このブログでは、ZKXのアーキテクチャを深く掘り下げています。今後のブログでは、ABR、High TideなどのZKXの基本的な技術論文や、Testnetに近いZKX取引プラットフォームの特定のコンポーネントを取り上げる予定です。

ZKXの紹介

私たちは、セルフ・カストディと真のコミュニティ・ガバナンスを備えたStarknet初の永久未来取引所を構築しています。この取引所は、アカウントの抽象化と低い取引コストを活用し、CEXと同等の拡張性を持つ新世代のDEXを提供します。また、このプロトコルは、ステークされたネイティブ・トークンが収益の一部を受け取るという、トークン経済の改善も特徴としており、コミュニティ内の誰もがZKXの成長に参加することができます。

概要

ZKXのアーキテクチャは2つのレイヤーで構成されており、それぞれが特定の役割を担っています。

• 第1層はsolidityを使ったEthereumのスマートコントラクト、第2層はCairoを使ったStarknetのスマートコントラクトです。

• 分散型のZKXノードネットワークがその上に位置し、データの可用性、ネットワークの予測、計算アルゴリズム、ネットワーク内のコンセンサスで構成されています。

分散化とパーミッションレスはZKXの基盤であり、ユーザーが自分の投資とプロトコルの機能を完全にコントロールできることを保証します。これは、DeFiの持続可能で信頼できるエコシステムを構築する上で極めて重要です。

なぜStarknetなのか？

Starknetを選択した理由は、他のWeb3環境では不可能なことを可能にする環境と、StarkWare社のエコシステム内にある開発者のキュレーションコミュニティにあります。StarkWare社の信頼性、一貫したデリバリー、StarkExソリューションの素晴らしい実績はZKXにとって理想的なパートナーです。

開発者向けのツールを作成し、市場全体でweb3のリーチを広げるというビジョンは、我々の目標に合致しています。

スケーラビリティと分散化の問題を解決するために

暗号空間のデリバティブ市場はまだ発展途上であり、いくつかのモデルが提案されている。基本的な暗号デリバティブのモデルは、virtual AMM、Synthetix Model、Centralized Order Bookの3つです。

1. virtual AMMモデルはUniswapに似ており、2つのトークンのプールがあり、一方が担保（通常は安定コイン）、もう一方が実際の仮想資産となります。このモデルは、少額の取引には効率的ですが、取引コストが高くなるため、高頻度の取引には適していません。

2. 一方、Synthetix Modelは、Oracle価格を通じて、相互資産の合成ポジションを追跡する。このプロトコルは、損失または利益を吸収し、流動性を提供する担保のプールを備えています。このモデルはある程度効率的ですが、損失はLPが負担するリスクがあります。

3. Centralized Order Bookモデルは、dYdXやその他の取引所のようなプラットフォームで実装されています。このモデルでは、マーケットメイカーが市場の流動性と深さを提供し、ユーザーが快適に取引できるようにします。しかし、このモデルは中央集権的であり、AWSやGoogle Cloud上で動作するサーバーに依存しているため、分散化や検閲に強いという点では限界がある。また、スケーラビリティの面でも限界がある。

これらの制限に対応するため、ZKX取引所向けに独自のノーノードネットワークを構築しました。

ZKXノードネットワーク

ノードネットワークは、virtual AMMとCLOBの長所を短所なく融合させたソリューションです。コンセンサス・アルゴリズムを用いて相互に作用する一連のノードで構成され、分散型のオーダー・マッチングを実行することができます。

• すべてのノードはアトミックノードとして編成され、Service Busを備えた超絶マイクロサービスの集合としてアーキテクトされています。

• すべてのノードは、ノードネットワークで可能なすべてのオペレーションを実行することができます。

• すべてのノードは、以下のように実行することが可能です。

  • Compute Node（ストレージ、メモリ、処理リソースを提供する）。

  • Signature Node（コンセンサスを集める）。

  • Dispatcher Node（プラットフォームへの接続ゲートウェイ）は、随時稼働。

ノードネットワークには、2つの基本部分があります。

• 分散型リミットオーダーブック(DLOB)

• データプロバイダサービス（DPS）

1.DLOB

分散型取引所（DEX）スペースは常に進化しています。DEXユーザーは、自動マーケットメーカー（AMM）に別れを告げ、オフチェーン分散型指値注文帳（DLOB）にこんにちはする時が来た。ZKXプロトコルは、より効率的でユーザーフレンドリーな取引体験を提供し、伝統的な金融に見られる執行機構に似ていますが、完全に分散化され許可不要であるという利点も備えています。

**中間業者が存在せず、ユーザー、ZKXノード、スマートコントラクトの間に直接的な相互作用があるのです。**ユーザーが切望していたレベルのセキュリティと信頼性を提供します。ZKXプロトコルはEthereumとStarknetでネイティブに構築されており、DEXユーザーにとって安全で信頼性の高い選択肢となります。

**最も革新的な特徴の1つは、状態原理の部分的な知識を利用していることです。**これにより、ZKX分散型ノードはDLOB、データプロバイダーサービス、価格エンジン、取引マッチングコンポーネントをホストし、DLOBのセキュリティを確保することができます。

2.DPS

データプロバイダサービス（DPS）は、プライシングエンジンと外部データソースとの間のゲートウェイです。

DPSは、データ要求が効率的かつ安全に処理されるように設計されています。**データリクエストの単一のエントリーポイントとして、DPSは複数のデータソースにアクセスして必要な情報を取得することができます。**このため、DPSは複数のソースにアクセスしてデータの最新性と正確性を確保することができ、高い柔軟性と信頼性を実現しています。

さらに素晴らしいのは、DPSがデータを取得する必要がないことです。その代わり、サードパーティーのデータプロバイダーに接続する独自のプロバイダーライブラリー規格を持っています。つまり、DPSはさまざまなデータソースにアクセスでき、ZKXプロトコルに正確で最新の情報を提供する能力を備えているのです。データオラクルは、ZKXシステムと多数の外部データプロバイダとの間のレイヤです。私たちの場合、それはRedStoneやその他のサードパーティプロバイダーとなります。

ノードネットワーキングコンセンサス

ZKXノード間の信頼性の高い効率的な通信を確保するために、堅牢なコンセンサスアルゴリズムが必要である。

一つのノードが他のノードと通信する必要がある場合（分散型リミットオーダーブックで注文/スワップの非ネイティブペアを見つける、外部価格を見つける、ABRやハイタイドスコアを計算するなど）、この情報をネットワーク内でどのように配布し伝達するかを決定する必要があります。

**Catamaranは、PaxosやRaftといった従来のアルゴリズムを改良した、多面的なコンセンサスアルゴリズムです。**Catamaranは、リーダー投票アルゴリズムと複数グループの包含を強化することで、より高いレベルの耐障害性と耐改ざん性を実現しています。これは、ノード選挙がより速く、より信頼性が高く、トラストレス分散型セットアップに適していることを意味します。

Catamaranは信頼性を高め、グループのルートノード投票、グループの複製、安全性といったコンセンサスの重要な要素を分離し、より実質的なコヒーレンシーを強制して計算すべき状態の数を減らしています。

Paxosの効率性をベースにしつつ、信頼性を次のレベルに引き上げています。Catamaranは、コンセンサスの重要な要素を分離し、より高度なコヒーレンスを強制することで、計算する必要のある状態の数と転送パケットサイズを減らし、ZKXノードが互いに矛盾する可能性のある方法の数を減らしています。

ベンチマーク

ノード・エレクション。信頼できるリーダーシップのためのランダムなタイマー

Catamaranの際立った特徴の1つは、ノードの選挙プロセスです。Catamaranは、単一のリーダーに依存するのではなく、ランダムなタイマーを使用してリーダーを選出することで、リーダーの状態をより堅牢にし、選挙の競合を迅速かつ並行して解決しています。この革新的なアプローチは、ハートビートプロトコルに小さな追加を加えるだけで、より信頼性が高く効率的なシステムを実現します。

グループルートノード。DLOBオーダーフローの効率化

グループ・ルート・ノードは、DLOBオーダーのフローを管理する上で重要な役割を果たし、プロセスをより簡単に、よりリニアにすることができます。DLOBオーダーは、グループルートノードから他のZKXノードにのみ流れ、反復して行われます。この設計上の特徴は、システム全体の信頼性を高め、DLOB管理を簡素化する。

ZKXのノードグループ。ダブルコンセンサスでスムーズな運用を

Catamaranのもう一つの素晴らしい点は、グループ内のZKXノードのセットを変更するためのメカニズムです。グループの移行時に二重合意アプローチを使用することで、設定変更中であっても、ZKXノードのグループが正常に動作し続けることができます。この二重コンセンサス・アプローチにより、このアルゴリズムに「Catamaran」という名前が付けられました。

パフォーマンスとネットワークサイズ

ABRやHigh-Tideのような複雑な計算式に対応できるノードネットワークを構築するために、私たちはスケーラビリティとパフォーマンスを重要視しました。高い性能を維持しながら、必要に応じてネットワークを拡張していくことが重要でした。

我々のテストでは、現在のテスト形態で9000TPS以上のネットワークが可能であり、新しいノードを追加することでシステムのスループットが線形に増加することが示されました。

ノードネットワークの拡大については、3つのフェーズで計画しています。

**フェーズ1：テストネットの立ち上げでは、初期のシステム負荷に対応するため、少数のノード（数十台）が使用されます。
フェーズ2：メインネットの立ち上げでは、ノード数を100以上まで増やします。
フェーズ3：**ネットワークの需要が高まり、ZKXをDAO構造に向けて分散化した後、数百の追加ノードが登場し、コミュニティがノード・オペレーターになれると予想される。

**ノードネットワークは分散化され、誰にでも開かれたものとなり、ノードオペレータは取引所での取引手数料の一部とスマートコントラクトに提供されるサービスに対する支払いを受けることができます。**分散化計画には、ZKXのトークンエコノミクス、ステーキング、パーミッションレスのノードクライアントが含まれる予定です。取引量の増加に伴い、ノード運営者にインセンティブを与え、収益拡大を促進します。

Cario上のスマートコントラクトアーキテクチャ　0.1版

スマートコントラクト側での概要の共有 。

入出金について

入金する時

ユーザーがL1に資金を入金すると、L2に対応する金額が更新されます。

出金する時

ユーザーがL2から資金を引き出すと、対応する金額がL1に振り込まれます。

L1スマートコントラクトとL2スマートコントラクトの接続

L1 - Ethereumスマートコントラクト（Solidity）

• ZKXプロトコルをロックする

  • 入金する

  • 出金する

L2 - StarkNetスマートコントラクト（Cairo）

• ABR

• 流動性

• 保険

• 管理者認証（Admin Authentication）

• レジストリのセントラルポイント

• マーケット

• 資産管理

• アカウント(ユーザーアカウント)

• トレーディング

• リスクマネジメント

  • リクイディティ

  • デレバレッジ

• 取引手数料

• 取引手数料料金バランス

次は何をするのか？

3月14日にStarkNetでZKX取引所が待望のTestnetを開始したことを、コミュニティの皆様と共有できることを嬉しく思います。

私たちのスマートコントラクトをオープンソース化するという決定は、これをさらにエキサイティングなものにしています。この動きは、分散化と信頼の原則に対する我々のコミットメントを示し、プロトコルの開発と進化にコミュニティが参加するよう呼びかけます。

また、Nethermind社による初の監査報告書も紹介します。この報告書は、当社ウェブサイト（https://media.zkx.fi/audit.pdf）に掲載されています。

最初のTestnet監査は1万行以上のコードで構成されましたが、今回の発売ではその2倍を達成できたことを誇りに思います。最高レベルのセキュリティと信頼性を確保し、潜在的なバグを迅速に特定して対処できるようにするため、今後の監査も計画しています。

ZKXについて

ZKXは、セルフカストディと真のコミュニティガバナンスを備えたStarkNet初の永久先物取引所です。プロトコルは、分散型ノードネットワークによるさらなるスケーラビリティ、高度な取引体験、スタークネットとイーサリアム上のあらゆるユーザーへの永久スワップやデリバティブの提供を目的として設計されています。ZKXの使命は、誰でも、どこでも、その提供を通じて、世界の利回りへのアクセスを民主化することです。

7月、ZKXはStarkWare、Amber Group、Huobi、Crypto.comなどの後援者から450万ドルのシード資金を調達しました。

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