SolanaにおけるNFT圧縮の探究

Solana NFTの基礎知識（任意）

圧縮について詳しく見る前に、まずSolanaでNFTがどのように機能するかを確認しましょう。Solana NFTにすでに精通している場合は、次のセクションまで読み飛ばしてかまいません。

Solana上のトークンは、mintアカウントとtokenアカウントという2種類のアカウントを使用します。mintアカウントには、供給量など、トークンに関するグローバルな情報が含まれます。tokenアカウントは、そのトークンを別のユーザーアカウントに関連付けます。

たとえば、ユーザーAが1500 USDCを受け取ると、ユーザーAのメインユーザーアカウントから派生したUSDC tokenアカウントに、そのトークンが保存されます。このプロセスはすべてのトークンに適用されます。ユーザーAに100 USDTを送信する場合、Transfer Programは、ユーザーAのUSDT tokenアカウントが存在しなければ最初にそれを導出し、存在する場合は検索します。

現実世界で、通貨ごとにメインの財布の中へ異なる小銭入れをいくつも用意するようなものです。ユーロは一つの小銭入れに、ドルは別の小銭入れに保管します。しかし、メインの財布はユーザーであるあなたのものです。

SolanaのNFTは、供給量が1つだけのトークンです（つまり、1つしか存在しません）。Metaplexは、NFTにmetadataアカウントを関連付けるToken Metadata Programも導入しました。metadataアカウントには、名前、シンボル、コレクション、そしてもちろんNFT画像自体などの情報が含まれます。これ自体が非常に奥深いトピックなので、ここではこれ以上詳しく説明しません。

圧縮の基礎知識

圧縮の目的は、オンチェーンに保存するデータ量を削減することです。これは、データ（画像のメタデータなど）をSolana台帳上のMerkle treeに保存し、そのルートをオンチェーンに保存することで実現します。

インデクサーは、そのtreeに関係するすべてのトランザクションを処理し、Merkle treeの最新状態を維持します。ユーザーはインデクサーからデータをすばやく取得できます。オンチェーンのルートにより、プログラムとのやり取りが有効かつ安全であることが保証されます。また、ユーザーはインデクサーのデータをオンチェーンのルートと照合し、データが最新かつ有効であることを確認できます。

少し待ってください。Merkle treeとは何でしょうか。

Merkle treeは、大量のデータの完全性を迅速かつ効率的に検証できるデータ構造です。データを「leaf」と呼ばれる小さな単位に分割し、それらのleafを徐々に大きな「node」へと組み合わせることで機能します。

tree内の各nodeは、その子nodeのハッシュを表します。親nodeは子nodeのハッシュを組み合わせて、独自のハッシュを作成します。この処理は、すべてのleafがtreeの最上部にある単一のハッシュへ統合されるまで繰り返されます。このハッシュは「root hash」と呼ばれます。個々のleafをすべて確認しなくても、root hashを使って、tree内のすべてのデータが完全で変更されていないことを検証できます。

Solanaの圧縮は、account compression programによって実現されています。このプログラムにより、開発者はroot hashを保存するMerkle treeアカウントを作成できます。その後、新しいleafを追加したり、既存のleafを置き換えたりできます。leafを置き換えるには、「proof path」が必要です。これは、対象のleafとroot hashの計算に必要なすべてのnodeを含む、tree内の最小の部分集合です。圧縮プログラムはproofをroot hashと照合し、データが有効であることを検証します。treeの実際の内容はオンチェーンに保存されないため、この処理が必要です。

まとめると、圧縮プログラムを使うことで、開発者はMerkle treeを作成し、tree内のアイテムを追加または更新できます。各操作はSolanaトランザクションを通じて実行されるため、treeの履歴はSolana台帳上で確認できます。インデクサーやRPCプロバイダーが停止した場合、または開発者がプロバイダーを切り替えたい場合でも、treeの履歴を再実行することでtree全体を再構築できます。

最後に、データの検証とセキュリティのため、treeのルートがオンチェーンに保存されます。これらを組み合わせることで、状態をオンチェーンに保存する必要がなくなり、コストを削減してデータを実質的に「圧縮」できます。

NFT圧縮

NFT圧縮は、Bubblegumというプログラムによって実現されています。Bubblegumは圧縮プログラムを使用して各NFTをMerkle treeに保存し、mint、token、metadataアカウントを不要にします。これにより、圧縮NFTを非常に低コストで利用できます。

圧縮NFTのミントは、Merkle treeに新しいアイテムを追加するだけです。追加される各アイテムには、NFTの名前、コレクション、所有者などの情報が含まれます。ミントに加えて、Bubblegumは次のメソッドも提供します。

• Transfer
• Burn
• Delegate, CancelDelegate
• Burn
• Redeem, CancelRedeem
• Decompress
• VerifyCreator, SetAndVerifyCreator
• VerifyCollection, SetAndVerifyCollection

これらのメソッドを使い始めるためのドキュメントも、こちらに用意しています。

圧縮NFTの読み取り

圧縮NFTを読み取る最も簡単な方法は、Digital Asset Standard（DAS）APIを使用することです。これは、トークンを照会するための統一インターフェースを提供する、オープンソースの仕様およびシステムです。このシステムは、すべてのBubblegumトランザクションを処理し、Merkle treeを保存するインデクサーによって動作します。さらに、このAPIでは、クリエイター、コレクション、所有者を指定してNFTを照会できます。読み間違いではありません。DAS APIは圧縮NFTだけでなく、通常のSolana NFTにも対応しています。つまり、単一のAPI呼び出しだけで、オンチェーンのmintlistを取得したり、ユーザーやプログラムが保有するすべてのNFTを驚異的な速度で確認したりできます。

このAPIについてもドキュメントを用意し、使い始めるためのサンプルコードもこちらで提供しています。

圧縮のユースケース

本稿の執筆時点で、圧縮の公開からまだ数週間しか経っていませんが、すでに優れたユースケースの開発が進んでいます。例をいくつか紹介します。

• Dialect は、チャット内のステッカーパックにNFT圧縮を利用しています
• Helium は、Helium Hotspotを表現するためにNFT圧縮を利用しています
• Crossmint は、数十万人へのエアドロップにNFT圧縮を利用し、自由に試せるミントAPIも提供しています
• Drip Haus は、大規模なエアドロップの実施にNFT圧縮を利用しています
• Render は、NFT圧縮を活用してGPUレンダリング用のシーングラフ全体をトークン化するため、Solanaへの移行を検討しています

デジタル資産の未来を構築しましょう

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