2025.01.24

【最新版】 分散型取引所 (DEX)開発:必要な技術、注意ポイントなどを徹底解説!

【最新版】 分散型取引所 (DEX)開発:必要な技術、注意ポイントなどを徹底解説!

分散型取引所 (DEX)は、Web3エコシステムにおいて非常に価値のある存在で、多くのメリットを提供しています。しかし、DEXを開発するには、ユーザー体験、セキュリティ、そして信頼できる取引環境のバランスを取ることが求められます。これらの要素には、それぞれ開発時に特有の課題が伴うため、常に新しいトレンドや要件に対応し、イノベーションを続けることが重要です。さらに、DEXは進化し続けており、開発者はユーザー体験やセキュリティの課題に取り組み続ける必要があります。

本記事では、DEXの重要な構成要素、開発に必要な技術、そして開発時に注意すべきポイントについて徹底的に解説します。

分散型取引所(DEX)とは

分散型取引所(Decentralized Exchange、DEX)は、暗号資産の取引を行うためのプラットフォームの一つであり、中央管理者や仲介者を必要とせずにユーザー間で直接取引を行うことができます。DEXは、ブロックチェーン技術を活用して透明性とセキュリティを確保しており、取引におけるプライバシーや自主性を重視するユーザーにとって人気の選択肢となっています。

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分散型取引所(DEX)の重要な構成要素

スマートコントラクトスマートコントラクトは、DEXの基盤技術です。ユーザー同士の取引や資産の管理は、これらの自動実行プログラムによって管理されます。取引の実行や流動性の提供など、多くの機能がスマートコントラクトに依存しており、取引の透明性と安全性を確保します。
流動性プール流動性プールは、DEXがスムーズに機能するために不可欠な要素です。ユーザーは自身の暗号資産をプールに預け入れることで流動性を提供し、その対価として取引手数料の一部を受け取ることができます。流動性プールにより、取引が成立しやすくなり、市場の健全性が保たれます。
ウォレットDEXで取引を行うには、ユーザーが自身の資産を管理するためのウォレットが必要です。ユーザーは取引所に資産を預ける必要がないため、MetamaskUniswapウォレットなど、自分が管理するウォレットを使用して取引を行います。
セキュリティメカニズムセキュリティは、DEXの成功に不可欠な要素です。スマートコントラクトの脆弱性を悪用した攻撃を防ぐために、外部の監査機関によるセキュリティ監査が行われ、コードが適切に機能しているかを確認します。また、DEX自体のセキュリティ対策も重要です。
自動マーケットメイカー(AMM)AMMは、現在の多くのDEXで採用されているオペレーティングメカニズムです。従来のオーダーブックに代わり、AMMシステムでは、一定のアルゴリズムに基づいてトークン価格を自動的に設定し、流動性プールの提供者とトレーダーの取引を成立させます。これにより、流動性が確保されやすく、取引が円滑に進むようになります。

このような主要なコンポーネントを踏まえ、ユーザー体験とセキュリティのバランスを意識しながら、分散型取引所を開発していくことが重要です。

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分散型取引所(DEX)の仕組みについて

DEXには主に以下の3つに分類できます:

  • オンチェーンオーダーブック(On-chain order books)
  • オフチェーンオーダーブック(Off-chain order books)
  • AMM(自動マーケットメイカー)
分散型取引所(DEX)の仕組み

オンチェーン・オーダーブック

オンチェーンオーダーブックは、分散型台帳上で直接ホストされます。すべての注文は分散型台帳ネットワークに送信され、ネットワークによって確認されます。誰でもオーダーブックのコピーをホストおよびアクセスでき、分散型台帳が公開されている限り、誰でも自分の注文をオーダーブックに追加することができます。

オンチェーンオーダーブックの例としては、BitsharesとStellarの分散型取引所があります。Stellarネットワークでは、ユーザーが注文を提出し、それがStellar分散型台帳内の永続的で公開されたオンチェーンオーダーブックにホストされます。このオーダーブックに関する情報は、すべてのStellarバリデータノードにブロードキャストされ、一般の人々が閲覧できます。価格が一致する2つの注文が交差したとき、その取引は自動的に実行され、Stellarネットワークによって決済されます。BitSharesの分散型取引所も同様のモデルで運営されていますが、BitSharesブロックチェーンおよびネットワークに基づいています。

メリット

  • 検閲耐性が高い:オーダーブックのホスティングと運営において、中央集権的な主体への依存度が低くなります。オーダーブックに対する中央集権的なGUI(グラフィカルユーザーインターフェース)が存在する場合もありますが、独立した主体は別のGUIを作成し、それをオンチェーンデータで埋めることができます。オーダーブックのホスティングと運営が独立した非共謀的なバリデータノードに分散されている限り、中央集権的な攻撃ポイントや妥協、責任の所在が存在せず、その結果としてオーダーブックが停止されることや特定の注文が制限されることはありません。
  • 信頼の必要性が少ない: オーダーブックが分散型でオンチェーンでホスティングされているため、中央集権的なオフチェーンの主体を信頼する必要がなく、正確かつ信頼性の高いオーダーブックの公開や放送を行うことができます。

デメリット

  • オーダーブックは基盤となるブロックチェーンのパフォーマンス、コスト、セキュリティ特性を引き継ぐ: オンチェーンオーダーブックに注文を送ったり削除したりする際、その速度やコストは使っているブロックチェーンの速さや手数料に依存します。ユーザーは、注文の更新が行われるたびに手数料を支払い、その更新がネットワークで承認されるのを待つ必要があります。そして、最終的にその更新が安全に確定するまでさらに待たなければなりません。もしブロックチェーンが攻撃されて危険にさらされると、オーダーブックも影響を受ける可能性があります。そのため、取引速度が遅く、手数料が高いブロックチェーンは、使いやすいオンチェーンオーダーブックを運営するには適していません。
  • 更新が遅い:「Lightning NetworkやRaiden Networkのようなレイヤー2技術がない場合、オンチェーンオーダーブックは通常、最新のブロックや帳簿に基づいて更新されます。そのため、プラットフォームによっては、更新に数分から数秒の遅れが生じることがあります。一方、オフチェーンオーダーブックは、中央集権的なデータベースを更新するだけで反映できるため、ほぼ瞬時に更新されます。
  • 古くなった注文:オンチェーンの分散型取引所では、一般的にMakerが最初に設定した価格と数量が固定された「休止注文」をサポートしています。休止注文の場合、例えば価格が大きく変動した場合など、もはやその条件で取引をしたくないとき、注文はMakerが積極的にキャンセルしなければなりません。オンチェーンオーダーブックへの注文更新は、ネットワークの取引処理速度に影響されるため、更新に遅れが生じることがあります。このため、価格が大きく変動する時には、休止注文が悪用される可能性があります。しかし、オンチェーンオーダーブックの利用が広がるにつれて、市場価格の変動に応じて注文の提出やキャンセルを自動で行うツール(例えばトレーディングボット)の利用が増えると予想されます。

オフチェーン・オーダーブック

オフチェーン・オーダーブックは、分散型台帳の外で、中央集権的な組織によって保存されます。この中央集権的な組織は、ユーザー同士の注文をマッチングさせたり、場合によってはアクセス権を制限したりします。

オフチェーンオーダーブックの実用性は、主にブロックチェーンの性能に依存します。多くの分散型取引所では、オンチェーンオーダーブックは使われていません。なぜなら、注文を送信したり更新したりするたびにブロックチェーンで処理されるため、取引手数料がかかり、確認に時間がかかるからです。取引手数料がほとんどなく、確認に数秒しかかからないブロックチェーンでは、オンチェーンオーダーブックが実用的ですが、Ethereumのように取引手数料が高く、待機時間が長いブロックチェーンでは、オフチェーンオーダーブックの方が便利です。たとえば、Ethereumベースの取引所である0x、AirSwap、EtherDelta、IDEXなどは、オフチェーンオーダーブックを利用しています。

メリット

  • パフォーマンスの向上:オフチェーンオーダーブックは、注文の更新がほぼ即時に行われるため、取引が迅速に進行します。ブロックチェーン上での確認待ちがなく、更新がスムーズです。
  • コストの削減:注文の送信や更新に取引手数料が発生しないため、コストが削減されます。
  • ブロックチェーンによるリスクが低い:オフチェーンオーダーブックは、ブロックチェーンの攻撃や脆弱性に依存しないため、安全性が高いです。
  • ERC-20トークンとの互換性:オフチェーンオーダーブックは、ERC-20トークンをサポートしており、特定の承認や監査なしにトークンを取引することができます。

デメリット

  • 信頼性が高い必要がある:ユーザーは、オフチェーンオーダーブックのサーバーに依存し、注文が正確に反映されることを信頼しなければなりません。サーバーが正確に更新されない場合、ユーザーは取引相手を見つけることができません。最悪の場合、サーバーは注文を検閲したり、故意に古い情報を表示することもあります。
  • 法的制限が増える可能性:中央集権的なシステムであるため、オフチェーンオーダーブックを運営する組織は法的義務に従う必要があります。たとえば、顧客確認やライセンスの取得、証券として扱われる暗号通貨の取引に関する規制を遵守しなければならない場合があります。
  • 注文が古くなるリスク:オフチェーンオーダーブックは、注文を送信するタイミングと実際に注文を実行するタイミングにズレが生じることがあります。そのため、注文がすでに無効になっている場合があり、取引が遅延することがあります。

自動マーケットメーカー(AMM)

AMM(自動マーケットメイカー)は、取引所に自動的に流動性を提供する仕組みです。この仕組みは、スマートコントラクトを使ってデジタル資産の価格を決め、取引を行うための流動性を提供します。AMMでは、流動性はスマートコントラクトの中に集められます。実際、ユーザーは他の取引相手と取引をしているわけではなく、スマートコントラクト内に保管されている流動性と取引をしているのです。この流動性が集まった場所は「プール」と呼ばれることがよくあります。

AMMの仕組み

AMMを理解するために、次の2つのポイントを押さえておく必要があります:

  • 取引所に通常見られる取引ペアは、AMM内では個別の「流動性プール」として存在します。
  • 専門のマーケットメーカーを利用する代わりに、誰でもこのプールに両方の資産を提供して流動性を提供することができます。

流動性提供者の役割

MMが正常に機能するためには、流動性が必要です。流動性が不足しているプールでは、取引時に価格が大きく変動しやすくなります(これをスリッページと言います)。そのため、AMMはユーザーに流動性プールに資産を提供するように促し、取引が行われるたびにその一部の手数料を報酬として提供します。つまり、流動性を提供する人は、プールに預けた資産の量に応じて、取引手数料の一部を受け取ることができます。

また、AMMは流動性提供者や取引者にガバナンストークンを発行することがあります。これらのトークンは、AMMプロトコルの運営や進化に関する投票権を提供します。

分散型取引所(DEX)開発に必要な技術

DEX(分散型取引所)を開発するには、さまざまな技術とスキルが必要です。主に以下の技術が求められます:

① ブロックチェーン技術

  • スマートコントラクト: DEXの核となる部分です。取引を自動的に処理するために、スマートコントラクトを作成する必要があります。主に以下のプラットフォームでスマートコントラクトを開発します:
    • Ethereum: Solidityを使用したスマートコントラクト開発が一般的です。
    • Solana: RustやCなどでスマートコントラクトを作成します。
    • Binance Smart Chain(BSC): こちらもSolidityで開発可能です。
  • トークン標準: ERC-20(Ethereum)やBEP-20(BSC)などのトークン標準に基づいた開発が必要です。

② フロントエンド技術

  • React、Vue.js、Angularなどのモダンなフロントエンドフレームワークを用いて、ユーザーがDEXを操作するためのUI/UXを構築します。
  • Web3.jsまたはEthers.js: フロントエンドとブロックチェーンのスマートコントラクトを接続するために使用されるライブラリ。これを使って、ユーザーのウォレットをDEXに接続したり、トランザクションを行います。

③ ウォレット統合

  • ユーザーが自分の資産をDEX上で取引するには、MetaMaskやWalletConnectなどのウォレットを統合する必要があります。これにより、ユーザーはDEXに資金を預けることなく直接取引が可能です。

④ バックエンド技術

  • Node.js、Python、Goなど: DEXのバックエンドで、取引データの集計やトークン価格のフィードを処理するために使用されます。ただし、DEX自体は非中央集権型であるため、バックエンドが直接取引を制御することはありません。
  • データベース(Optional: 特定のトランザクション履歴や統計情報の表示など、DEXの一部機能で使用される場合があります。

⑤ セキュリティ

  • スマートコントラクト監査: セキュリティホールやバグを防ぐために、専門のセキュリティ監査が必要です。スマートコントラクトは一度デプロイされると変更が難しいため、事前の綿密なテストが不可欠です。
  • マルチシグウォレットの実装: セキュリティ強化のために、マルチシグ(複数署名)のウォレットを利用することが推奨されます。

⑥ 分散型オラクル

  • 資産の価格データや市場情報を取得するために、Chainlinkなどの分散型オラクルが利用されます。これにより、DEXは外部データを正確に反映して取引を行うことができます。

⑦ ユーザーエクスペリエンスの改善

  • スケーリングソリューション: 高速かつ低コストの取引を提供するために、レイヤー2スケーリング技術(例: zk-Rollups、Optimistic Rollups)を活用することも考えられます。
  • 流動性プロバイダーのインセンティブ設計: DEXの流動性を確保するために、流動性提供者(LP)に対する報酬の設計が求められます。

分散型取引所(DEX)の開発時に注意すべき重要ポイント

DEX(分散型取引所)の開発には、技術的な要件とともに、さまざまな課題や注意点を深く理解して対処する必要があります。以下に、それぞれの重要なポイントをさらに詳しく説明します。

分散型取引所(DEX)の開発時に注意すべき重要ポイント

① スマートコントラクトのセキュリティ

コード監査の重要性

DEXは、中央集権的な管理者がいないため、スマートコントラクトがすべての取引と資産管理の中心となります。そのため、コードに脆弱性があると、資金のハッキングや操作のリスクが高まります。以下の対策が必要です。

  • 監査プロセス: 専門のセキュリティ監査企業による精密な監査を実施することが必須です。例えば、CertikやTrail of Bitsなどが提供する監査サービスを利用し、スマートコントラクトのコードに脆弱性がないか確認します。
  • バグバウンティプログラム: 公開前に、バグバウンティプログラムを設定し、世界中のホワイトハッカーからのフィードバックを受けることで、未発見の脆弱性を洗い出す方法も効果的です。

アップグレード機能の設計

スマートコントラクトは、一度デプロイすると通常は変更ができません。しかし、バグや機能追加が必要になる可能性を考慮し、アップグレードができるように設計することも重要です。これはプロキシパターンやモジュール化されたコントラクト構造で実現できますが、逆にセキュリティリスクを高めることにもなるため、慎重に設計する必要があります。

② 流動性の確保

流動性プロバイダー(LP)へのインセンティブ設計

DEXは、中央集権的なオーダーブックに依存せず、流動性プールに預けられた資産を用いて取引を行います。このため、十分な流動性を確保することがDEXの成功において重要な要素となります。

  • 報酬設計: 流動性プロバイダーに対しては、取引手数料の一部を報酬として提供するモデルが一般的です。例えば、Uniswapは取引手数料の0.3%が流動性プロバイダーに分配されますが、この報酬率の設定が高すぎるとユーザーが取引を行う際の負担が増加します。
  • ファーミングやステーキングの導入: 流動性提供のインセンティブを強化するために、流動性マイニング(流動性を提供することで追加報酬を得る)やステーキングメカニズムを導入することも効果的です。

インパーマネントロス(IL)への対策

流動性プロバイダーは、預けたトークンの価格変動によって損失を被ることがあり、これをインパーマネントロスと呼びます。このリスクを軽減するために、DEXでは以下の対策を講じることが重要です。

  • IL保険: バランサーのように、インパーマネントロスを補填する保険機能を提供するDEXも存在します。これにより、LPはリスクを抑えつつ流動性を提供できます。
  • トークン設計の工夫: リスクを低減するために、価格変動の少ないステーブルコインのペアを中心としたプールを構築する方法も有効です。

③ ユーザー体験(UX/UI)の向上

直感的なUI/UX設計

DEXの利用者層はCEXに比べてテクノロジーに精通したユーザーが多いですが、一般ユーザーにとっても使いやすいインターフェースを設計することが重要です。

  • シンプルな操作フロー: MetaMaskなどのウォレット接続を簡単に行えるようにし、取引や流動性提供のフローを数クリックで完結できるようにすることが求められます。
  • トランザクションステータスの透明化: 取引の進行状況(例:取引の承認待ち、マイニング中、完了など)をリアルタイムで表示する機能を導入することで、ユーザーは安心して取引を進められます。

ガス代の最適化

EthereumベースのDEXでは、ガス代が高騰することがあり、特に少額の取引が非効率になることがあります。これを改善するための技術的工夫が必要です。

  • レイヤー2ソリューションの活用: zk-RollupsやOptimistic Rollupsといったレイヤー2ソリューションを統合することで、ガス代を大幅に削減し、取引処理のスループットを向上させることができます。
  • 他のブロックチェーンの採用: Ethereum以外の高速で安価なブロックチェーン(例:Solana、Binance Smart Chain)にDEXを構築することで、ユーザーに低コストで取引を提供することが可能です。

④ 規制とコンプライアンス

KYC/AML対応

DEXは分散型であるがゆえに、中央集権的な取引所と異なり、法的な規制に対応する難しさがあります。特に、国際的な規制に従うことが求められる場合、以下の対応が必要です。

  • オンチェーンKYCの実装: 一部の国ではKYCが必要な場合がありますが、これをスマートコントラクトを通じてオンチェーンで管理する技術が進んでいます。これにより、ユーザーの匿名性を維持しながらも、法的要件を満たすことが可能です。
  • 地域ごとのアクセス制限: 一部の地域では、特定の法規制に基づきDEXの利用が制限されることがあります。これに対応するため、IPアドレスベースのアクセス制限を設けることも選択肢の一つです。

⑤ 価格操作リスクの防止

DEXは特に低流動性のトークンやペアにおいて、価格操作(フロントランニングやスリッページの操作)のリスクが存在します。これを防ぐための設計が重要です。

  • オラクルの活用: Chainlinkなどの分散型オラクルを活用して、外部の信頼できる価格データを取得することで、不正な取引や価格操作を防ぎます。
  • フロントランニング対策: 取引の順序操作を防ぐため、ミームプールの設計や暗号化技術を用いたソリューション(例:ChainlinkのFair Sequencing Service)を導入することが推奨されます。

⑥ スケーラビリティの向上

レイヤー2スケーリング技術

レイヤー1のブロックチェーン、特にEthereumでは、スループットが限られており、トランザクション処理が詰まることがあります。レイヤー2ソリューションを導入することで、この問題を解決できます。

  • Optimistic Rollups: オフチェーンで多数のトランザクションをまとめて処理し、最終的な結果だけをメインチェーンに報告する方式です。これにより、スループットが向上し、ガス代を削減できます。
  • zk-Rollups: トランザクションを圧縮し、メインチェーンにゼロ知識証明を提出することで、ガス代の削減とプライバシー保護を同時に実現します。

⑦ ガバナンスとコミュニティ形成

分散型ガバナンスの設計

DEXの運営を分散型で行う場合、ガバナンストークンを発行し、トークンホルダーに対して重要な決定への投票権を与える仕組みを構築することができます。これにより、コミュニティがDEXの将来の方向性を決定できる透明性が確保されます。

  • トークンエコノミーの設計: ガバナンストークンの価値が持続的に高まるように、トークンエコノミーを慎重に設計する必要があります。SushiSwapなどでは、ステーキングや投票参加による報酬が提供されています。

コミュニティの成長支援

DEXはコミュニティの活性化が非常に重要です。フォーラムやSNSを活用した情報共有、AMA(Ask Me Anything)セッションの開催、そしてバウンティプログラムを通じた貢献の奨励など、様々な施策が有効です。

これらの要素を適切に管理し、計画的に導入することで、DEXの開発と運用が成功に近づきます。また、常に技術の進化と規制の変化に対応できる柔軟な体制を維持することも大切です。

まとめ

分散型取引所の開発は、技術的な複雑さと多くの課題を伴います。しかし、適切な戦略と技術選択を通じて、安全で使いやすいDEXを提供することが可能です。これにより、中央集権型取引所の欠点を克服し、ユーザーに新たな取引の自由をもたらします。

今後、Web3.0の進展とともに、分散型取引所の採用率はさらに高まることが予想されます。ユーザーエクスペリエンスの改善や規模の拡大が成功の鍵となるでしょう。

レリパは、ブロックチェーン開発、特に分散型取引所(DEX)の開発において、業界をリードする選択肢です。経験豊富なブロックチェーンエキスパートチームが、最先端の技術を駆使し、安全性、効率性、そしてユーザーフレンドリーなDEXを構築します。スマートコントラクトの統合や堅牢な取引メカニズムの設計において他に類を見ないスキルを発揮し、シームレスな体験をお届けします。DEXの開発にご興味のある方は、ぜひお気軽にお問い合わせください。