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ピン
Filecoin上のデータの利用可能性について詳しく調査します。
Editor’s Note: This article is reproduced from Fenbushi Capital’s original content published by Turan Vural Yuki Yuminaga on April 5, 2024. Fenbushi Capital was established in 2015 and is a leading Asian blockchain asset management company with assets under management reaching $1.6 billion. The company aims to play a significant role in shaping the future of blockchain technology through research and investment. This article is an example of these efforts and represents the independent views of the authors, who have agreed to publish it here.
データ可用性（DA）は、Ethereumの拡張の中核技術であり、ノードが関連データをホストせずに効率的にネットワークにデータが利用可能かどうかを検証することを可能にします。これは、スケーリングやその他の形式の垂直スケーリングを効率的に構築するために非常に重要であり、実行ノードが決済中にトランザクションデータが利用可能であることを保証します。また、シャーディングやその他の形式の水平スケーリング（Ethereumネットワークの将来の計画的なアップデート）にも非常に重要であり、ノードはネットワークのシャードに保存されたトランザクションデータ（またはblob）がネットワークで利用可能であることを証明する必要があります。
最近、いくつかのDA（分散型アプリケーション）の解決策が議論され、発表されました（例：Celestia、EigenDA、Avail）。これらは、DAの展開において高性能かつ安全なインフラストラクチャを提供することを目的としています。
L1などのイーサリアムとの比較において、外部のDAソリューションの利点は、オンチェーンデータに対して低コストかつ優れたパフォーマンスを提供することです。DAソリューションは通常、独自のパブリックチェーンで構成され、低コストで許可なしのストレージを実現することを目指しています。ブロックチェーン上のローカルホストデータを修正しても、非常に効率が低いです。
鑑(かん)于此(こちら)、私(わたし)たちは、ストレージの最適(さいてき)化(か)ソリューション（例(たと)えばFilecoin）をDAレイヤーの基礎(きそ)として探(たん)求(きゅう)することは非常(ひじょう)に直感(ちょっかん)的(てき)です。Filecoinは、ユーザーとストレージプロバイダーの間のストレージトランザクションを調整(ちょうせい)するためにブロックチェーンを使用(し)していますが、データをオフチェーンで保存(ほぞん)することも許(ゆる)しています。
この記事では、分散化ストレージネットワーク（DSN）の上に構築されるDAソリューションの実現可能性について調査しました。特に、Filecoinを考慮しました。これは現在までに最も多く採用されているDSNです。このようなソリューションがもたらす機会と、このソリューションの構築に必要な課題について概説しました。
DA層は、それに依存するサービスに以下の機能を提供します。
1.ユーザーの安全性: 任意のノードは、利用できないデータが利用可能であることを確信することはできません。
2.グローバルセキュリティ：一部のノードを除いて、すべてのノードはデータの可用性/不可用性に同意します。
3.効率的なデータ検索機能。 **
すべてこれらのことを効率的に実現するためには、拡張が必要です。DAレイヤーは、上記の3つのポイントでより低コストで高性能を提供します。例えば、ホスティングを証明するために、任意のノードがデータの完全なコピーを要求することができますが、これは非効率的です。上記の3つのポイントを提供することで、L2とL1の調整に必要なセキュリティを提供し、悪意のある多数の存在下でもより強い下限を提供するDAレイヤーを実現しました。
データの保管
DA解決策にデプロイされたデータには有効なライフサイクルがあります：紛争を解決するための十分な時間、または状態の変更を検証するための時間。トランザクションデータは、正しい状態遷移を検証するために必要な時間が十分であるか、詐欺証明を構築するための十分な機会が与えられる必要があります。本文執筆時点では、イーサリアムのcalldataがロールアップにおいて最も一般的に使用されるデータ可用性のソリューションです。
高效なデータ検証
データ可用性サンプリング（DAS）は、DAの問題を解決するための標準的な方法です。これには、ネットワークのアクターが同行の検証状態情報を取得する能力を強化する追加のセキュリティ上の利点があります。ただし、サンプリングを実行するためにはノードに依存する必要があります：DASリクエストに応答してマイニングトランザクションが拒否されないことを確認するため、ノードはサンプルをリクエストしますが、サンプルリクエストにはポジティブまたはネガティブなインセンティブはありません。サンプルリクエストノードの観点から見ると、DASを実行しないことにはネガティブなペナルティはありません。たとえば、CelestiaはDASを実行する最初で唯一の軽量ユーザークライアント実装を提供し、ユーザーにより強力なセキュリティ仮定を提供し、データ検証コストを削減します。
高效なアクセス
DAは、それを使用するプロジェクトに効率的なデータアクセスを提供する必要があります。遅いDAは、そのサービスに依存するボトルネックとなり得ます。軽微な場合は効率の低下、重大な場合はシステムエラーの原因になります。
分散化ストレージネットワーク
Filecoinは、ストレージプロバイダーからなるパーミッションレスネットワークであり、ユーザーにストレージサービスを提供します。簡単に言えば、独立したストレージプロバイダーとストレージサービスを必要とするユーザーがストレージトランザクションを調整し、低コストで弾力性のあるデータストレージを求めるユーザーに低コストのデータストレージを提供します。これは、ストレージトランザクションを記録し、スマートコントラクトの実行をサポートするブロックチェーンによって調整されます。
DSNプランは、Put、Get、およびManageの3つのプロトコルのタプルです。このタプルには、エラー訂正保証や参加刺激などの特性があります。
Put（数据） → キー
唯一の鍵の下にデータを保存するために、ユーザーはPutを実行します。これは、データがネットワーク上に保存される期間、冗長性のために保存されるデータのコピーの数、およびストレージプロバイダーとの価格の交渉を指定することによって実現されます。
Get（秘密鍵）→データ
ユーザー側は、データをキーで検索するためにGetを実行します。
管理
ネットワーク参加者は、プロバイダが提供するストレージスペースとサービスの調整、およびエラーの修復を管理するために、管理プロトコルを呼び出します。Filecoinにとって、これはブロックチェーンによって管理されます。このブロックチェーンは、データトランザクションとデータの正しい保存の証明をユーザーとデータプロバイダーの間で記録し、データトランザクションの保守を確保します。データの正しい保存を証明するために、データプロバイダーがネットワークの課題に応じて生成する証明を公開します。ストレージプロバイダーが管理プロトコルの要件を遵守して、レプリケーション証明またはスペースタイム証明を適時に生成しない場合、ストレージエラーが発生し、ストレージプロバイダーの権益が削減されます。データのコピーをネットワーク上で複数のプロバイダーがホストしている場合、トランザクションは新しいストレージプロバイダーを探してストレージトランザクションを履行することで、自己修復が完了します。
DSN 机会
迄今まで、DAプロジェクトの取り組みは、ブロックチェーンをホットストレージプラットフォームに変えることです。DSNがストレージを最適化しているため、ブロックチェーンをストレージプラットフォームに変換する代わりに、データの可用性を提供するプラットフォームに簡単に変換できます。ネイティブFILトークン形式で提供される担保品を提供するストレージプロバイダーは、データの保存を保証するために暗号化経済のセキュリティを提供できます。最後に、ストレージトランザクションのプログラム可能性は、データの可用性条項に柔軟性を提供できます。
DSN機能をDA問題の解決のために変換する最も強力な動機は、DAソリューションのデータストレージコストを削減することです。以下に説明するように、Filecoin上でデータを保存するコストは、Ethereum上でデータを保存するコストよりもはるかに安くなります。現在のEther/ドルの価格を考慮すると、1 GBのcalldataをEthereumに書き込むには300万ドル以上かかり、21日後にカットする必要があります。このcalldataの費用は、Ethereumベースの集約トランザクションコストの半分以上を占める可能性があります。しかし、Filecoin上では1 GBのストレージコストは月額0.0002ドル未満です。この価格または類似の価格により、DAはユーザーの取引コストを削減し、Web3のパフォーマンスとスケーラビリティを向上させることが保証されます。
経済の安全
Filecoinでは、ストレージスペースを提供するためには抵当品が必要です。提供者が取引を履行しないかネットワークの保証を守らない場合、抵当品は削減されます。サービスを提供できないストレージプロバイダーは、担保と得た利益を失うリスクに直面します。
インセンティブの調整
Filecoinプロトコルの多くのインセンティブメカニズムは、DAの目標と一致しています。Filecoinは、悪意のあるまたは怠惰な行動に対して抑制措置を提供します。共識が行われる間、ストレージプロバイダーはレプリケーションプルーフとスペースタイムプルーフの形でストレージプルーフを主動的に提供する必要があり、正直な大多数の仮定なしでストレージの存在を常に証明する必要があります。ストレージプロバイダーが証明を提供できない場合、エクイティが削減され、共識から削除され、その他の罰則を受けます。現在のDAのソリューションには、ノードがDASを実行するインセンティブが欠けており、DAを証明するために一時的な利他行動に頼るしかありません。
プログラム可能性
定制データ取引能力は、DSNを魅力的なDAプラットフォームにします。データ取引は、異なる期間で行われるため、DSNベースのDAユーザーは必要なDA料金のみを支払うだけでなく、ネットワーク全体でのレプリカの数を設定することで耐障害性を調整することもできます。さらに、Filecoin上のスマートコントラクト（Actors）のサポートにより、FilecoinのDAppsエコシステムはBacalhauなどの計算重視のストレージソリューションからGlifなどのDeFiおよび流動性ステークソリューションにまで成長しています。Retrievは、ライセンス付き裁定人によるインセンティブ付きのフックリトリーバルをFilecoin Actorsを介して提供します。Filecoinのプログラム可能性は、DA要件に応じて異なるソリューションのカスタマイズに使用できるため、DAに依存するプラットフォームは必要以上のDA料金を支払う必要はありません。
DSNベースのDAアーキテクチャの課題
私たちの調査では、DSN上でDAサービスを構築する前に克服する必要がある重要な課題が明らかになりました。今、私たちは実装の可行性について議論しており、その中心としてFilecoinについて話し合います。
レイテンシーの証明
Filecoinは、取引とデータの完全性を保証するために暗号化された証明を提供します。データがネットワークに提出されると、32 GBのセクタに分割され、"パッケージ化"されます。データのパッケージ化は、複製証明（PoRep）とスペースタイム証明（PoST）に基づいており、前者はストレージプロバイダが1つまたは複数のユニークなデータコピーを保持していることを証明し、後者はストレージプロバイダがストレージトランザクション全体でユニークなコピーを継続的に保持していることを証明します。パッケージ化の計算コストは高くする必要があります。これにより、ストレージプロバイダが必要に応じてデータをパッケージ化してPoRepが破られることを防ぎます。プロトコルは定期的にストレージプロバイダに対して一意かつ連続的なストレージの証明を要求するため、パッケージ化に必要なセキュリティ時間は応答ウィンドウよりも長くする必要があります。これにより、ストレージプロバイダは一時的に証明やコピーを偽造することができなくなります。したがって、プロバイダはデータセクタをパッケージ化するのに約3時間かかる場合があります。
ストレージ閾値
封装操作の計算コストが高いため、データのパッケージ化は経済的な価値を持つセクターサイズでなければなりません。ストレージプロバイダーにとって、ストレージ価格はパッケージ化コストが合理的であることを証明しなければなりません。同様に、これによって生じるデータストレージコストも十分に低くなければなりません（この場合、約32GBのデータブロック）。ユーザーはFilecoin上でデータを保存するためには、ストレージ価格が高くなりすぎないようにする必要があります。小さいセクターをパッケージ化することもできますが、それによってストレージプロバイダーへの補償としてストレージ価格が上昇します。この問題を解決するために、データアグリゲーターはユーザーから小さいデータブロックを収集し、32GBに近いデータブロックとしてFilecoinに提出します。データアグリゲーターはデータセグメントインクルージョンプルーフ（PoDSI）とサブブロックCID（pCID）を使用して、ユーザーデータをコミットします。データセグメントインクルージョンプルーフ（PoDSI）はユーザーデータがセクターに含まれていることを保証し、サブブロックCID（pCID）はユーザーがネットワークからデータを取得する際に使用されます。
コンセンサス制約
Filecoinの共识メカニズムである「Expected Consensus（予想されるコンセンサス）」のブロック時間は30秒であり、最終確定時間は数時間ですが、これは近い将来改善される可能性があります（Filecoinの高速最終確定については、FIP-0086を参照してください）。これは通常、DAに依存するLayer 2のトランザクションスループットをサポートするのに十分に高速ではありません。Filecoinのブロック時間は、ストレージプロバイダのハードウェアの制約によって制限されます。ブロック時間が短いほど、ストレージプロバイダがストレージ証明を生成し提供する難度が上がり、正しいストレージデータの証明ウィンドウを逃すことで受けるエラーペナルティが増えます。この問題を克服するために、星間コンセンサス（IPC）サブネットを使用して共識時間を短縮することができます。IPCは、Tendermintの共識とDRANDのランダム性を使用します：DRANDがボトルネックになる場合、IPCサブネットを使用して3秒のブロック時間を実現できます。Tendermintがボトルネックになる場合、NarwhalなどのPoCにより、数百ミリ秒のブロック時間が実現されます。
検索速度
最後の障害は検索です。上記の制約条件から、Filecoinは冷却ストレージまたは温度制御ストレージに適していると推測できます。ただし、DAデータはホットであり、高性能のアプリケーションのサポートが必要です。Filecoinでは、検索を促進するのは困難です。データはユーザー側に提供される前にアンシールされる必要があり、これによりレイテンシーが増加します。現在、高速検索はSLAまたはアンシールされていないデータを封装セクタと一緒に保存することで実現されていますが、Filecoin上で安全かつ許可なしのアプリケーションアーキテクチャでは、これらの方法はいずれも信頼性がありません。特に、Retrievプルーフを使用して検索を保証することができるが、Filecoin上での促進された検索はさらなる研究が必要な分野です。
コスト分析
在本节中，我们将考虑这些设计因素带来的成本。我们展示了将 32 GB 存储为イーサリアム calldata、Celestia blobdata、EigenDA blobdata以及FIL上扇区的成本（使用接近当前的市场价格）。
分析は、イーサリアムのcalldataの価格に重点を置いています：32GBのデータの価格は1億ドルです。この価格は、イーサリアムのコンセンサスの背後にあるセキュリティコストを示し、イーサリアムとガスの価格の変動の影響を受けます。Dencunのアップグレードでは、Proto-Danksharding（EIP-4844）が導入され、Blobトランザクションが導入されました。目標は、1つのブロックあたり3つのBlobで、各Blobのサイズは約125KBであり、可変のGas Blobプライシングが導入されています。これにより、各ブロックのBlobの目標数が維持されます。このアップグレードにより、イーサリアムDAのコストが1/5に削減されました：つまり、32GBのBlobデータのコストは2000万ドルです。
CelestiaとEigenDAは明らかに改善されました：32 GBのデータはそれぞれ8,000ドルと26,000ドルが必要です。両方の価格は市場の変動に影響を受け、共識データのセキュリティコストを一定程度反映しています：Celestiaは独自のTIAトークンを使用し、EigenDAはEtherを使用しています。
上記のすべての場合において、保存されたデータは永続的ではありません。イーサリアムのcalldataの保存期間は3週間、blobの保存期間は18日、EigenDAはデフォルトで14日の期限でblobを保存します。現在のCelestiaの実装では、アーカイブノードは無期限でblobデータを保存しますが、ライトノードは最大で30日のサンプリングしかできません。
最後の2つのテーブルは、Filecoinと現在のDAソリューションの直接比較です。コストエクイバレントは、特定のプラットフォーム上の1バイトデータのコストをまず示し、同じコストで保存できるFilecoinのバイト数を表示します。
これは、Filecoinが現在のDAソリューションよりもはるかに安価であり、同じ時間内に同じ量のデータを保存するためにわずか1セント以下の費用しかかからないことを示しています。 Ethereumノードや他のDAソリューションのノードとは異なり、Filecoinノードは最適化されており、ストレージサービスを提供することができます。その証明システムにより、ノードはストレージを証明し、ネットワーク内の各ノード間でストレージを複製する必要はありません。ストレージプロバイダの経済効果（データのエネルギーコストなど）を考慮しない場合、Filecoinのストレージプロセスの基本的な費用は無視できます。 Ethereumと比較すると、Filecoin上で安全で高性能なDAサービスを提供するシステムには、数百万ドルの市場機会があることを示しています。
スループット
下記は、DA ソリューションの容量と主要な Layer 2 ロールアップの要件について考察します。
Filecoin ブロックチェーンは、tipsets の形式で組織されているため、各ブロックの高さには複数のブロックがあり、したがってトランザクションの数はコンセンサスやブロックのサイズの制限を受けません。Filecoin の厳格なデータの制約は、ネットワーク全体のストレージ容量であり、コンセンサスによって許可される容量ではありません。
毎日のDAの需要については、Terry ChungとWei Daiから提供されたRollups DAとutionのデータを使用しています。これには、過去30日間の平均値と単一のサンプリング日のデータが含まれています。これにより、平均需要を考慮することができ、平均値の偏差を無視することはありません（たとえば、Optimismの2023年8月15日の需要は、30日間の平均値である6400万バイトの4倍以上の261000000バイトです）。
DA のコストを下げる機会があるにもかかわらず、Filecoin の 32 GB セクターサイズを効果的に活用するには、大幅な DA 需要の増加が必要です。32 GB セクターに 32 GB 未満のデータをパッケージ化することはリソースの浪費ですが、コストの利点を得るためにこれを行うことができます。
アーキテクチャ
本節では、本日構築する技術アーキテクチャが実現可能な場合について考慮します。このアーキテクチャについては、任意のL2アプリケーションとL2のサービスを提供するL1チェーンの背景を考慮します。このソリューションはCelestiaやEigenDAのような外部DAソリューションであるため、FilecoinをL1の例とは見なしていません。
コンポーネント
即使在高层次上，FIL 上的 DA 也会利用FIL 生态的许多不同功能。
取引：下流ユーザーはDAが必要なプラットフォームで取引を行います。これはL2かもしれません。
DAを使用するプラットフォーム：これらのプラットフォームはDAをサービスとして使用します。これは、トランザクションデータをFilecoin DAに公開することも、L1（例：Ethereum）へのコミットメントを行うこともできます。
Layer 1 ：これはDAソリューションデータコミットメントへのL1への参照を含むものです。これは、Filecoin DAソリューションを使用するL2をサポートするEthereumである可能性があります。
集約器：FilecoinベースのDAソリューションのフロントエンドは、集約器です。これは、L2および他のDAユーザークライアントからのトランザクションデータを受け取り、それらを32GBセクタに適した形式で集約するための中央のコンポーネントです。単純なコンセプト検証には中央集権的な集約器が含まれますが、DAソリューションを使用するプラットフォームは独自の集約器を実行することもできます。たとえば、L2ソーターの補助装置として、集約器はL2ソーターやEigenDAの分散器と同様に集中化されます。集約器が32GBに近いペイロードをコンパイルすると、データを保存するためにストレージプロバイダとストレージプロトコルに合意します。ユーザーには、データがPoDSI（データセグメントが含まれる証明）の形式でセクタに含まれ、データがネットワークに入るとpCIDを使用してデータを識別することが保証されます。このpCIDは、トランザクションをサポートするデータを参照するために、L1上のステータスコミットメントに含まれます。
バリデータ：バリデータはデータをストレージプロバイダに要求して状態の完全性を保証し、詐欺証明を作成します。詐欺が証明できる場合、これらの証明はL1に提出されます。
ストレージ取引：アグリゲーターが約32GBのペイロードをコンパイルすると、データを保存するためにアグリゲーターはストレージプロバイダーとのストレージ取引を行います。
発行 blob (Put)：DAユーザーは、トランザクションデータを含むblobをアグリゲータに提出するために、Putを起動します。これはオフチェーンまたはオンチェーンのアグリゲートオラクルを介して行うことができます。アグリゲータは、blobがサブネットに提出されるアグリゲートセクタに含まれていることを証明するために、ユーザーにPoDSIを返します。また、pCID（セグメントのコンテンツ識別子）も返します。一旦blobがFilecoinに提供されると、ユーザーと関係者はそれを参照するために使用します。
データ取引は、取引が成立した後数分でオンチェーンに表示されます。遅延の最大の障害はパッケージ化にかかる時間であり、最大で3時間かかる場合があります。つまり、取引が完了し、ユーザーがデータがネットワーク上に表示されることを確信できるとしても、パッケージ化が完了するまではデータのクエリができません。Lotusクライアントには高速検索機能があり、未パッケージ化のデータコピーとパッケージ化コピーが一緒に保存されます。未パッケージ化のデータがデータストレージプロバイダに転送された後、検索トランザクションがパッケージ化されたデータがネットワーク上に表示されたことを証明する必要がない限り、すぐにサービスを提供することができます。ただし、この機能はデータプロバイダによって決定され、プロトコルの一部としての暗号化保証ではありません。高速検索の保証を提供するには、コンセンサスと罰則/インセンティブメカニズムを変更して強制する必要があります。
検索blob（Get）：put操作と似たような検索を行います。検索取引が必要であり、取引は数分以内にオンチェーンに表示されます。検索のレイテンシーは、取引の条項と未パッケージ化データのコピーが高速検索用に保存されているかどうかに依存します。高速検索の場合、レイテンシーはネットワークの状況に依存します。高速検索がない場合、データはユーザー側に提供される前にアンパッケージ化する必要があり、これにはパッケージ化にかかる時間（約3時間）と同じです。したがって、最大往復時間は6時間であり、DAや詐欺証明システムが実現可能になる前に、データサービスを大幅に改善する必要があります。
DA証明: DA証明は2つのステップに分けられます。まず、トランザクションプロセス中にアグリゲータに提供されるPoDSIを介してデータを提出し、その後、Filecoinのコンセンサスメカニズムによって提供されるPoRepとPoSTの持続的な約束を通じて行われます。前述のように、PoRepとPoSTはデータの保管と永続性に対して計画的かつ証明可能な保証を提供します。
このソリューションでは、Filecoinとのやり取りが必要なDA依存のユーザー側（プルーフの構築の有無にかかわらず）は、ブリッジを大量に使用する必要があります。L1に公開された状態遷移に含まれるpCIDについて、バリデータは初期チェックを行い、虚偽のpCIDが提出されていないことを確認します。これを行うためのいくつかの方法があります。例えば、FilecoinデータのオラクルをL1に公開するか、バリデータによってpCIDに対応するデータトランザクションやセクタが存在するかどうかを検証することです。同様に、L1に公開された有効性や詐欺証明の検証にもブリッジを使用する必要があるかもしれません。現在利用可能なブリッジはAxelarとCelerです。
セキュリティ分析
Filecoinの完全性は、担保品を削減することで達成されます。担保品の削減は、2つのケースで行われます：ストレージエラーまたはコンセンサスエラーです。ストレージエラーは、ストレージプロバイダがストレージデータの証明（PoRepまたはPoST）を提供できない場合を指します。これは、モデル内でデータの可用性が欠如していることに関連しています。コンセンサスエラーは、コンセンサス内の悪意のある行動を指します。コンセンサスは、トランザクションの台帳を管理するプロトコルであり、FEVMはトランザクションの台帳から抽象化されたものです。
BR(t) = プロジェクトされた報酬割合(t) * セクターの品質調整されたパワー
max(SP(t), BR(StartEpoch, 20 d) + BR(StartEpoch, 1 d) * terminationRewardFactor * min(SectorAgeInDays, 140))
Filecoinが提供するセキュリティは他のブロックチェーンとは異なります。一般的に、ブロックチェーンのデータはコンセンサスによってセキュリティが確保されますが、 Filecoinのコンセンサスは取引の勘定簿のセキュリティのみを確保し、取引参照データのセキュリティは確保しません。 Filecoinに格納されているデータは、十分なセキュリティを持つことが必要であり、それによってストレージプロバイダーがストレージを提供する動機を得ることができます。つまり、Filecoinに格納されているデータは、誤った罰則やビジネスインセンティブ（例えば、ユーザーの評判）によってセキュリティが確保されます。言い換えれば、ブロックチェーン上のデータの誤りはコンセンサスに違反することであり、ブロックチェーンのセキュリティやトランザクションの有効性の概念を損なうことになります。 Filecoinはデータストレージに対する耐障害性を持っており、その取引の勘定簿と関連する活動のセキュリティを確保するためにコンセンサスのみを使用します。データ取引を履行しなかったストレージプロバイダーは、最大90日分のストレージ報酬の罰金を支払うことになり、トランザクションの確保のために提供した担保も失われます。
したがって、Filecoinプロバイダーからのデータ保持攻撃のコストは、取引の機会コストだけです。 Filecoin上のデータの取得は、ユーザーが支払った料金に基づいてストレージプロバイダーを刺激するために必要です。 ただし、データの取得リクエストに応答しないことは、ストレージプロバイダーに対して負の影響を与えません。 個々のストレージプロバイダーがデータの取得トランザクションを無視または拒否するリスクを軽減するために、Filecoin上のデータは複数のストレージプロバイダーによって保存されることがあります。
Filecoinのデータの経済的なセキュリティは、ブロックチェーンベースのソリューションよりもはるかに低いため、データの操作を防止する必要があります。データの操作は、Filecoinのプルーフシステムによって保護されます。データはCIDを介して参照され、CIDによってデータの破損が即座に検出されます。したがって、データプロバイダは破損したデータを提供することはできません。取得されたデータが要求されたCIDと一致するかどうかは簡単に検証できるためです。データプロバイダは、破損したデータを破損していないデータの場所に保存することはできません。ユーザーデータを受け取った後、プロバイダは正しくデータセクタの封印を証明する必要があります。したがって、破損したデータを使用してストレージトランザクションを開始することはできません（このオプションを選択します）。したがって、破損したデータでストレージトランザクションを開始することはできません。ストレージトランザクションの期間中、ホスティングの証明を提供するためにPoSTが提供されます（注意：これにより、データセクタのホスティング状況だけでなく、前回のPoST以降のホスティング状況も証明できます）。PoSTは、証明を生成する際に封印されたセクタに依存するため、破損したセクタは偽造されたPoSTを引き起こし、セクタエラーを引き起こします。したがって、ストレージプロバイダは、破損したデータを保存または提供することはできません。破損していないデータに対してサービスを提供することで報酬を得ることはできず、ユーザーデータを改ざんすることによる罰を回避することもできません。
可以増加ストレージプロバイダーがストレージマーケットのアクターに対して担保を約束することでセキュリティを強化することができます。現在、担保はストレージプロバイダーとユーザーによって決定されています。もし担保の金額が十分に高いと仮定すれば（例えば、イーサリアムのバリデーターと同じくらいの担保）、プロバイダーが契約を違反しないように十分な動機があるということです。しかし、このようにすることは資本効率が非常に低いため、安全性を確保するために各トランザクションブロブまたは集約ブロブセクターに担保が必要です。現在、データプロバイダーはストレージマーケットのアクターによるストレージトランザクションの終了前にデータを使用できなくすることができますが、最大で41日間に制限されています。データトランザクションの時間が短いと仮定すれば、データは最後の日まで使用できないと仮定できます。悪意のあるアクターが協力しない場合、この状況を緩和するために複数のストレージプロバイダーに複製することでデータサービスの提供を続けることができます。
私たちは攻撃者が共有規範を覆すためのコストを考慮することができます。攻撃者が偽の証明を受け入れるか、台帳の履歴を改ざんし、取引をオーダーブックから削除することなく、責任あるストレージプロバイダを罰することはありません。しかし、注意すべきは、このようなセキュリティ違反の場合、攻撃者は自由にFilecoinの台帳を操作できるということです。このような攻撃を実施するためには、少なくともFilecoinチェーンの過半数の権益を持っている必要があります。権益はネットワークに提供されるストレージと関連しており、現在のFilecoinチェーンのデータ量は25 EiB（10¹⁶バイト）です。悪意のある行為者は少なくとも12.5 EiBを持っている必要があり、自分自身のチェーンを提供して分岐選択ルールを勝ち取ることができます。共有規範のエラーに関連する削減により、このような状況をさらに軽減することができ、罰則としては担保とブロック報酬の失効、および共有規範への参加の一時停止があります。
题外话：他のDAソリューションへの攻撃を防止する
上記の状況は、FILが差し控え攻撃からデータを保護するのに不十分であることを示していますが、それが唯一の例ではありません。
検索のセキュリティ
可検索性はDAにとって必要です。理想的な場合、市場の力が経済的に合理なストレージプロバイダーを検索トランザクションを受け入れるように促し、他のプロバイダーと競争してユーザーの価格を下げるでしょう。データプロバイダーが検索サービスを提供するために十分なものだと仮定しますが、DAの重要性を考慮すると、より高いセキュリティの要求も合理的です。
現在、上記の経済的なセキュリティは検索を保証することができません。これは、暗号の観点からユーザーサイドがデータを受け取っていないことを最小限の信頼で証明することが困難なためです（ユーザーサイドがストレージプロバイダーの主張するデータの送信を反論する場合）。Filecoinの経済的なセキュリティによる検索の安全性を確保するために、プロトコルにローカルな検索保証が必要です。プロトコルへの最小限の変更で、これは検索がセクターエラーやトランザクションの中断と関連付けられる必要があることを意味します。Retrievは、信頼できる"審判者"を使用してデータ検索の紛争を調停することで、データの検索を保証する概念の検証です。
追記：他のDAソリューションの検索
上記のように、Filecoinには、ストレージ（またはリトリーブプロバイダ）の利己的な行動を防止するために必要なプロトコルによるローカルなリトリーブ保証が欠けています。 EthereumやCelestiaの場合、プロトコルデータにアクセスするための唯一の方法は、完全なノードを自己ホストするか、インフラプロバイダのSLAを信頼することです。ストレージプロバイダとしてのFilecoinでは、リトリーブの保証は容易ではありません。 Filecoinでは、ストレージプロバイダになる（大量のインフラコストが必要）こと、およびユーザーが提供するストレージプロバイダと同じストレージ取引を正常に受け入れることに成功することが類似の設定であり、この場合、人々は自分自身の提供するストレージに支払いを行います。
レイテンシー分析
由于Filecoinの証明システムの設計や検索インセンティブの不足のため、Filecoinは初期の公開データから初期の検索データまでの高性能なラウンドトリップ遅延を提供するようには最適化されていません。Filecoinの高性能な検索は、ストレージプロバイダの能力向上や新機能の導入とともに、活発な研究分野です。私たちは、データトランザクションの提出からFilecoinに提出されたデータを最初にダウンロードできるまでの時間を「ラウンドトリップ」と定義しています。
ブロックタイム
Filecoinの予想されるコンセンサスでは、データの取引は30秒のブロックタイムで完了することができます。1時間はオンチェーンの敏感なデータ（たとえばコインの送金など）の典型的な確認時間です。
データ処理
データ処理時間は、ストレージプロバイダと設定によって異なります。標準のストレージプロバイダハードウェアを使用する場合、パッケージングプロセスには3時間かかります。ストレージプロバイダは通常、特別なユーザー側の設定、並列化、より強力なハードウェアの投資によって、3時間の時間を短縮します。この変更はセクターアンシール時間にも影響を与えますが、Filecoinユーザーエンド（Lotusなど）のクイックリトリーブオプションを使用すると、完全に回避することができます。クイックリトリーブ設定では、未パッケージ化のデータのコピーをパッケージ化されたデータと一緒に保存するため、検索時間が大幅に短縮されます。これに基づいて、データ取引の受け入れからデータがオンチェーンで利用可能になる最悪の遅延は3時間だと推定できます。
結論と将来の方向
本文では、既存のDSN（具体的にはFilecoin）を使用してDAを構築する方法について探討します。私たちは、DAがEthereumの拡張基盤としての重要な要素である要件について考慮しました。また、Filecoinを基盤としたDSN上でDAを構築することの実現可能性についても考慮し、それを通じてFilecoin上の解決策がEthereumエコシステムにもたらす機会や、コスト効率の高いDAレイヤーの恩恵を受ける可能性についても探求しました。
Filecoin 証明 DSN は、ブロックチェーンベースの分散化システム内のデータストレージ効率を大幅に向上させることができます。現在の市場価格に基づくと、32 GB のデータ書き込みごとに 1 億ドルを節約することができます。DA の需要はまだ 32 GB セクタを埋めるほどではありませんが、空のセクタをパッケージ化すれば、DA のコスト優位性は依然として存在します。現在の Filecoin 上のストレージおよび検索の遅延はホットストレージの需要には適していませんが、ストレージプロバイダの特定の操作により、データが3時間以内に利用可能になることが保証されます。
Filecoinのストレージプロバイダの信頼度は、可変の担保品によって調整することができます。たとえば、EigenDAで可能です。Filecoinはこの可変なセキュリティを拡張し、ネットワーク上で大量のコピーを保存することを可能にし、調整可能なビザンチン容錯性を高めました。データ保持攻撃を効果的に防ぐためには、保証された高性能のデータ検索問題を解決する必要がありますが、他のいかなる解決策と同様に、検索可能性を保証する唯一の方法は、自己ホストノードまたは信頼できるインフラプロバイダを利用することです。
DAの機会をPoDSIのさらなる発展に見出しました。これは（現在のFilecoinの証明とともに）DASの代わりに、データをより大きなセクタに含めることができます。実際の状況に応じて、これによりデータの処理がゆっくりとなり、詐欺証明は1日から1週間で発行することができ、DAは必要に応じて保証することができます。PoDSIはまだ新しい技術であり、大規模な開発が行われているため、効率的なPoDSIの動作や、それを構築するために必要なメカニズムはまだわかっていません。Filecoinデータ上で計算を行うためのソリューションが既に存在するため、パッケージ化または非パッケージ化されたデータ上でPoDSIを計算するソリューションは、遠くない将来に実現できるかもしれません。
DAとFILの分野が進化するにつれて、ソリューションとサポートテクノロジーの新しい組み合わせが新しい概念実証につながる可能性があります。 ソラナとFILネットワークの統合が示すように、DSNはスケーリングテクノロジーとして機能する可能性があります。 FIL上のデータストレージのコストは、最適化の余地が短いオープンな機会を提供します。 この記事で取り上げた課題は、DAのサポートという文脈で提示されていますが、最終的な解決策は、DAの外部で多数の新しいツールとシステムを構築することです。
関連するチャートデータは、Filecoinの仕様、EIP-4844、EigenDA、Celestiaの実装、Celenium、Starboard、file.app、Rollups DAおよびution、そして現在の市場価格から取得されています。
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