データ利用可能性レイヤー：ブロックチェーンのスケーラビリティを支える重要なインフラ

ブロックチェーンエコシステムは根本的なパラドックスに直面しています。採用が加速するにつれて、スケーラビリティはますます困難になっています。かつて分散化の象徴とされたビットコインやイーサリアムは、今や混雑と高額なガス料金に苦しんでいます。Layer-2ソリューション、特にRollupの登場は、有望な解決策を提供しています。しかし、この革新の背後にはあまり知られていないが不可欠な要素—データ可用性層 (DAL)—が存在し、これがこれらのスケーリングソリューションを効果的に機能させる技術的な基盤となっています。

データ可用性層の理解：単なるストレージ以上のもの

データ可用性層は、ブロックチェーンインフラの神経系として機能します。従来のブロックチェーンネットワークでは、フルノードが全てのブロックをダウンロードして検証する必要がありますが、DALはパラダイムシフトをもたらします。これにより、取引データがネットワークのどこかに単に保存されているだけでなく、常にアクセス可能で検証可能、検閲に耐性がある状態を保証します。

例えるなら、従来のブロックチェーンでは、冗長性によってデータの可用性が保証されており、すべてのノードが完全なコピーを保持しています。DALはこれを再構築し、ライトクライアントやバリデーターが、ブロック全体をダウンロードせずにデータの可用性と取得性を確認できるようにします。この根本的な変化は、長い間ブロックチェーンのスケーラビリティ問題を悩ませてきたストレージ負担に対処します。

セキュリティ面でも重要です。データアクセス性を保証することで、DALはブロックチェーンネットワークの信頼レス性を維持します。参加者は取引を独立して検証し、無効な取引に異議を唱えることができ、中央当局への依存を排除し、暗号通貨が設計された完全性を保ちます。

なぜデータ可用性層がRollupにとって重要なのか

Rollupは、イーサリアムや他のネットワークにとって最も実用的なLayer-2スケーリングソリューションとして登場しています。複数の取引を一つのバンドルにまとめることで、オンチェーンのフットプリントを大幅に削減します。ただし、その効果は完全にデータ可用性の保証に依存しています。

二つの主要なRollupアーキテクチャは、それぞれ異なる方法でDALに依存しています。

ゼロ知識（ZK）Rollupは、暗号証明を用いてオフチェーン取引を検証し、メインチェーンに提出します。これには、基盤となる取引データが検証のためにアクセス可能である必要があります。

オプティミスティック（Optimistic）Rollupは、取引がデフォルトで有効と仮定し、詐欺証明メカニズムを用いて異議のある取引を検証します。この設計は、取引データの完全な透明性を必要とします。

いずれの場合も、データ可用性層は、オフチェーンの取引情報にアクセスし、検証し、必要に応じて再構築できることを保証します。この共生関係により、Rollupは理論的な概念から実用的なスケーリングソリューションへと進化します。

( 変革の利点

セキュリティの強化： 取引データのアクセス性と検証性を保証することで、DALはRollupのセキュリティを強化し、大規模資本の投入や日常的な取引に信頼できる選択肢となります。

スケーラビリティの突破口： Rollupがセキュリティを犠牲にすることなく、より多くの取引を処理できるようになり、主流のブロックチェーン採用を妨げてきたボトルネックを解消します。

運用経済性： 取引コストの削減と処理速度の向上により、ブロックチェーン技術の普及が促進され、エコシステムの成長を後押しします。

ユーザーエクスペリエンスの向上： スケーラビリティ、セキュリティ、効率性の融合は、エンドユーザーにとって魅力的な提案となり、ネットワーク効果と自然な採用を促進します。

データ可用性暗号エコシステムの主要ソリューション

現在、堅牢なデータ可用性を支えるインフラ層を構築しているプロジェクトがいくつかあります。

) Celestia：モジュラーアーキテクチャの革新

Celestiaは、モジュラーアプローチによるブロックチェーンアーキテクチャの根本的な再考を示しています。実行、合意、データ可用性の各機能を分離し、個別の層にすることで、開発者はセキュリティ保証を維持しながら、カスタムのアプリケーション固有のチェーンを作成できます。

このプロトコルは、消失符号化とデータ可用性サンプリングを活用し、バリデーターが各ブロックの一部だけをサンプリングしてデータのアクセス性を確認できる仕組みを採用しています。これにより、参加の計算負荷が大幅に軽減されつつ、暗号学的な確実性を保ちます。

CelestiaのネイティブトークンであるTIAは、Proof-of-Stakeを通じてネットワークのセキュリティを担保し、取引手数料の支払いとガバナンス参加を可能にします。

EigenDA：イーサリアムネイティブのスケーラビリティ

EigenDAは、イーサリアムのRollup向けに設計された高スループットの分散型データ可用性サービスです。消失符号化とKZGコミットメントを組み合わせ、効率的なデータエンコーディングと取得を実現しています。

コスト最適化を重視し、ステーキング資本要件や運用コストを削減し、共有セキュリティモデルを採用しています。プライベートテストでは、スループットが10MBpsに達し、将来的には1GBpsを目指す計画です。この性能は、EigenDAがイーサリアムのスケーラビリティインフラにとって重要な役割を果たすことを示しています。

Avail：相互運用可能なデータ層

Availは、主権型Rollupやトラストミニマルアプリケーション向けに設計された基盤的なデータ可用性層です。検証証明、消失符号化、多項式コミットメントを組み合わせ、即時のデータアクセスを保証します。

このアーキテクチャは、ライトクライアントが確率的サンプリングを通じて効率的にデータ可用性を検証できる仕組みを提供し、ネットワークの成長に関係なく検証コストを一定に保つことが可能です。これにより、従来のブロックチェーン設計の根本的な制約に対処しています。

KYVE：データ検証と転送プロトコル

KYVEは、データ検証、不変性保証、ストレージとデータ可用性層間のシームレスな取得を提供する分散型インフラです。アプリケーションとそのデータ可用性インフラをつなぐ重要な橋渡し役を果たします。

このプロジェクトは、多くの機関投資家からの支援を受けており、そのWeb3エコシステムにおける重要性が認識されています。KYVEトークンは、Proof-of-Stakeを通じてネットワークを保護し、ガバナンス参加を可能にします。ステークホルダーは、プロトコルの進化に影響を与えることができます。

Data Rollups-as-a-Service ###DRaaS###への取り組みは、スケーラビリティの向上とともに、開発者やバリデーターの運用負荷軽減を実現します。

( NEAR DA：コスト効率的なイーサリアム連携

NEAR DAは、イーサリアムRollup向けにアクセスしやすいデータ可用性を提供する重要な進展です。NEARのOpen Web Stackの一部として導入され、 calldataのストレージコストを従来のイーサリアム投稿と比べて大幅に削減しています。2023年後半時点で、100kBのcalldataが約8,000倍のコスト差でイーサリアムストレージよりも安価に利用可能です。

この経済性重視のアプローチは、イーサリアムのセキュリティ基準を維持しつつ、コスト効率的なスケーリングを可能にし、アプリケーション固有のチェーンやLayer-2ソリューションの立ち上げに特に魅力的です。

) Storj：分散型クラウドストレージ

Storjは、エンドツーエンドの暗号化、ファイルシャーディング、消失符号化を活用した分散型クラウドストレージプラットフォームです。ネットワークは暗号化されたファイル断片を世界中のノードに分散させ、単一障害点を排除しつつ、データのプライバシーとセキュリティを向上させます。

経済モデルは、ストレージ運営者（“ファーマー”）に対してマイクロペイメントを通じてインセンティブを提供し、分散型データ永続性の持続可能なエコシステムを構築します。STORJトークンは、ユーザーとネットワーク参加者間の支払いを促進します。

Filecoin：分散型ストレージ市場

Filecoinは、経済的インセンティブによって信頼性の高いデータ保存を促進するピアツーピアのストレージネットワークです。Proof-of-ReplicationやProof-of-Spacetimeを用いて、ストレージ提供者が約束したデータを維持していることを暗号的に検証します。

IPFSとの連携により、コンテンツアドレス指定の配信と経済的インセンティブによる永続的なストレージを実現し、開発者は堅牢な分散型アプリケーションを構築できます。

FILトークンは、ネットワーク通貨として機能し、マイナーへの報酬やデータ取得のために使用され、ネットワークのセキュリティも担保します。

解決すべき重要な課題とイノベーションの必要性

データ可用性ソリューションには多くの可能性がある一方、依然として大きな課題も存在します。

ストレージ経済性： ネットワーク拡大に伴い、データストレージ需要が増加し、インフラのボトルネックやコスト圧力が生じます。アクセス性と経済的持続可能性のバランスを取ることが継続的な課題です。

ネットワーク性能： データ可用性の効果は、分散ネットワーク全体への迅速な配信に依存します。帯域幅の制約や遅延の変動は、時間敏感な操作のパフォーマンスに影響を与える可能性があります。

検証のスケーラビリティ： 大量のデータの整合性と真正性を確認するには、多大な計算資源が必要です。ネットワークの拡大に伴い、技術革新なしでは検証がボトルネックとなる恐れがあります。

クロスチェーン操作： 独立した複数のブロックチェーンネットワークの普及により、異なるチェーン間でシームレスに機能するデータ可用性ソリューションが求められます。整合性とアクセス性を維持しながらのクロスチェーン連携は、依然として技術的に複雑です。

分散化とスケーラビリティのバランス： データ可用性のスケーリングは、分散化の原則としばしば対立します。過度に中央集権的なアプローチは、ブロックチェーンの根幹である信頼レス性を損なう恐れがあります。

今後の展望

データ可用性ソリューションとRollup技術の融合は、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です。圧縮アルゴリズムの改良や相互運用性の向上など、継続的なイノベーションは、新たなユーティリティカテゴリの開拓と主流採用の促進をもたらすでしょう。

暗号エコシステムは、多様なアーキテクチャ戦略を追求する複数のプロジェクトによって恩恵を受けています。これにより、実用的でスケーラブルなソリューションが次世代のブロックチェーンアプリケーションを支える可能性が高まります。

開発者がインフラの選択肢を評価する際には、データ可用性層の仕組みを理解することが重要です。上記のプロジェクトは現在の市場リーダーを示していますが、技術の成熟とともに、今後も革新が続くでしょう。