
「キャリッジコスト（Carriage Cost）」は、Monad BFTにおけるトランザクション処理に関連する新しい概念です。
キャリッジコストとは、トランザクションの実行にかかるコストとは別に、トランザクションをネットワーク上で伝送するための手数料を徴収します。
この仕組みにより、トランザクションを生成するアカウントがガス不足であっても無駄に送信されることを防ぎ、ネットワーク全体の効率を向上させます。
また、キャリッジコストをカバーするために、各アカウントには「リザーブバランス」が設定されています。
リザーブバランスは各アカウントがトランザクションを送信する際に、必ず支払う必要がある費用を確保するために設定される特定の資金です。
この資金はアカウントの全体の資産とは別に、キャリッジコストを支払うために事前に予約されるものです。
これにより、トランザクションが実行される際に十分なキャリッジコストが確保されることを保証し、ガス不足のトランザクションがネットワークに送信されることを防ぎます。
6. 並列処理を支える基盤技術
Monad BFTが並列処理を実現するためにパイプライン処理が重要なポイントであることを解説しました。
このセクションでは、それをさらに掘り下げてみます。
パイプラインを改めて説明すると、トランザクション処理を複数の段階に分けて並行処理する技術です。
しかし、複数のトランザクションが同時に処理される環境では、データの一貫性や競合の問題が発生する可能性があります。
そこで、次の説明するSTMとOCCが非常に重要な役割を果たします。
STMとOCC
STM（Software Transactional Memory）は、STMは、並列処理におけるデータの一貫性を確保する技術です。
具体的には、トランザクションがメモリ操作を行う際に、その操作を一時的に記録し、他のトランザクションとの競合がないことが確認された場合にのみ変更を反映します。
もし競合が発生した場合は、そのトランザクションを再実行します。
STMの重要な点は、データ競合が発生する前提で処理を進めるのではなく、データ競合がないことを前提として進める点です。これにより、並列処理のパフォーマンスが向上します。
OCC（Optimistic Concurrency Control）は、並列処理において楽観的なアプローチを採用する技術です。
OCCでは、トランザクションが同時に実行される際、最初にすべての操作が正常に行われると仮定し処理を進めます。
その後、トランザクションが完了する前に競合が発生していないかを確認し、競合があれば再実行します。OCCの利点は、競合が発生しない場合には高いパフォーマンスを発揮できる点です。
少しわかりにくいかもしれませんが、Monadでは、データ競合が発生しないことを前提に処理を進めるというアプローチをとっているというのがポイントです。
STMでは競合が発生する可能性を前提にしていませんが、OCCは競合が発生した場合に備えて再実行を行う仕組みを持っています。
一度全て並列処理するように楽観的に進めるものの、競合するデータが確認されると辻褄を合わせるように再実行をかけるという仕組みとなっています。
これにより、全体の処理がスムーズに行われ、パイプライン処理の効果が最大限に引き出されるようになっています。
Monad DB
Monad DBは、Monadのトランザクション処理を支える重要なデータベースシステムです。
特に、非同期I/O（Asynchronous I/O）技術を採用している点が特徴的です。
I/O操作とは、コンピュータシステムにおける「入力（Input）」と「出力（Output）」の操作を指し、データの受け取り、処理、結果の外部送信を含みます。
従来のブロックチェーンのデータベースシステムでは、トランザクション処理の際に同期I/O操作が行われており、データの読み書きが完了するまで他の操作を待機する必要があります。
このため、全体の処理速度が制約を受けることがありました。
一方で、Monad DBは非同期I/Oを採用しているため、データベースのI/O操作が完了するのを待たずに、他の処理を並行して進めることができます。
これにより、CPUのリソースを効率的に利用し、待機時間を最小限に抑えることで、ネットワーク全体の処理速度を向上させることができます。
さらに、Monad DBは高スループットのトランザクション処理に最適化されており、複数のトランザクションが同時にアクセスしてもデータの一貫性が維持されるよう設計されています。
この仕組みにより、ブロックチェーンネットワークは多数のトランザクションを効率的に処理し、スケーラビリティを大幅に向上させることが可能となっています。
7. Monadのエコシステム成長戦略を考える
Monadはまだメインネットローンチ前のブロックチェーンではあるものの、今後どのようなアプリケーションが参加しエコシステムを拡大させていくかは気になるところです。
Monadの直接的な競合はSolanaやSui、Aptosといった高性能チェーンになるかと思いますが、その多くは非EVM互換チェーンです。
これらのブロックチェーンプラットフォームは先行者利益を活かし、既にエコシステムを大きく成長させています。
後発のMonadがこれらの競合に勝つためにポイントとなるのは、EVM完全互換性という強みを活かせるかが重要となるでしょう。
こちらの図は2024年5月時点のものですが、既に現状多くのアプリケーションがMonad上で立ち上がることが決まっており、初期段階である程度の規模のエコシステムになることが予想されます。
上に挙げたManadのX投稿によると、ローンチ前から積極的にエコシステム拡大に力を入れていることがわかります。
やはりEVM互換性があるというのは現在のWeb3市場においても大きな強みです。
しかし、EVM互換性があるからと言ってもMonadが継続的に競争力を維持できるかは今後の観察が必要です。
Monadが大きく成長するためには、引き続き積極的に魅力的なアプリを誘致し、できるだけ短期間でEthereumコミュニティから有望なプロジェクトや人材を引っ張ってこれるかが鍵になるでしょう。
また、Monadの強みである高速処理、高スケーラビリティを生かしたアプリケーション（高頻度取引が可能なDEXやリアルタイム性が求められるゲームなど）を展開させることで他のEVM互換チェーンにはない独自性を発揮していくことも重要だと筆者は考えます。
もちろん、Monadチームもエコシステムの早期発展がMonadの成功を左右することは理解しているはずです。
直近もMonadチームによる4週間のアクセラレータープログラムやピッチコンテストを開催しており、有望なビズデブやデベロッパーを引き入れるために注力しているようです。
今後もこのような取り組みを継続できれば、Monadの将来のエコシステムの成功に期待が持てるでしょう。
8. まとめ
Monadは、EVM完全互換と高いトランザクション処理性能を兼ね備えた次世代のモノリシックブロックチェーンとして、注目を集めています。
その優れたパフォーマンスとスケーラビリティは、特に高速処理を必要とするアプリケーションや、Ethereumエコシステムから更なるマルチチェーン展開を進めようとするプロジェクトにとって魅力的です。
Monad BFTやMonad DBなど、独自の技術により、効率的で安定したブロックチェーン環境を提供しており、並列処理や非同期I/Oの活用によって、従来のブロックチェーンが抱える課題を解決しています。
資金調達の面でも、大手投資家からの巨額の支援を受けており、エコシステムの成長に向けた強力な基盤を築いています。
今後は、EVM互換性を武器に、他の高性能チェーンとの競争に挑みつつ、独自のアプリケーション開発を進めていくことが期待されます。
特に、Monadの性能を最大限に活かせるアプリケーションの展開が鍵となるでしょう。
エコシステム拡大に向けた積極的な取り組みが成功すれば、Monadはブロックチェーン業界において大きな影響力を持つ存在となるでしょう。
※免責事項：本レポートは、法的または財政的な助言とみなされるものではありません。
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