2022年12月にカルダノ財団から公開された「Hydra Head protocol: an open source solution for scalability（ハイドラヘッドプロトコル -オープンソースのスケーラビリティソリューション）」の和訳をお届けします。
カルダノにおける「ハイドラ（Hydra）」の技術的な詳細や、2022年の開発状況を総括する内容として要チェックです！
以下、和訳）——————————————
Hydra Head Protocol（ハイドラへヘッド・プロトコル、以下Hydra）は、Cardano上のスケーラビリティ・ソリューションの１つです。オフチェーンにおいて台帳を作成するためのオープンソースフレームワークとして実現し、開発者がより効率的にブロックチェーンを使用できるよう支援することができます。
このプロジェクトは、カルダノ財団とIOGのエンジニアの共同作業から生まれたものです。コードを公開するだけでなく、開発チームと連携して、改善提案による貢献方法も同時に公開されています。しかし、Hydraについて多くの言及があるにもかかわらず、このプロジェクトと、それがどのようにコミュニティに貢献するかについて、いくつかの混乱が残っています。そこで、Hydra についての基本的なこと、プロジェクトの現在の状況、そして今後の方向性について簡単におさらいしておきましょう。
ハイドラ（Hydra）とは？
ハイドラヘッド・プロトコルは、ステートチャネル・ソリューションのカテゴリに属する「isomorphic layer-2 solution （同型レイヤー2ソリューション）」として提示されています。
「チャネル」とは、一般的に2つ以上のピア間の双方向通信リンクのことを指します。
ブロックチェーンにおいては、2つ以上の当事者がメインネットワークに発信する以外の方法で、トランザクションを交換できるようにする手段を意味します。
この意味において、「ステートチャネル」は基本的に「メインネットワークと並行して動作する小さなネットワークを構築する方法」を意味します。
「ステートチャネル」は、ビットコインのレイヤー2決済プロトコルであるライトニングネットワークを構築するために使用された「ペイメントチャネル」を一般化したものでもあり、より高速な取引を促進することができます。「ペイメントチャンネル」が資産の移動のみをサポートするのに対し、ステートチャンネルはスクリプトの実行や、メタデータ、マルチアセットUTxOなど、より精巧なトランザクションを可能にします。
ハイドラでは、カルダノから独立した（カルダノのメインネットから独立した）、より限定されたアクター間で実行されるカルダノチェーンの複製部分としての使用方法が想定されます。このように、アクター（参加者）は自分達のプライベートネットワーク上においてハイドラヘッドで高速に取引を行うことができ、”その結果”をカルダノのメインネット上で決済し、他のネットワークにその結果を知らせることができるようになります。
このように、ハイドラヘッドは、半統制された環境で、このような高速のトラフィックを必要とするアクターが自由に作成することができるのです。後ほど、より多くの例をご紹介します。
分散型台帳技術（DLT）では、レイヤー1（ベースレイヤー）はブロックチェーンのメインチェーンを指し、「レイヤー2」はメインチェーンの上に構築されるあらゆるソリューションや製品に相当します。「レイヤー2」のソリューションは、メインチェーンにさらなるスケーラビリティをもたらすことが多く、「ハイドラヘッド・プロトコル」は、カルダノメインチェーンの上に構築されているため「レイヤー2ソリューション」とみなされます。
さらにハイドラでは、ハイドラヘッドによるトランザクションがカルダノ上で実行されているトランザクションと同じ機能を共有するため、「isomorphic（同型）」と特徴づけられます。この用語自体がこの類似性を示唆していることになります。「iso-」は「等しい」という意味で「-morphic」とは「形、フォーム、構造」を表します。つまり、文字通り「同じ形を持つ」ことを意味します。さらに数学では、ある領域から別の領域への要素間の双方向のマッピングで、2つの領域間で要素の構造が保持されることを「同型」と言います。つまり、カルダノ上で実行されるトランザクションとハイドラヘッドで実行されるトランザクションの間には、直接的な構造的対応が存在するのです。
続いて、ハイドラではカルダノに支えられたあらゆるプログラミング言語もサポートすることができます。カルダノは主流の言語と特殊な言語の両方を使用できるため、ハイドラのトランザクションは、開発者がすでに慣れ親しんでいる既存のツールを使って構築できることを意味します。
一方、ハイドラヘッドはカルダノメインチェーンで使用されているものと同様の台帳技術を備えていますが、コンセンサスの確立やピア間での取引の検証・伝播に関しては、両者は異なっています。
ハイドラヘッドでは「ステークプール」は一切存在せず、ヘッドの参加者間は「フルコンセンサス」によって行われます。つまり、全員がすべての取引に同意する必要があります。これによりハイドラヘッドの参加者に強力なセキュリティの保証を与える一方で、1つのヘッドの参加者の総数を制限することになります。また、参加者は必ずしもお互いを信頼していなくても、このプロトコルに参加することに共通の興味や動機があることが示唆されています。
一般の方に信じられていることとは逆に、ハードフォークによってハイドラが可能になるわけではありません。繰り返しになりますが、ハイドラはベースレイヤー（レイヤー1）そのものの機能になるわけではありません。ハイドラはあくまで、カルダノ上で動作するプロジェクトがそのユースケースの一部を高速化するために利用可能な、フレームワークとインフラスタックです。
いわば、ハイドラは独自のプロトコルを拡張しようとするDApp開発者のためのDAppとして機能する。これは、より大きなランドスケープにおけるビルディングブロックであり、主に2つの部分から構成されています。
・オンチェーンスクリプトのセット：ハイドラヘッド・プロトコルの実行を推進し保護する
・ソフトウェアスタック：WebSocket や JSON などの Web 技術を使用する高水準のインターフェイスを開発者に提供する。名称は「ハイドラ・ノード」
ハイドラ開発を振り返って
この1年（2022年）、ハイドラの開発環境周辺では様々なことが起こりました。一言でまとめるなら、「2022年はソフトウェアの品質を高め、最初のパイオニアたちがハイドラを構築できるような環境を整えること」だったと言えるでしょう。
今年の初め、チームはベンチマークを通じて、特にオンチェーンの制限におけるプロトコルの限界を調査し定量化をはかりました。実際、オンチェーンスクリプトのセットで駆動するため、プロトコルはDAppsの開発で一般的な実行リソースの制限を免れることはできません。その結果、チームはCIP-0042を起草し、Plutusに新しいコアプリミティブを導入し、ハイドラのオンチェーン操作の一部を簡略化するよう要請しました。
また、プロジェクトはより範囲を広げ、オープンソースを広く受け入れ、貢献者の参加を募集しました。2022年2月以降、ハイドラは公開されたロードマップを維持して進んでいます。同様に翌月には、プロジェクトとハイドラソフトウェアスタックに関するすべての情報をホストするウェブサイトを立ち上げました。このウェブサイトは、非常に多くの情報を提供しています。インストール方法、デモ、APIリファレンスなどのユーザーマニュアルだけでなく、アーキテクチャの決定記録、テストカバレッジの結果、ベンチマークなど、多くの情報を提供しています。ハイドラを使った開発を始めようと思っている人には、間違いなく最適な場所です。
さらに3月には、フランスのリヨンで行われたチームのハッカソンでは、最初のハイドラヘッドが公開テストネット上でオープンする瞬間が公開され、イベントに特別な意義をもたらしました。そこからチームは、このソリューションを量産可能なソフトウェアスタックに近づけるために、ギャップを埋める作業を開始しました。
特に、「Coordinated Head Protocol（Coordinatedは「調整済み」の意）」の正式化に着手しました。これは、現在実装中のハイドラの原論文2を若干変更して開発しているものです。研究と開発との間ではよくあることですが、現実をよりよく反映させるために、理論からの調整が必要となりました。このライブラリは、プロパティベースのテスト、モデルテスト、時間論理を組み合わせ、「ハイドラヘッドプロトコル」のようなプロトコルに関する強力なプロパティを定式化し、検証するものです。
そして2022年の夏には、開発チームはVasilハードフォークによって導入された新しいバベッジ時代の統合に注力しました。ハイドラは、カルダノ上で動作するプロジェクトとして、参照スクリプトや参照入力などの新しい機能を活用し、いくつかの制限の境界をさらに押し広げることも可能です。また同時期には、開発者の体験を容易にするために、使い勝手を改善する数多くの施策について絶好の機会が提供されました。それと並行し、最初のパイオニア開発者たちがすでに活動し、このプロジェクトの実験に取り組みました。
8月から9月にかけても、チームは3人の新メンバーを迎え入れ、忙しい日々を過ごしました。プロジェクトが成熟するにつれて内部チームを拡大し、活動を多様化させることができるようになりました。
その裏で、最初のビルダーたちは複数のエキサイティングなプロジェクトを発表する準備を進めていました。10月のイベント「Rare Bloom」では、SundaeSwap Labsがプロトコルの一部を「ハイドラヘッド」で動作させる方法を公開しました。これは、ハイドラヘッドを介して実質的なスマートコントラクトを実行する最初のパブリックデモとなりました。まだテストネットワークであり、いくつかの補足があるものの、これはハイドラの採用における大きな前進を意味します。そして、Obsidian Systems（IOGとハイドラを共同開発しているブロックチェーン開発企業）とIOGが、ハイドラヘッドを介した決済に特化したオープンなソフトウェア開発キット「Hydra for Payments（決済向けハイドラ）」を発表するまで、わずか1カ月しかかかりませんでした。同時に、TxPipe社は、自社の新しいプラットフォーム「Demeter」を通じて、ハイドラヘッドをサービスとして提供することに取り組んでいることを示しました。
このようなプロジェクトはすべて、1つのことを明確に示しています。それは、ハイドラに対する関心が高まり、最初の開発者がハイドラを採用する方向に向かい始めているということです。事実、カルダノサミット2022では、コミュニティがハイドラのチームリーダーであるSebastian Nagelを「開発チーム」スピーカー部門にノミネートし選出したことからも、プロダクトに対する高い評価が伺えます。
最後に、サミットはコミュニティ全体が集まり交流を深める素晴らしい機会を提供しましたが、ハイドラチームにとっても、ホワイトボードの前に座りプロジェクトの目標や今後数年間の戦略について再考する機会となりました。
ハイドラの目指すところ
2022年11月まで、ハイドラプロジェクトは、カルダノの全トラフィックの99%をハイドラヘッドによってオフチェーンで発生させることを目標としていました。これは野心的な目標でしたが、意思決定における最優先事項でした。しかし2022年11月、チームは新たな目標を設定しました。”Total Value Locked (TVL)”、”Traffic”、”Volume”、その他の基準を問わず、すべての既知の指標でCardano上のナンバーワンのDAppとなることです。どちらの目標も、採用を増やし、Cardanoエコシステムの成長を可能にするという考えを根本的に示していますが、2番目の目標はより具体的で、プロジェクトのロードマップを推進するのに役立つと感じられます。
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Hydra Head protocol: an open source solution for scalability
