背景と特定された課題
伝統的なブロックチェーンネットワークは通常、ノードインフラを管理するためにソフトウェア層であるオペレーティングシステム（OS）に依存しています。これにより、特に高負荷な取引状況下でレイテンシ（遅延）を引き起こし、ハードウェア効率を低下させるアーキテクチャが生じます。ハードウェアとアプリケーションの間に存在する追加の層は、パフォーマンスのボトルネックになったり、セキュリティ管理の複雑さを増大させたりする可能性があります（Cachin & Vukolić, 2017）。

なぜベアメタル展開なのか？

Qubicは、仮想マシンや伝統的なOSに依存せず、コアソフトウェアをベアメタルハードウェア上で直接実行することで、パフォーマンスとセキュリティを向上させます。

このアーキテクチャ上の決定は、OSレベルの抽象化を排除し、ブロックチェーン運用、通信プロトコル、スマートコントラクト実行、および取引処理に必要な高いパフォーマンスを実現するためにハードウェア機能を直接使用するものです。

ベアメタル展開の利点:

• 信頼性:
  • 基本機能にUEFIシェルを使用することで、簡素化され制御された環境を提供し、複雑なOSに関連する潜在的な攻撃ベクトルを削減します。
  • サードパーティのソフトウェアプラットフォームへの依存を排除することで、Qubicは信頼性を向上させ、予期しないアップデートや互換性の問題による混乱のリスクを軽減します。

• 有効性:
  • 伝統的なOSがないことで計算上のオーバーヘッドとレイテンシが削減され、Qubicがハードウェア機能を効率的に活用できるようになります。
  • UEFIシェルは、取引のリアルタイム処理を含む高いスループットを必要とするアプリケーションにおいて極めて重要な、高速な起動と簡素化されたハードウェアレベルのアクセスを促進します。

• セキュリティ:
  • ソフトウェアスタックを最小限に抑えることで、Qubicは潜在的な攻撃対象領域を大幅に縮小し、OSレベルのエクスプロイトに対して強力な保護を提供します。
  • ベアメタル展開のアプローチは、インターネット経由で一般的に標的となる脆弱性を排除することで、リモート攻撃のリスクをさらに軽減します。
  • 代わりに、ベアメタルシステムを侵害するにはハードウェアへの物理的なアクセスが必要となり、リモートのアタッカーにとっては大幅に困難な課題となります。
  • これは、複雑さを軽減し不要なシステム層を削除することが脆弱性を最小限に抑える鍵であるという、Shostack（2014）の原則に一致しています。
  • さらに、ベアメタルノードのセットアップと維持に必要な努力は自然な参入障壁を生み出し、システムを深く理解した献身的な参加者のみがネットワークの一部となることを確実にします。
  • これは、より安全で回復力のあるエコシステムに寄与します。

裏付けとなる研究と引用
分散システムと高性能コンピューティングの研究によれば、ベアメタル展開はシステムの応答性を向上させ、特にリアルタイム環境における重要なアプリケーションのレイテンシを削減することが示されています（Rosenblum & Garfinkel, 2011）。ブロックチェーンプラットフォームで見られるような重い取引負荷を扱う分散ネットワークのシナリオにおいて、ベアメタルアーキテクチャはスループットの向上とレイテンシの削減という実質的なメリットを提供します（Cachin & Vukolić, 2017）。

定量的な指標とパフォーマンスの向上
最適化されたスマートコントラクト実行環境（セクション3.2参照）を備えたQubicのベアメタルインフラのテストでは、大幅なパフォーマンスの改善が示されました。スマートコントラクトのベンチマーク結果によると、取引のレイテンシが減少し、スループットの向上により1秒間に最大5,500万件のQUBICコイン送金が可能になっています（Qubic Team, 2024）。