📡 Signal｜Zcash の Zakura、ビットコイン由来の通信層を P2Pv2 で刷新へ

Zcash の公式アカウントは 10 月 18 日、Zcash の新しい通信層「Zakura P2Pv2」を紹介した。Zcash のフルノード (チェーンの全データを検証して保持するソフト) の一つ Zakura が開発しているもので、ビットコインから受け継いだ旧来のノード間の通信方式を、新しい設計で置き換える計画だ。

Zakura は Zcash の共同創業者 Sean Bowe 氏と Dev Ojha 氏が率いる開発チームのノードで、Zcash 財団の Zebra から分かれて作られた。P2Pv2 はまだ試験段階で、本番網 (メインネット) では既定で旧方式のまま動く。テスト網ではすでに新旧の 2 方式を並べて動かしている。

毎秒 28KB と毎秒 100MB の距離

Zakura が新しい通信層を作る理由は、開発チーム自身の試算にある。世界規模の決済を支えるには毎秒 5 万件ほどの取引の処理が必要で、それには全ノードに毎秒およそ 100MB のブロックデータが届かなければならない。いまの Zcash のチェーンは、ピーク時でも毎秒 28KB にとどまる。

次のネットワークアップグレード NU7 で予定される 25 秒間隔のブロックでも、1 ブロックの上限は 2MB で、目標の水準とは 1,000 倍以上の開きがある。取引の証明データを小さくする研究 (Project Tachyon) も進んでいるが、それでも個々の取引をネットワーク全体に配る量は残る。Zakura は、その配り方そのものを作り直す必要があると書いている。

1 本の接続に用途別の流れを通す

P2Pv2 の中身は、通信の道具立てを用途ごとに分けることにある。

• 通信路: 暗号化と相手の認証を備えた QUIC (Google が開発し標準化された通信方式) の接続を 1 本張り、その中に独立した流れを複数通す。相手のノードは Ed25519 の鍵で身元を確かめる
• 用途別のサービス: ピアの発見、ブロックヘッダーの同期、ブロック本体の同期、旧方式との互換などを別々のサービスとして扱い、それぞれが遅延・処理量・不正なデータへの強さのどれを優先するかを決める
• 誰でも追加できるサービス: 開発者は中央の許可なしに独自のサービスを登録できる。ノードは自分が提供するサービスを署名つきの記録で告知し、相手はそのサービスを持つノードだけを探して接続する

ブロック本体の同期では、相手ノードごとに配送速度と往復時間を測り、送ってもらうデータ量を調整する仕組み (BBR) を入れた。チェックポイントからの同期では、ヘッダーに載った値を検証して、一部の計算のやり直しを省く。

開発チームが挙げる追加サービスの例は、ヘッダーのチェーンを自分で検証する軽量ウォレットや、取引を一件ずつ試し復号せずに自分宛ての送金を受け取る仕組み (PIR) などだ。ただし、これらは「ロードマップの約束ではない」と明記している。

ビットコインとイーサリアムの通信層との違い

ビットコインも通信層の改良を続けてきた。2024 年の Bitcoin Core 27.0 では、ノード間の通信を暗号化する「v2 トランスポート」(BIP324) が既定で有効になった。ただしこれは、既存のメッセージの形をほぼ保ったまま暗号の層をかぶせる改良だ。イーサリアムは実行層と合意層で別々の通信基盤を使い分けている。

Zakura の P2Pv2 は、メッセージの体系から接続の仕方まで一から組み直す点で、ビットコインの改良とは方向が違う。既存の網との互換を保つ層を別に用意し、新旧の 2 方式を並べながら移る計画をとっているのも、そのためだ。プライバシーに強みを持つチェーンの通信層を、決済の量を前提に作り直す試みと言える。

「試験段階」の中身

開発チームは技術ページの「Status」欄で現状を明かしている。P2Pv2 にはサービス妨害 (DoS) 攻撃への既知のリスクが残り、本番で信頼できる境界にはまだなっていない。ヘッダーだけを扱う軽量モードは、相手ノードに囲い込まれる攻撃 (eclipse 攻撃) に弱いことも明記している。

10 月 16 日に出た Zakura 1.7.0 の候補版 (rc1) では、通信の土台を外部のライブラリから自前の QUIC 実装に入れ替え、新方式のプロトコルの版を上げた。接続の受け入れでは、暗号のやり取りの前に IP アドレスごとの上限を確かめるようにするなど、妨害への備えを積み増している。

次に見るもの

確認先は 2 つある。1 つは Zakura 1.7.0 の正式版のリリースノートで、候補版は本番網でのサポート期限を 11 月 5 日ごろ (ブロック高 3,541,074) と定めているため、それまでに次の版が出る見込みだ。もう 1 つは Zakura の P2Pv2 の技術ページの「Status」欄で、「メインネットは既定で旧方式」という記述が書き換わる時が、本番網への移行の合図になる。

ことば

• フルノード — ブロックチェーンの全取引を自分で検証し、データを保持して他のノードに配るソフト。Zcash では zcashd の後継として Zebra と、その派生の Zakura が開発されており、通信層の設計もノードごとに異なる。
• QUIC — Google が開発し、インターネット技術の標準団体 IETF で標準化された通信方式。1 本の接続の中で複数のデータの流れを独立して運べるため、大きなデータの転送と小さな制御メッセージが互いを待たずに進む。
• Project Tachyon — Zcash の取引の証明データを集約して小さくし、処理できる取引量を大きく増やすことを目指す研究計画。Zakura は Tachyon の仕様が固まった後に、新しい通信層の上で取引の集約の仕組みを設計するとしている。

🔗 一次ソース

• Zakura: P2Pv2 の技術解説 (毎秒 5 万件・100MB/s の試算・現在のピーク 28KB/s・NU7 のブロック 2MB・QUIC と用途別サービス・BBR・Status 欄の試験段階と DoS リスク)zakura.com
• Zakura の GitHub (README: Zebra からの派生・P2P v2 はメインネットで既定オフ／CHANGELOG: 1.7.0-rc1 は 10 月 16 日・サポート期限ブロック高 3,541,074)GitHub
• Zakura 公式サイト (開発は Sean Bowe 氏と Dev Ojha 氏が率いる)zakura.com
• Bitcoin Core 27.0 リリースノート (BIP324 の v2 トランスポートを既定で有効化)Bitcoin Core
• Zcash 公式 X の告知 (10 月 18 日)