ブロックチェーンの世界は否定できない現実に直面しています：採用が加速するにつれて、取引量はネットワークの処理能力を超えて急増しています。ビットコインやイーサリアムは家庭に馴染んだ名前ですが、そのLayer-1ネットワークは今や混雑と天文学的なガス料金に苦しんでいます。ロールアップのようなLayer-2ソリューションが約束された解決策として登場しましたが、それらを支える静かなインフラストラクチャ、すなわちデータ可用性層(DAL)について理解している人は少ないです。この記事では、データ可用性がスケーラブルなブロックチェーンの未来をどのように支えているかを探り、この重要なバックボーンを構築する主要なプロジェクトを紹介します。## ロールアップエコシステムにおけるデータ可用性の理解ロールアップは、複数の取引をコンパクトなバッチにまとめてメインチェーンに投稿することで動作します。これは巧妙な圧縮技術で、オンチェーンの負荷を軽減します。しかし、圧縮だけでは十分ではありません。ロールアップがセキュリティを維持し、ネットワーク参加者が取引を独立して検証できるようにするためには、基盤となる取引データが誰でもアクセスでき、検証可能でなければなりません。ここでデータ可用性の概念が不可欠となります。ロールアップを密封されたコンテナに例えると、その中には何百もの取引が詰まっています。コンテナは高速で移動しますが、ネットワーク参加者は中身を覗いて改ざんされていないことを確認する必要があります。データ可用性層は、その透明性の窓を閉じさせず、ブロックチェーンが約束する信頼不要の基盤を維持します。この関係性を示す主要なロールアップ設計には2つあります。ZKロールアップは暗号証明を用いてオフチェーンで取引を検証し、決済前に正当性を証明します。一方、オプティミスティックロールアップはデフォルトで有効性を仮定し、必要に応じて異議申し立てを許可します。いずれの場合も、データ可用性は、ライトクライアントを含む誰もが検証に必要な証明データにアクセスできることを保証します。これにより、中央集権的な権威が情報を隠すことを防ぎ、分散化を維持します。## データ可用性ソリューションの変革的影響堅牢なデータ可用性メカニズムをロールアップアーキテクチャに統合することで、さまざまな側面で測定可能なメリットがもたらされます。**セキュリティと完全性** 取引記録が永続的にアクセス可能で暗号的に検証できることを保証することで、データ可用性は重要な攻撃ベクトルを排除します。バリデーターやユーザーは独立して状態遷移を確認でき、中間者に依存せず、ブロックチェーンの核心的な約束を強化します。**スケーラビリティの向上** データ可用性ソリューションは、セキュリティを犠牲にすることなく、ロールアップが処理できる取引量を大幅に増加させます。Layer-1ネットワークが1ブロックあたり数千の取引を処理するのに対し、適切に設計されたロールアップは数百万取引／秒に到達可能です。**コスト効率** ロールアップはデータ圧縮によって既に手数料を削減していますが、データ可用性の向上により、ストレージ要件を最適化しコストをさらに下げることができます。すべてのフルノードがチェーン全体の履歴を保存する必要はなく、イレイジャーコーディングのような革新的な技術により、ノードは一部のデータだけを保存しながら完全な復元性を維持できます。これにより運用負荷が劇的に軽減されます。**ユーザーエクスペリエンス** 高速な取引、低コスト、強固なセキュリティが融合し、優れたユーザー体験を創出し、ブロックチェーン技術の主流採用を促進します。## 市場を変革する主要なデータ可用性プロジェクト新たに登場したデータ可用性ソリューションのエコシステムは、その成熟度と競争の激しさを示しています。以下に主要な先駆者を詳述します。### Celestia：モジュラーアプローチCelestiaは、実行、合意、データ可用性を独立した層に分離したモジュラーアーキテクチャを先駆けて導入しました。すべての機能を一つの巨大なチェーンに詰め込むのではなく、Celestiaは開発者が特定のユースケースに最適化されたカスタムチェーンを立ち上げつつ、共有のデータ可用性インフラを活用できるようにしています。このプラットフォームは、イレイジャーコーディングに基づくデータ可用性証明を採用しています。これは、冗長にデータを符号化し、任意の部分集合から全体を再構築できる数学的手法です。参加者はブロックデータの一部だけをダウンロードして可用性を暗号的に検証でき、ライトクライアントの帯域幅要件をギガバイトからキロバイトに削減します。TIAトークンは、ステーク証明によるネットワークのセキュリティ確保、ガバナンス参加、そしてCelestiaのロールアップの取引手数料支払いの三役を担います。### EigenDA：イーサリアムのリステーキングソリューションEthereumのEigenLayerリステーキングインフラ上に構築されたEigenDAは、Ethereumベースのロールアップ向けに特化したデータ可用性サービスを提供します。Ethereumバリデーターが複数のサービスに同時にステークできる仕組みにより、インフラの重複を避けつつ高い経済的セキュリティを実現しています。このシステムは、イレイジャーコーディングとKZG多項式コミットメントを活用し、効率的で分散型のデータ取得を可能にしています。運用者はデータの一部だけを保存しながらも、完全性に関する検証可能な保証を維持します。テストでは、10MB/秒のスループットを達成し、ロードマップでは1GB/秒を目標としています。これはLayer-1の何倍もの高速性です。### Avail：Polygon財団のインフラPolygonの子会社であるAvailは、データ冗長性、イレイジャーコーディング、ベクトルコミットメントを組み合わせて、あらゆるロールアップエコシステムがアクセスできる独立したデータ可用性チェーンを構築しています。そのアーキテクチャは、ライトクライアントがランダムなデータチャンクをサンプリングできる仕組みを持ち、十分なクライアントがサンプリングを行えば、ネットワークは暗号的にデータ可用性を保証します。StarkWareとの協力を含む戦略的パートナーシップにより、スケーラブルなデータ可用性をStarkNetやその他のシステムに提供し、広範なWeb3エコシステムに中立的なインフラとして位置付けています。### KYVE：分散型データ検証プロトコルKYVEは、データの検証と複数のストレージ層間の転送に焦点を当てたアプローチを取ります。データ可用性システムの置き換えではなく、データの整合性を検証しながらソースとストレージネットワーク間を橋渡しする役割を果たします。このプロトコルは、Data Rollups-as-a-Service (DRaaS)として機能し、開発者が検証済みのデータストリームをアプリケーションに付加できる仕組みです。KYVE財団は、Near Foundation、Solana Foundation、Coinbase Venturesなどの支援を受けており、分散型ガバナンスと長期的な持続可能性を重視しています。KYVEトークン ($KYVE)は、Proof of Stakeを通じてネットワークを守るとともに、コミュニティによるガバナンスを可能にします。### NEAR DA：コスト効率の良いイーサリアム連携NEAR財団が2023年11月に立ち上げたNEAR DAは、経済的なデータ可用性を求めるイーサリアムのロールアップ運用者をターゲットとしています。その差は明白で、NEARに100キロバイトのコールデータを保存するコストは、2023年9月時点でイーサリアムLayer-1の同等ストレージの約8,000分の1です。イーサリアムのセキュリティ保証を維持しつつ、コストを大幅に削減することで、特定用途向けのチェーンを構築する高品質なプロジェクトを惹きつけています。初期採用例には、Madara、Caldera、FluentなどのLayer-2イニシアチブがあります。( Storj：分散型クラウドストレージブロックチェーンデータに特化しているわけではありませんが、Storjは分散型クラウドストレージを提供し、データ可用性の要件に沿った特性を持ちます。ファイルはイレイジャーコーディングを用いてシャードに分割され、世界中のノードに分散されます。エンドツーエンドのAES-256-GCM暗号化により、データのプライバシーも保護されます。「ファーマー」モデルにより、ノード運用者はファイルの保存と維持に対してマイクロペイメントで報酬を得ており、持続的な可用性のための経済的インセンティブを生み出しています。STORJトークンは、ネットワーク内のすべての取引を支えます。) Filecoin：永続的な分散ストレージFilecoinは、IPFSの分散ファイルシステムを拡張し、Proof-of-ReplicationやProof-of-Spacetimeといった経済的インセンティブを導入しています。ストレージ提供者はFILトークンを獲得し、スペースの提供やデータの取得に対して報酬を得ます。ユーザーは永続的なストレージのために支払います。このアーキテクチャは、データがネットワーク全体に分散されるだけでなく、長期にわたり保存・取得可能であることを保証し、長期的なブロックチェーンデータの完全性にとって重要です。## データ可用性インフラの今後の課題顕著な進展にもかかわらず、最適なデータ可用性を実現するには依然として大きな課題があります。**スケール時のストレージ経済性** ブロックチェーンの取引量が増加するにつれ、データストレージコストは依然高いままです。データアクセス性を確保しつつコストを比例的に増やさないためには、継続的なアルゴリズム革新とインフラ最適化が必要です。**ネットワーク遅延と帯域幅の制約** データ可用性は、地理的に分散したネットワーク間での迅速な配信に依存します。接続品質の変動や物理的な伝送遅延は、時間に敏感なアプリケーションにとって大きなボトルネックとなります。**検証リソースの要件** 膨大なデータセットの暗号検証には大量の計算能力が必要です。データ量が指数関数的に増加する中、検証の複雑さはスケーラビリティの課題となります。**クロスチェーンデータブリッジ** 複数のブロックチェーンエコシステムが増加する中、チェーン間でシームレスにデータ可用性を検証できる仕組みの構築は技術的に難しく、かつ整合性と分散性を維持する必要があります。**中央集権化の罠** 最も根本的な問題は、スケーラビリティを追求するあまり、アーキテクチャの選択によって分散化が犠牲になる可能性があることです。これらの相反する要件のバランスを取ることは、未解決の研究課題です。## 今後の展望データ可用性の革新とロールアップの成熟は、ブロックチェーンのスケーラビリティにとって重要な転換点を迎えています。改善された圧縮アルゴリズムやクロスチェーンプロトコルの進展により、分散型アプリケーションの新たな可能性が開かれるでしょう。上記のプロジェクトは、多様なアプローチを示しており、異なるユースケースに最適化された複数のデータ可用性アーキテクチャが共存することが予想されます。この多元性は、競争を促進し、単一障害点を防ぎ、イノベーションを加速させることでエコシステムを強化します。これらのソリューションが成熟し、競争が激化するにつれて、ブロックチェーン技術は主流規模の取引量をサポートしつつ、そのコア原則である分散化、セキュリティ、信頼性を維持する方向へと進んでいます。
ロールアップにはデータの可用性が必要：なぜDALがブロックチェーンのスケーリングにおける欠けているピースなのか
ブロックチェーンの世界は否定できない現実に直面しています：採用が加速するにつれて、取引量はネットワークの処理能力を超えて急増しています。ビットコインやイーサリアムは家庭に馴染んだ名前ですが、そのLayer-1ネットワークは今や混雑と天文学的なガス料金に苦しんでいます。ロールアップのようなLayer-2ソリューションが約束された解決策として登場しましたが、それらを支える静かなインフラストラクチャ、すなわちデータ可用性層(DAL)について理解している人は少ないです。この記事では、データ可用性がスケーラブルなブロックチェーンの未来をどのように支えているかを探り、この重要なバックボーンを構築する主要なプロジェクトを紹介します。
ロールアップエコシステムにおけるデータ可用性の理解
ロールアップは、複数の取引をコンパクトなバッチにまとめてメインチェーンに投稿することで動作します。これは巧妙な圧縮技術で、オンチェーンの負荷を軽減します。しかし、圧縮だけでは十分ではありません。ロールアップがセキュリティを維持し、ネットワーク参加者が取引を独立して検証できるようにするためには、基盤となる取引データが誰でもアクセスでき、検証可能でなければなりません。ここでデータ可用性の概念が不可欠となります。
ロールアップを密封されたコンテナに例えると、その中には何百もの取引が詰まっています。コンテナは高速で移動しますが、ネットワーク参加者は中身を覗いて改ざんされていないことを確認する必要があります。データ可用性層は、その透明性の窓を閉じさせず、ブロックチェーンが約束する信頼不要の基盤を維持します。
この関係性を示す主要なロールアップ設計には2つあります。ZKロールアップは暗号証明を用いてオフチェーンで取引を検証し、決済前に正当性を証明します。一方、オプティミスティックロールアップはデフォルトで有効性を仮定し、必要に応じて異議申し立てを許可します。いずれの場合も、データ可用性は、ライトクライアントを含む誰もが検証に必要な証明データにアクセスできることを保証します。これにより、中央集権的な権威が情報を隠すことを防ぎ、分散化を維持します。
データ可用性ソリューションの変革的影響
堅牢なデータ可用性メカニズムをロールアップアーキテクチャに統合することで、さまざまな側面で測定可能なメリットがもたらされます。
セキュリティと完全性
取引記録が永続的にアクセス可能で暗号的に検証できることを保証することで、データ可用性は重要な攻撃ベクトルを排除します。バリデーターやユーザーは独立して状態遷移を確認でき、中間者に依存せず、ブロックチェーンの核心的な約束を強化します。
スケーラビリティの向上
データ可用性ソリューションは、セキュリティを犠牲にすることなく、ロールアップが処理できる取引量を大幅に増加させます。Layer-1ネットワークが1ブロックあたり数千の取引を処理するのに対し、適切に設計されたロールアップは数百万取引／秒に到達可能です。
コスト効率
ロールアップはデータ圧縮によって既に手数料を削減していますが、データ可用性の向上により、ストレージ要件を最適化しコストをさらに下げることができます。すべてのフルノードがチェーン全体の履歴を保存する必要はなく、イレイジャーコーディングのような革新的な技術により、ノードは一部のデータだけを保存しながら完全な復元性を維持できます。これにより運用負荷が劇的に軽減されます。
ユーザーエクスペリエンス
高速な取引、低コスト、強固なセキュリティが融合し、優れたユーザー体験を創出し、ブロックチェーン技術の主流採用を促進します。
市場を変革する主要なデータ可用性プロジェクト
新たに登場したデータ可用性ソリューションのエコシステムは、その成熟度と競争の激しさを示しています。以下に主要な先駆者を詳述します。
Celestia：モジュラーアプローチ
Celestiaは、実行、合意、データ可用性を独立した層に分離したモジュラーアーキテクチャを先駆けて導入しました。すべての機能を一つの巨大なチェーンに詰め込むのではなく、Celestiaは開発者が特定のユースケースに最適化されたカスタムチェーンを立ち上げつつ、共有のデータ可用性インフラを活用できるようにしています。
このプラットフォームは、イレイジャーコーディングに基づくデータ可用性証明を採用しています。これは、冗長にデータを符号化し、任意の部分集合から全体を再構築できる数学的手法です。参加者はブロックデータの一部だけをダウンロードして可用性を暗号的に検証でき、ライトクライアントの帯域幅要件をギガバイトからキロバイトに削減します。
TIAトークンは、ステーク証明によるネットワークのセキュリティ確保、ガバナンス参加、そしてCelestiaのロールアップの取引手数料支払いの三役を担います。
EigenDA：イーサリアムのリステーキングソリューション
EthereumのEigenLayerリステーキングインフラ上に構築されたEigenDAは、Ethereumベースのロールアップ向けに特化したデータ可用性サービスを提供します。Ethereumバリデーターが複数のサービスに同時にステークできる仕組みにより、インフラの重複を避けつつ高い経済的セキュリティを実現しています。
このシステムは、イレイジャーコーディングとKZG多項式コミットメントを活用し、効率的で分散型のデータ取得を可能にしています。運用者はデータの一部だけを保存しながらも、完全性に関する検証可能な保証を維持します。テストでは、10MB/秒のスループットを達成し、ロードマップでは1GB/秒を目標としています。これはLayer-1の何倍もの高速性です。
Avail：Polygon財団のインフラ
Polygonの子会社であるAvailは、データ冗長性、イレイジャーコーディング、ベクトルコミットメントを組み合わせて、あらゆるロールアップエコシステムがアクセスできる独立したデータ可用性チェーンを構築しています。そのアーキテクチャは、ライトクライアントがランダムなデータチャンクをサンプリングできる仕組みを持ち、十分なクライアントがサンプリングを行えば、ネットワークは暗号的にデータ可用性を保証します。
StarkWareとの協力を含む戦略的パートナーシップにより、スケーラブルなデータ可用性をStarkNetやその他のシステムに提供し、広範なWeb3エコシステムに中立的なインフラとして位置付けています。
KYVE：分散型データ検証プロトコル
KYVEは、データの検証と複数のストレージ層間の転送に焦点を当てたアプローチを取ります。データ可用性システムの置き換えではなく、データの整合性を検証しながらソースとストレージネットワーク間を橋渡しする役割を果たします。
このプロトコルは、Data Rollups-as-a-Service (DRaaS)として機能し、開発者が検証済みのデータストリームをアプリケーションに付加できる仕組みです。KYVE財団は、Near Foundation、Solana Foundation、Coinbase Venturesなどの支援を受けており、分散型ガバナンスと長期的な持続可能性を重視しています。
KYVEトークン ($KYVE)は、Proof of Stakeを通じてネットワークを守るとともに、コミュニティによるガバナンスを可能にします。
NEAR DA：コスト効率の良いイーサリアム連携
NEAR財団が2023年11月に立ち上げたNEAR DAは、経済的なデータ可用性を求めるイーサリアムのロールアップ運用者をターゲットとしています。その差は明白で、NEARに100キロバイトのコールデータを保存するコストは、2023年9月時点でイーサリアムLayer-1の同等ストレージの約8,000分の1です。
イーサリアムのセキュリティ保証を維持しつつ、コストを大幅に削減することで、特定用途向けのチェーンを構築する高品質なプロジェクトを惹きつけています。初期採用例には、Madara、Caldera、FluentなどのLayer-2イニシアチブがあります。
( Storj：分散型クラウドストレージ
ブロックチェーンデータに特化しているわけではありませんが、Storjは分散型クラウドストレージを提供し、データ可用性の要件に沿った特性を持ちます。ファイルはイレイジャーコーディングを用いてシャードに分割され、世界中のノードに分散されます。エンドツーエンドのAES-256-GCM暗号化により、データのプライバシーも保護されます。
「ファーマー」モデルにより、ノード運用者はファイルの保存と維持に対してマイクロペイメントで報酬を得ており、持続的な可用性のための経済的インセンティブを生み出しています。STORJトークンは、ネットワーク内のすべての取引を支えます。
) Filecoin：永続的な分散ストレージ
Filecoinは、IPFSの分散ファイルシステムを拡張し、Proof-of-ReplicationやProof-of-Spacetimeといった経済的インセンティブを導入しています。ストレージ提供者はFILトークンを獲得し、スペースの提供やデータの取得に対して報酬を得ます。ユーザーは永続的なストレージのために支払います。
このアーキテクチャは、データがネットワーク全体に分散されるだけでなく、長期にわたり保存・取得可能であることを保証し、長期的なブロックチェーンデータの完全性にとって重要です。
データ可用性インフラの今後の課題
顕著な進展にもかかわらず、最適なデータ可用性を実現するには依然として大きな課題があります。
スケール時のストレージ経済性
ブロックチェーンの取引量が増加するにつれ、データストレージコストは依然高いままです。データアクセス性を確保しつつコストを比例的に増やさないためには、継続的なアルゴリズム革新とインフラ最適化が必要です。
ネットワーク遅延と帯域幅の制約
データ可用性は、地理的に分散したネットワーク間での迅速な配信に依存します。接続品質の変動や物理的な伝送遅延は、時間に敏感なアプリケーションにとって大きなボトルネックとなります。
検証リソースの要件
膨大なデータセットの暗号検証には大量の計算能力が必要です。データ量が指数関数的に増加する中、検証の複雑さはスケーラビリティの課題となります。
クロスチェーンデータブリッジ
複数のブロックチェーンエコシステムが増加する中、チェーン間でシームレスにデータ可用性を検証できる仕組みの構築は技術的に難しく、かつ整合性と分散性を維持する必要があります。
中央集権化の罠
最も根本的な問題は、スケーラビリティを追求するあまり、アーキテクチャの選択によって分散化が犠牲になる可能性があることです。これらの相反する要件のバランスを取ることは、未解決の研究課題です。
今後の展望
データ可用性の革新とロールアップの成熟は、ブロックチェーンのスケーラビリティにとって重要な転換点を迎えています。改善された圧縮アルゴリズムやクロスチェーンプロトコルの進展により、分散型アプリケーションの新たな可能性が開かれるでしょう。
上記のプロジェクトは、多様なアプローチを示しており、異なるユースケースに最適化された複数のデータ可用性アーキテクチャが共存することが予想されます。この多元性は、競争を促進し、単一障害点を防ぎ、イノベーションを加速させることでエコシステムを強化します。
これらのソリューションが成熟し、競争が激化するにつれて、ブロックチェーン技術は主流規模の取引量をサポートしつつ、そのコア原則である分散化、セキュリティ、信頼性を維持する方向へと進んでいます。