ノックチェーンアーキテクチャは、コンセンサスとアプリケーションの実行を分離することで、デジタル資源の不足を解消する。

• Nockchainは、ブロックチェーンのスケーラビリティや金融的な信頼性の問題を解決するために、基本層のコンセンサスとアプリケーションの実行を分離しています。
• このプロトコルでは、「有用な作業」を対象としたマイニングモデルが用いられており、マイニングエンジンは検証可能なAIやゼロ知識計算を行います。
• アプリケーションは、コンセンサスなしで独立した状態機として動作し、アプリケーションの実行によるベースレイヤーの過負荷を防ぐ。
• このアーキテクチャでは、ネットワーク機能にはRustホストが使用され、コンセンシス検証には組み込みのHoonカーネルが利用されている。
• ローカルノードの検証は、ホストされたエクスプローラやブリッジサービスとは異なる、主要な信頼境界となります。

Nockchainの核心的な考え方は、エネルギーやコンピューティングコストに基づく、プライベートでプログラマブルな通貨を創出することです。このプロトコルは、デジタル的な希少性における信頼関係の確立、アプリケーションの実行によるベースレイヤーの過剰な負荷の防止、そして単なるハッシュ競争以外の価値の創出という3つの主要な問題を解決します。ビットコインのように通貨に焦点を当てるのではなく、また、検証者に一般的な実行作業を負わせる共有スマートコントラクトチェーンとは異なり、Nockchainはベースレイヤーを制限し続けます。Nockchainは通貨や証明の検証を行い、アプリケーション（NockApps）はコンセンサス外で独立した状態機械として動作します。この分離により、アプリケーションは自分自身のルールやリリースサイクルを維持でき、ベースレイヤーの性能を低下させることなく機能します。

このマイニングモデルは、「有用な作業」を導入しています。無意味なハッシュ検索にエネルギーを浪費するのではなく、有効なマイニング作業によってAIのための行列計算やゼロ知識証明などの成果が得られます。これにより、計算サービス提供者がブロック報酬を得る一方で、有用な計算能力を提供するという二重目的のネットワークが形成されます。このプロトコルでは、Hoonカーネルからコンパイルされた小さな機能的な命令セットであるNockを使用し、決定可能で検証可能な実行を保証しています。

主な制約としては、一般的なスマートコントラクト用のVMと比べて、基本層の表現能力が限られている点や、アプリケーションの可用性の責任がアプリケーション側に移る点が挙げられます。しかし、この設計では、決定的な金銭的規則が実現され、直接所有権が明確になり、チェーン状態も独立して検証可能です。このアーキテクチャは、「必要な作業の証明」やSTARKベースの計算整合性に関する研究によって支えられており、完全な実行をコンセンサスに移すことなく、アプリケーションの結果をお金と結びつけることが目指されています。

Nockchainのフルノードは、チェーンデータをダウンロードし、承認された各ブロックや取引がコンセンサスキーパーに対して正しいかどうかを確認することで動作します。この仕組みにより、ユーザーはブロックエクスプローラーやホストされたAPIに依存せずにチェーンを確認することができます。ただし、ノードを運用することがマイニングとはみなされない点に注意が必要です。ZKマイナーとAIマイナーは、候補となる処理を要求し、結果を送信するという別々のプロセスとして機能します。このアーキテクチャでは、責任が明確に分けられています。Rustホストは、ネットワーク、ストレージ、公開およびプライベートAPI、プロセスのライフサイクル、そして外部のマイナーとの通信を管理します。

埋め込まれたHoonカーネルはコンセンサスの有効性を担っており、ノードはZK-PoWラインからの%powとAI-PoWラインからの%ai-powという2種類のブロックアーティファクトを受け入れます。どちらも通常のカーネル検証プロセスに進みます。運用上のセキュリティやメンテナンスが重要です。カーネルがそれを検証するまで、すべてのブロックやトランザクションは信頼できないものと見なされます。プライベートなgRPCエンドポイントは特権的なものであり、意図的にのみ公開されるべきです。ピアの評判は伝送ポリシーの一環であり、無効なブロックを検証することはできません。コンセンサスジetsは、Hoonの結果を正確に保持し、必要な設定が欠けている場合には明らかに失敗する必要があります。

オペレーターは、メインネットの操作において、実験用のファネットデータディレクトリを再使用してはなりません。ブリッジサービスやマルチサインガバナンスは、別個の運用システムです。ウォレットはブリッジの預金を作成することができますが、フルノードはブリッジ自体を運用することはありません。この区別により、コアの合意形成メカニズムが、外部のブリッジ操作やガバナンス層の複雑さから隔離されることになります。

有効なマイニング機能はどのように機能するのか？

このプロトコルのマイニングモデルは、従来のProof-of-Workシステムとは大きく異なり、計算の有用性を重視しています。無駄なハッシュ検索にエネルギーを消費する代わりに、有効なマイニング作業によって結果が得られます。これらの結果には、AIやゼロ知識証明のための行列計算などが含まれており、それらは確認可能で価値があるものです。こうして、計算サービス提供者がブロック報酬を得るために競争しながら、同時に有益な計算能力も提供する、二重目的のネットワークが形成されます。

このアプローチにより、通貨の歴史がエネルギーやハードウェアのコストと結びつくことになり、金融の信頼性が実体的な経済活動によって裏付けられるようになります。ゼロ知識証明やAI計算の利用により、ネットワークは人工的に計算負荷を生み出すのではなく、既存の計算需要を活用することができます。これらのワークロードを合意形成メカニズムに統合することで、Nockchainは経済的インセンティブを実際の計算進捗と一致させることができます。

運用上のリスクとトレードオフは何か？

コンセンサスとアプリケーション実行の分離により、特定の運用リスクが生じます。一般的なスマートコントラクト用VMMと比べて、ベースレイヤーの表現力が限られているという問題もあります。また、アプリケーションの可用性に関する責任がアプリケーションエッジに移るため、ベースレイヤーはアプリケーションの稼働時間を保証することはできません。ネットワークの整合性を維持するためには、運用者はこれらのリスクを慎重に管理する必要があります。

運用上のセキュリティを確保するためには、ノード管理プロトコルを厳格に遵守する必要があります。プライベートなgRPCエンドポイントは特権的なものであり、意図的にのみ利用されるべきです。ピアの評価は伝送ポリシーの一環であり、無効なブロックを検証することはできません。したがって、運用者は外部ノードに頼ることはできません。コンセンサスシステムでは、Hoonの結果を正確に保持し、必要な設定が欠けている場合には明らかに失敗する必要があります。これらの要件により、ネットワークが拡張しても安全かつ決定可能な状態を維持できます。

ブリッジサービスとマルチ署名ガバナンスは、別々の運用システムです。フルノードはブリッジ自体を操作することはありません。このように分離されているため、ブリッジの障害がコアコンセンサスの機能に影響を与えることはありません。しかし、複数の異なるシステムを管理する必要があるため、ネットワークのメンテナンスの複雑さが増します。ウォレットはブリッジの預金を作成できますが、フルノードはブリッジ自体を操作することはありません。これは、明確な運用境界が必要であることを示しています。