Web3は、ブロックチェーン技術に基づいて構築された、許可不要、信頼不要、分散型のインターネットエコシステムと定義できます。しかし、Web3の最も特徴的な点は所有権です。
Web3の所有権という側面を理解するために、まずはWeb1、つまり商用インターネットに遡ってみましょう。当時のWeb1は、ほとんどのユーザーにとって読み取り専用でした。その後、Web2が登場し、Facebook、Twitter、YouTubeなどの中央集権型プラットフォーム上で、ユーザーは読み書き両方が可能になりました。そして今、インターネット進化の次の段階であるWeb3は、オープン性、分散化、そしてユーザー利便性の向上という中核概念に基づいて構築されています。つまり、ブロックチェーンを通じて、ユーザーは自身のデータ、コンテンツ、資産を完全に所有できるようになり、最終的には読み書き所有の力を手に入れることができるのです。
Web2ではFacebookのようなプラットフォームがあなたのデータとアイデンティティを所有しますが、Web3ではあなたのアイデンティティはプラットフォーム間を自由に移動できます。さらに、サービスプロバイダーはあなたのデータを収集して収益化することはできません。興味深いと思いませんか？
Web3と分散型インターネットの仕組みをより深く理解するために、以下のWeb3スタックに関するガイドをご覧ください。
Web3スタックとは何か？
分散化はしばしば断片化された技術スタックとして捉えられがちです。Web3がまだ黎明期の技術であることは事実ですが、急速に進化し、注目を集め始めていることも無視できません。
これはWeb3のあらゆる機能を可能にする基盤となるレイヤーです。ここには、マイニング、ノード、インターネットネットワークアダプタ、トークン、ストレージ、仮想化など、ブロックチェーン技術をそもそも利用可能にするために必要なすべての技術的要素が含まれています。
ブロックチェーンベースのゲームであるAxie Infinityを例にとってみましょう。このゲームはNFTとイーサリアムトークンを使用しており、これらはRoninと呼ばれる高出力/低コストのサイドチェーンにブリッジできます。通常、プレイヤーは Uniswap ゲームをプレイするために必要なトークンとETHを交換する。
同様に、分散型ブログプラットフォームであるMirrorは、前述のArweaveストレージプロトコルを使用してデータを保存しています。同時に、 Ethereum 出版社への支払いは、多くの場合ENSアドレスを介して暗号通貨で行われる。
ここで、Uniswapがインフラストラクチャ層とユースケース層の両方に登場していることに気づくでしょう。その理由は、Uniswapが一連のスマートコントラクトであり、ユーザーが直接操作できるフロントエンドも提供しているからです。簡単に言えば、Uniswapはスタンドアロンのユーザー向けアプリケーションとして機能すると同時に、Axis InfinityなどのWeb3アプリケーションのインフラストラクチャとしても機能します。
前述のとおり、インフラストラクチャ層には多くの技術的要素があります。それらをもう少し詳しく見ていくと、理解しておくべき重要な要素がいくつかあります。
サービスとしての鉱業
マイニングは仮想通貨の世界において重要です。最初は Bitcoin そして今や、それはWeb3ブロックチェーンスタックシステムに浸透しています。分散型インターネットは、この機会をサービスとして必要としています。大規模な投資を希望する投資家向けに、マイニング・アズ・ア・サービス（MaaS）を提供する企業が複数存在します。この仕組みにより、企業は収益を上げ、マイナーは利益の分配を受け取ります。
ネットワーク
Web3のネットワークは分散型であり、システムを維持するための中央機関を必要としません。そのため、すべてのユーザーが必要なプライバシーを確保できます。そのプロセスはブロックチェーンネットワークと同じですが、より高い拡張性を備えています。Web3にも分散型ブラウザが搭載される予定です。
さらに、ブロックチェーンアプリケーションも分散化される予定ですが、現時点では、中央集権型と分散型の両方のアプリケーションが稼働しています。
仮想環境
仮想化とは、サーバー、デスクトップ、ネットワークストレージ、OSなどの仮想リソースを作成することを指します。仮想化は、従来のコンピューティングを変革し、ワークロードをより効率的に管理する能力を持っています。仮想化自体は数十年前から存在していますが、Web3の登場により、その真の可能性を最大限に引き出すことができるようになりました。
コンピューティング
ここでいうコンピューティングとは、分散コンピューティングを意味します。簡単に言えば、ネットワークを介して相互接続された複数のコンピュータが同時に動作して一つの問題を解決する概念です。この目的を達成するには、すべてのコンピュータが単一のエンティティとして動作する必要があります。一つの問題を複数の部分に分割し、ネットワーク全体に分散して割り当てるため、時間効率の良い方法です。
次に、ネットワークを介して相互に接続された複数のコンピュータが問題を解決します。問題を解決するためには、すべてのコンピュータが単一のエンティティとして動作する必要があります。
Nodes
分散型インターネットには、何千、何万ものノードが存在します。では、ノードとは何でしょうか？それはネットワークの相互作用点です。仮想環境においては、アクセス可能なあらゆるデバイスをノードと呼ぶことができます。
分散型ウェブは、ノードをはじめとする新しい技術のおかげで実現しました。当初はパケット交換理論として始まったものが、今ではWeb3技術スタックの基盤となっています。ノードはトランザクションを追跡し、シームレスに意思決定を行います。ネットワークによっては、より上位の権限を持つノードが、より大きな意思決定を行ったり、他のノードにタスクを割り当てたりすることもあります。
トークン
トークンとは、基本的にそれぞれのブロックチェーンネットワーク上で機能する仮想通貨のことです。新規プロジェクトの資金調達や開発開始に用いられる資産です。新しい分散型インターネットにおいては、資金調達手段としてトークンを用いることが一般的です。また、他の仮想通貨の購入にも利用できます。いずれにせよ、Web3上では譲渡可能で、価値が3倍になる資産です。
分散ストレージ
Arweaveについて理解できたところで、次に分散型ストレージについて詳しく見ていきましょう。
確かに、ブロックチェーンはスマートコントラクトの保存・実行、分散型状態管理、取引価値の記録といった機能を提供する。しかし、より高度なアプリケーションには追加のコンポーネントが必要となる。
ブロックチェーンストレージは、画像、GIF、動画などのフロントエンドコンテンツを保存するには非常に高価で非効率的です。そこで、分散型ストレージが登場します。
惑星間ファイルシステム（IPFS）は、ユーザーがウェブサイト、ファイル、データ、アプリケーションを保存および共有できるノードで構成される分散ネットワークです。さらに、NFTの普及に伴い、IPFSの利用が増加しており、NFTの基盤となるストレージシステムとして機能することが多くなっています。
ネットワーク層
ネットワーク層は、ノード同士が互いを検出し、情報を交換できるようにするプロトコルスタックです。これには、1対1通信と1対多（ゴシップ）通信が含まれます。各ノードは、正しい情報を送受信するために、特定のネットワークルールに従う必要があります。このネットワークは主に、RLPx、独自開発（Roll your Own）、およびトラステッド実行環境（TEE）で構成されています。
RLPx
RLPxは、2つのピア間の汎用的なデータ転送を支援するとともに、ネットワーク内でのユーザー間の通信を可能にするネットワークおよびプロトコルスイートです。この技術はノードを検出し、ネットワーク全体を構築します。さらに、2人のユーザー間のデータ転送とハンドシェイクを暗号化し、さまざまなプロトコルをフレーム化し、ネットワーク上のデータフロー全体を管理し、P2Pネットワーク内での確実な接続を実現します。
あなた自身を転がしてください
このプロセスは、標準プロトコルがインフラストラクチャに適合しない場合に使用されます。名前が示すように、この「独自プロトコル構築」方式では、独自のプロトコルを構築できます。すべてのブロックチェーンネットワークは独自の特性を備えているため、この方式を採用することで、Web3アーキテクチャにおける創造性と潜在的な成長の流れを確保できます。
信頼できる実行環境
TTEはWeb3の最も重要な要素の一つであり、スケーラビリティの問題を大幅に解決するのに役立ちます。基本的に、TTEはメインネットワークから離れた隔離された領域またはサーバーであり、システム全体のエンドツーエンドのセキュリティと機密性を保証します。
ブロック配送ネットワーク
これは、ユーザーのリクエストに応じてページやその他のウェブコンテンツを提供する分散型ネットワークシステムです。コンテンツは、サーバー、場所、およびウェブページの発信元に基づいて配信されます。トラフィック量の多いウェブサイトにとって非常に役立ちます。さらに、ブロック配信ネットワークは、ウェブサイトからリクエストされたコンテンツをキャッシュし、それをユーザーのサーバーに表示します。
プロトコル層
この層には、ビットコインやイーサリアムといった基盤となるネットワークを構成するすべての技術とその応用例が含まれています。このブロックチェーンアーキテクチャは、他のすべてのものが構築される基盤となるものです。
ビットコインは史上初の暗号通貨であり、Web3 では大きな役割を果たしていませんが、公開暗号と秘密暗号を使用してデジタル資産を所有する道を開きました。ここから、イーサリアムなどの多くのレイヤー 1 スマート コントラクト プラットフォームが生まれました。 雪崩, コスモスそして、さらに多くのプラットフォームが登場しました。今日では、これらのプラットフォームは、実稼働中の多くのWeb3アプリケーションの基盤技術として機能しています。
ビットコインとイーサリアムはどちらも、その上に構築された補助的なプロトコルを備えています。例えば、ビットコインには、より高速で安価な決済を実現するライトニングネットワークや、スマートコントラクトのためのスタックスなどがあります。一方、イーサリアムは、容量制限を緩和するために、複数のレイヤー2スケーリングプロトコルをその上に構築しています。
レイヤー1およびレイヤー2ネットワークが多数出現したことで、それらのネットワーク間で価値を橋渡しする必要性が生じ、このニーズを満たすためにクロスチェーンブリッジが登場しました。クロスチェーンブリッジを使用することで、ユーザーは価値をあるチェーンから別のチェーンへ容易に移動させることができます。
開発者が構築するブロックチェーンネットワークを選択するとき 分散型アプリケーション（dApps）彼らには主に2つの選択肢があります。(1) Ethereum Virtual Machine (EVM) 互換ブロックチェーンと (2) EVM 非互換ブロックチェーン。
1) EVMブロックチェーン
イーサリアムは、Web3開発の主要フレームワークとして機能します。その仮想環境には、残高、アカウント、マシン状態などの重要な情報が保存され、EVMによって定義されたルールに従って、新しいブロックごとに変更されます。さらに重要なのは、スマートコントラクトの保存と実行のための構造を提供することです。
EVM互換ブロックチェーンは、長年にわたるイーサリアム開発の実績と、Hardhat、Truffle、Brownieといった実績のある開発環境の選択肢に支えられています。Hardhatを使えば、開発者はイーサリアムソフトウェアのコンパイル、テスト、デプロイ、デバッグを容易に行うことができます。一方、Truffleを使えば、EVMコードのコンパイル、テスト、デプロイに加え、フロントエンドdApp開発ツールも同時に利用できます。最後に、BrownieはTruffleとHardhatの代替となるもので、EVM開発のためのPythonベースのフレームワークです。
2) EVM以外のブロックチェーン
近年、開発者たちは、イーサリアムのフレームワークと互換性のないブロックチェーンを用いてdAppsを構築し始めており、そのため、それらは非EVM互換と呼ばれている。
開発者たちは、EVMチェーンはイーサリアムフレームワークのルールによって制限されていると主張し、拡張性と高速なトランザクション処理速度を実現するために、最初から新しい構造（非EVMブロックチェーン）を設計することを選択した。
サービスおよびオプションコンポーネント
インフラストラクチャ層はプロトコル層の上に構築され、特定のタスクを実行する上で非常に信頼性の高い、相互運用可能な構成要素から成り立っています。
この層は、通信プロトコル、スマートコントラクト監査ソフトウェア、データ分析プラットフォーム、データストレージ、IDソリューション、DAOガバナンス、金融プリミティブなど、あらゆるものを構築するプロジェクトが密集し、多様性に富んでいます。
例えば、Uniswapではユーザーが資産を交換できます。Arweaveはデータを分散型で保存し、ENSドメイン名はWeb3の世界におけるユーザーのIDとして機能します。これらのアプリはそれぞれ単独では多くのことはできませんが、組み合わせることで、開発者が融合させてアプリを構築できるレゴブロックのような役割を果たします。
Web3インフラストラクチャの課題
適切なインフラがなければ、ブロックチェーンデータへのアクセスや操作は困難になる可能性がある。
データをブロックチェーン上に直接書き込むのはコストがかかるため、開発者はEVMチェーンに組み込まれたログ機能を活用し、スマートコントラクトがコスト効率よく情報をブロックチェーン上に出力します。ログ記録によるストレージコストの削減は、ブロックチェーン上での読み書きにおいて最も好まれる方法であり、開発者が確実にイベントを捕捉できるよう、強力なブロックチェーン相互作用レイヤーが必要となります。
アプリケーション層
Web3スタックの最上位にはアクセス層があり、これはあらゆる種類のWeb3アクティビティの入り口として機能するアプリケーションです。
Mirrorで記事を書いて報酬を得たい場合や、Axis Infinityをプレイしたい場合は、ウォレットが必要になります。ウォレットは、ほとんどのWeb3アプリケーションへの主要なアクセスポイントです。 暗号交換 など Coinbase また、WyreやMoonpayなどの法定通貨交換サービスを利用すれば、法定通貨を仮想通貨に交換して利用を開始できます。仮想通貨を購入してウォレットに保管した後、DappRadarなどのアグリゲーターを活用することで、あらゆる種類のWeb3アプリケーションに一元的にアクセスできます。
進化し続けるWeb3テクノロジースタック
この記事で述べたすべてのプロトコル、ユーザーアプリケーション、インフラストラクチャ、アクセスポイントは、黎明期ではあるものの進化を続けるWeb3、すなわちユーザー所有のインターネットを構成しています。所有権以外にも、Web3の強みはその相互運用性とモジュール性にあります。基本的に、上記のWeb3スタックを組み合わせることで、新しく興味深いものを作り出すことができます。レイヤーやフレームワーク自体はほぼ変わらないでしょうが、それらに含まれる機会やプロジェクトは劇的に進化していくと予想されます。
