アーキテクチャ

Cartesiのアーキテクチャは、Linux環境でのオフチェーンコンピューティングを可能にすることで、従来のソフトウェア開発とブロックチェーン技術の間のギャップを巧みに埋めます。 この革新的なアーキテクチャは、次のコアコンポーネントで構成されています。

Cartesiマシン

RISC-V アーキテクチャ

Cartesi MachineはRISC-V CPUをシミュレートし、これは簡単でモジュラーな命令セットアーキテクチャ（ISA、Instruction Set Architecture）で、形式的検証と低レベル計算に非常に適しています。このISAはCartesi Machine仮想ハードウェアの基礎です。

Linuxカーネル（Linux Kernel）と統合

Cartesiマシンは、完全なLinuxオペレーティングシステムを実行し、開発者が標準のLinuxツール、ライブラリ、およびプログラミング言語を使用できるようにします。この統合は、LinuxソフトウェアをRISC-Vアーキテクチャにクロスコンパイルすることで実現されます。これにより、Cartesiマシンは実質的には、オンチェーンで動作するLinuxベースの仮想コンピュータとなります。

確定的な実行

Cartesiマシンには、実行の決定論的特性があり、これはどんな実行環境でも同じ入力が常に同じ出力を生み出すことを意味します。この種の決定論は、オフチェーンコンピューティングの再現性にとって極めて重要であり、他の人が信頼を必要とせずに結果を検証できるようにします。

オフチェーンとオンチェーンの相互作用

Cartesi Machineは、一連のスマートコントラクトを通じてオンチェーンコンポーネントと相互作用します。 これらのコントラクトは、Cartesi マシンにデータを送信し、計算をトリガーし、結果を取得する役割を担います。 このアーキテクチャにより、複雑な計算をオフチェーンで実行し、必要なデータのみをオンチェーンで固定できるため、ガス料金が大幅に削減され、全体的な効率が向上します。

Noether サイドチェーン

ネーターは、オフチェーンコンピューティングで使用されるデータの可用性を確保するために使用される特殊なサイドチェーンです。 オフチェーンのCartesi Machineの計算は、関係者全員がアクセスできるデータに依存しているため、このデータ可用性レイヤーは重要です。 Noether は、プルーフ・オブ・ステーク メカニズムを使用してネットワークを維持し、ステーカーがデータストレージを提供および検証します。

従来のブロックチェーンとは異なり、Noetherは一時的なストレージに最適化されています。この設計は、オフチェーンの計算タスクなど、大容量のデータセットを一時的に保存する必要があるアプリケーションに特に適しています。データは使用後に破棄され、ストレージコストが大幅に削減されます。

要するに、Noether は分散型の方法でデータの利用性を管理し、データが単一のエンティティによって制御されないことを保証することに取り組んでいます。これはノードネットワークによって実現されます：これらのノードは、Cartesi アプリケーションが必要とするデータを共有し、提供します。

プロトコル

Cartesiプロトコルは、安全かつ検証可能なチェーン外計算を実現し、ブロックチェーンの完全性と安全性を維持します。

Descartesフレームワーク

Descartesフレームワークにより、開発者はCartesi Machineを使用して複雑な計算をオフチェーンで実行できます。 これにより、これらの計算結果の再現性と検証性が保証されます。 Descartesは、入力がCartesi Machineで処理され、その結果がブロックチェーンに提出される実行環境を処理します。

Descartesには、参加者が計算結果に疑問を投げかけた場合に紛争解決機構が含まれており、Cartesiプロトコルは計算をより小さなステップに分解し、これらのステップを個別にチェーン上で検証できます。このプロセスにより、不正確な結果を検出および修正できるため、チェーン全体を再実行する必要はありません。

検証可能な計算

Cartesi Machineによって生成された結果は、暗号証明を介してブロックチェーンに固定されます。 これらの証明により、どちらの当事者も、元の実行者を信頼することなく、計算が正しく実行されたことを検証できます。

ロールアップ

Cartesiは、ロールアップ技術を使用して複数の取引や計算を単一のチェーン上の取引に集約します。これにより、ブロックチェーンの負荷が削減され、より高いスループットが可能になります。Rollupは、基礎層（例：イーサリアム）のセキュリティを維持すると同時に、計算作業をCartesiマシンにオフロードするのに役立ちます。

Cartesiは、Optimistic RollupとZero-Knowledge（ZK）Rollupをサポートしています。Optimistic Rollupは、すべてのトランザクションが有効であると仮定し、争議が生じた場合のみチェーン上で検証を行います。一方、ZK Rollupは、暗号化証明を使用して、各バッチのトランザクションの有効性を保証します。これら2つのRollupテクノロジーは、チェーン上の処理とストレージのデータ量を削減することで、スケーラビリティの問題に対する解決策を提供しています。

輝点

• Cartesi Machine：Linuxオペレーティングシステムを備えたRISC-V CPUのシミュレーションで、開発者は標準のプログラミング言語やツールを使用してオフチェーン計算を行うことができます。
• 決定論的実行:計算の再現性を確保し、検証可能で信頼できる結果を可能にします。
• オフチェーンとオンチェーンの相互作用:スマートコントラクトは、ガスの使用量と効率を最適化するために、データの送信と計算結果を管理します。
• Noetherサイドチェーン:コストを削減するために一時的なデータストレージ用に最適化された分散型ネットワークを使用してデータの可用性を管理します。
• Rollup：オプティミスティックロールアップとゼロ知識ロールアップをサポートし、複数のトランザクションを1つのチェーン上のトランザクションに集約してスケーラビリティを向上させます。