ムンバイのフォート地区にあるスターバックスにはよく行きます。途中、映画や数え切れないほどのリールで取り上げられた有名なアジア協会図書館の前を通り過ぎると、その永続的な存在感を思い出します。データの可用性を説明するために別の例えを使用することも考えましたが、何かがうまく機能しているのに、なぜそれを変更するのですか?

ソース-ウィキペディア

1800年代、アジア・ソサエティ図書館は、この町で数少ない、あるいはおそらく唯一の図書館のひとつです。この図書館は単なる本の宝庫ではありません。これは、町の円滑な運営を維持するために必要なすべての情報が保存される中央ハブです。図書館には、出生証明書や財産証書などの重要な記録が保管されています。また、教材や文化財などの貴重な資料も含まれています。町は、どの時点でもこれらの資料へのアクセスを失うことはありませんでした。図書館が施錠されたり、消えたりしたらどうなるでしょうか?それは、その情報に依存しているすべての地方自治体の部門に大混乱をもたらすでしょう。

Data Availability (DA)ソリューションは、暗号通貨でも同様の目的を果たします。これにより、ブロックチェーン上でトランザクションを検証および処理するために必要な情報がすべての参加者にアクセス可能であることが保証されます。頑健なデータ可用性がないと、特にロールアップなどのスケーリングソリューションのようなブロックチェーンネットワークの整合性と機能性が深刻に損なわれる可能性があります。

早期のウェブビジネスからモジュラーブロックチェーンまで

ウェブの黎明期には、すべてのオンラインビジネスがすべてを自分たちで管理する必要がありました。Shlok がAVS記事、すべてのオンラインビジネスには、物理サーバー、ネットワーク機器、データストレージ、データベースおよびオペレーティングシステムのソフトウェアライセンス、ハードウェアを収容する安全な施設、システム管理者とネットワークエンジニアのチーム、頑丈な災害復旧およびバックアップソリューションが必要でした。すべてのこれらには少なくとも25万ドルかかり、数ヶ月から1年かかりました。

しかし、私たちはすぐにこれらのタスクを委任することがすべての人にとって有益であることに気づきました。この洞察は、経済原理と一致しています。比較優位. それは、エンティティがすべてを自分自身で生産する必要はないことを述べています。代わりに、彼らは機会費用が低い分野に特化し、他の人との貿易に従事することができます。

要するに、すべてを生産しようとすると機会費用がかかり、ある財の生産に充てられた資源と時間を、別の財の生産に割り当てることができるのです。一部のエンティティは、特定の商品を他のエンティティよりも効率的に生産できます。比較優位の典型的な例は、米中貿易である。米国は、熟練した労働力とイノベーション能力により、ソフトウェアや高度な機械などのハイテク製品の生産において比較優位に立っています。一方、中国は人件費が低いため、電子機器や衣料品などの消費財の製造において比較優位に立っています。両国は、それぞれの国が比較的効率的に生産できるものを生産することに重点を置くことで、国内で生産しようとするよりも低コストで商品を手に入れることができ、貿易の恩恵を受けることができます。それぞれの強みと取引に焦点を当てることで、すべての当事者は、すべての分野で独立して優れているという負担を負うことなく、より高い効率と相互利益を達成することができます。

この原則は、国や企業にとどまらず、ブロックチェーンのアーキテクチャにも適用されます。国が特定の産業や製品に特化しているように、ブロックチェーンシステムの異なるコンポーネントは特定の機能に焦点を当てることができます。この特化は、エコシステム全体のパフォーマンスと効率の向上につながります。

なぜデータの利用可能性が重要か？

初期のインターネットビジネスと同様に、ブロックチェーンは当初、トランザクションの実行、コンセンサスの形成、データの保存、トランザクションの決済など、すべてを処理していました。このアプローチは、ベースレベルで比較的高度に分散化されているイーサリアムのようなチェーンに問題を引き起こしました。次第に、モジュール化のアイデアが勢いを増していきました。ブロックチェーンのモジュール性とは、ブロックチェーンの機能(コンセンサス、データの可用性、実行など)を個別の特殊なレイヤーまたはモジュールに分解することを指します。これにより、各レイヤーが特定のタスクに集中できるようにすることで、柔軟性、スケーラビリティ、効率性が向上します。

Ethereumは、実行と合意、決済を分離することがスケーリングの最良の方法であると判断し、ロールアップ中心のロードマップを注目させました。

Ethereum仮想マシン（EVM）のランドスケープには、いくつかのLayer 2（L2）ソリューションが押し寄せ、トランザクションデータを投稿することでEthereumを過負荷にしました。このEthereumのブロックスペースへの競争により、L1の使用は高価になりました。Ethereum上でのデータの保存とアクセスは高額でした−2024年3月までに、L2は11,000 ETH以上の手数料を発生させました。1 ETHあたり$3,400で、それは$37.4 millionに相当します！

Ethereumは問題を解決しました。EIP-4844、L2がそのデータを保存するための別のスペースであるブロブを紹介しました。その結果、翌月のコストは1.7k ETHに減少し、8月には100 ETHをわずかに超えるまでになりました-99％の削減。したがって、ロールアップのコスト問題は解決されたのでしょうか？それがそんなに簡単ならいいのですが。

コストを超えた課題

データ保管料金の削減にもかかわらず、2つの重要な課題が残っています:

1. 手数料の予測性: Ethereumの混雑により手数料は予測できません。
2. Blob Capacity: 各ブロブには128kBのデータを含めることができ、各ブロックには最大6つのブロブを含めることができ、ブロックごとに合計768kBまで含めることができます。他の取引を考慮すると、Ethereumブロックはおおよそ1.77 MB. これにより、Ethereumのブロックの最大サイズは約2.5 MBになります。12秒のブロックタイムで、Ethereumの帯域幅はおおよそ0.2 MB/sですが、分散型アプリケーションのユーザー数の増加には十分ではありません。

これらの制限は、ロールアップがイーサリアムから実行をオフロードする方法と同様に、専用のDAサービスの必要性を強調しています。

このような背景から、Celestia、Avail、NearなどのDAソリューションがいくつか登場しています。これらの専用サービスは、データのアクセス性と安全性を確保し、スケーラブルで信頼性の高いブロックチェーンネットワークをサポートするために必要なインフラストラクチャを提供することに専念しています。これらのソリューションは、データの可用性に集中することで、パフォーマンスを最適化し、汎用ブロックチェーンが効果的に管理するのに苦労している特定の課題に対処できます。

EigenDA - Ethereumのデータストレージ拡張

EigenDAは、Ethereumの上にあるEigenLayerによる主体的に検証されたサービス(AVS)です。これは、EigenDAがEthereumから独立して動作しないことを意味します。 Ethereumを使用せずにDAサービスを利用したい開発者にはEigenDAは適していません。 EigenDAは他のDAサービスとは異なるいくつかの重要な特徴によって特徴付けられています。

1. 高いスループット

15MB/sでEigenDAは、'プロトコル外'のDAサービスの中で最も広帯域を持っています。プロトコル外とは、DAサービスがコアブロックチェーンとは別に動作することを意味します。コンセンサスをDA、消去符号化、ピアツーピアではなく直接通信から分離することにより、高いスループットを実現しています。

コンセンサスとDAを分離する。現在のほとんどのDAシステムでは、データへのアクセス可能性の検証と、そのデータの順序の整理が1つの複雑なシステムに組み合わされています。データの証明は並行して行うことができますが、コンセンサスに達したり、データを並べ替えたりすると、すべてが遅くなります。この組み合わせたアプローチにより、データの順序付けを自分で管理するシステムのセキュリティを強化できます。しかし、すでにデータの順序付けやコンセンサスを処理しているイーサリアムと連携するEigenDAのようなDAシステムには不要です。注文の余分なステップを取り除くことで、EigenDAははるかに速く、より効率的になります。

ここでは、Ethereumと共にEigenDAがどのように機能するか、ロールアップの例を挙げて説明します。

1. ロールアップシーケンサー(トランザクションを整理する)は、トランザクションのバッチをEigenDAシステムに送信します。
2. EigenDAシステムは、バッチをより小さな部分に分割し、データが完全であることの証明を作成し、これらの部分を異なるストレージオペレータに送信し、データが保存されたことの確認を得ます。
3. これらの確認を取得した後、EigenDAはブロックチェーン(イーサリアム)にメッセージを送信し、データが安全に保存され、詳細と証拠が含まれていることを伝えます。
4. イーサリアム上のEigenDAの契約は、証明を検証し、結果をオンチェーンで保存します。
5. Once the data is stored off-chain and recorded (proof that data is stored off-chain) on the blockchain, the rollup sequencer sends a reference ID for the data to its own system.
6. データ ID を受け入れる前に、ロールアップ システムは EigenDA にチェックして、データが完全に使用可能であることを確認します。チェックで保存されていることが確認された場合、ID は受け入れられます。そうでない場合、ID は拒否されます。
   EigenDAは、基本的には、トランザクションデータを主ブロックチェーンの外部に保存し、検証して、そのセキュリティと利用可能性を確保するのに役立ちます。

メカニズムを深く理解するには、EigenDA ドキュメント。

イレイジャーコーディングは、データから巧妙なパズルを作るようなもので、一部のピースだけで解決できます。 この方法により、一部の部品が失われたり、一部の保存場所が故障したりした場合でも、データの安全性、アクセス性、および効率的な保存が維持されます。EigenDAは、ロールアップがデータを送信し、フラグメントにエンコードするときにこの手法を使用します。このように、各ノードはデータ全体ではなく、データのごく一部をダウンロードするだけでよいため、プロセスがはるかに効率的になります。そして最良の部分は、データのサイズが大きくなるにつれて、ノードがダウンロードする必要がある部分が直線的に増加するのではなく、準的に増加することです。

EigenDAは、ミスを捕捉するために不正証明を使用するのではなく、KZGコミットメントと呼ばれる特別な暗号化証明を使用します。これらの証明は、ノードがデータを正しく処理および保存していることを確認し、速度とセキュリティの両方を向上させます。

P2Pの代わりに直接通信します。現在のデータ可用性(DA)システムのほとんどは、ピアツーピア(P2P)ネットワークを使用しており、各オペレーターが近隣のオペレーターとデータを共有するため、プロセス全体の速度が低下します。対照的に、EigenDAは、ユニキャスト通信を使用してすべてのオペレーターにデータを直接送信する中央分散器を採用しています。ユニキャストとは、データがネットワーク上で噂されるのではなく、オペレーターに直接送信されることを意味します。これにより、システムの中央集権化が進んでいるように見えるかもしれませんが、そうではありません。分散機はDAを直接担当しないからです。データを移動するだけです。実際のデータストレージは、ネットワーク上の複数のノードで行われます。さらに、集中型分散器は現在のアーキテクチャの一部ですが、EigenDAチームは、将来的には分散型分散に移行することを示唆しています。

この直接的なアプローチにより、P2P共有の遅延と非効率性が回避され、EigenDAはデータの可用性をより迅速かつ効率的に検証できます。EigenDAは、時間のかかるゴシッププロトコルを排除することで、より迅速なデータ確認を保証し、全体的なパフォーマンスを向上させます。

これらの3つの要因により、EigenDAは水平方向にスケーリングすることができ、ネットワークにより多くのノードが参加すると、よりスケーラブルになります。現在、制限は200のオペレーターです。

2. 強い信頼モデル

CelestiaやAvailなどのほとんどのデータ可用性(DA)ソリューションでは、トークンの有用性を高めるために、ノードオペレーターがネイティブトークンをステーキングする必要があります。対照的に、EigenDAは、ETHトークンとEIGENトークンの両方でデュアルステーキングを実装するという独自のアプローチを採用しています。それぞれのETHクォーラムとEIGENクォーラムに参加するには、オペレーターは少なくとも32ETHと1EIGENを再ステーキングする必要があります。

しかし、なぜオペレーターにETHに加えてEIGENをステークするよう義務付けるのでしょうか？この二重ステーキングメカニズムにより、EigenDAは悪意のあるオペレーターを罰するためにトークンのフォーキングを利用し、単にEthereumに頼ることなく執行することができます。このプロセスは「フォーキング」として知られています。間主観的フォーク (intersubjective forking)は、悪質な行為者に対するより効率的かつ効果的な処罰を可能にします。これがどのように機能するかを解き明かしましょう。

DAサービスのネットワークの完全性を維持する上で最も重要な側面の1つは、データの隠蔽攻撃. このタイプの攻撃は、ブロックプロデューサーが新しいブロックを提案しますが、そのブロックの検証に必要なトランザクションデータを保留すると発生します。通常、ブロックチェーンは、検証者がブロック全体をダウンロードして検証することを要求することでブロックの利用可能性を確保します。ただし、検証者の過半数が悪意を持って行動し、データが欠落したブロックを承認した場合、そのブロックはまだチェーンに追加される可能性がありますが、完全ノードは最終的にそれを拒否します。

完全なノードは、それらを完全にダウンロードすることによって無効なブロックを検出できますが、軽量クライアントにはこの機能がありません。 [Gate]のような技術を使用します。データ可用性サンプリング（DAS）軽量クライアントがリソース要件を低く保ちつつ、完全なブロックをダウンロードせずにデータの利用可能性を検証するのを支援します。

DASでは、ノードは利用可能性を検証するためにデータの完全なブロブをダウンロードする必要はありません。代わりに、さまざまなノードに保存されているデータチャンクの小さな部分をランダムにサンプリングします。このサンプリングアプローチにより、各ノードが処理するデータ量が大幅に削減され、より迅速な検証とリソースの消費量が低下します。

しかし、一部のノードが従わず、必要なデータを保存または提供しない場合、どうなりますか？ 伝統的には、これらの不適切なノードをEthereumに報告し、その後彼らのステークを削減することが回答になるでしょう。しかし、DAサービスが潜在的に悪意のあるノードにすべてのデータをEthereumに投稿してその無実を証明することを強制することは、以下の理由により実現不可能です。

1. 高コスト：Ethereumに大量のデータを投稿することは非常に高額です。Ethereumのブロックスペースは既に非常に需要が高く、大量のデータ負荷を追加すると過剰な手数料とネットワークの混雑を引き起こします。例を挙げてこのポイントをはっきりさせましょう。Ethereumで最初の32バイトを保存するコストは20kガスであり、それに続く32バイトごとのチャンクごとに5kガスかかります。1GB（1073741824バイト）のデータを保存するためには、20k +（1073741824/32-1）* 5k = 167,772,175kガスがかかります。ガスが30 Gweiで取引されている場合、総費用は5,033,165,250,000 gweiまたは約5033 ETHです。ETHが2600ドルで取引されている場合、約1300万ドルです。
2. スケーラビリティの問題:イーサリアムの現在のスループットとブロックサイズの制限は、複数のDAサービスからの大規模なデータポストを処理すると、ネットワークに負担がかかり、遅延と非効率性が発生することを意味します。
3. トランザクションの遅延：イーサリアム上で大容量データのアップロードを処理し確認するのにかかる時間が長くなると、処罰プロセスが遅れ、悪意のある行為者が望まれるよりも長く有害な活動を続ける可能性があります。
4. 非効率な執行：イーサリアム独自のスラッシングメカニズムに依存することは、バリデーター間での複雑な調整を必要とします。これにより、より高い遅延が生じ、DAサービスで頻繁に必要とされる執行アクションには実用的な解決策とはなりません。

これらの課題に直面する中、EigenDAは、悪意のあるオペレータに対するペナルティを強化するために、より効率的かつ費用対効果の高い手法として相互主観的なフォーキングを採用しています。その仕組みを以下に示します:

EigenDAネットワーク内のすべての合理的で誠実な観察者は、オペレーターがデータを提供していないことを独自に検証できます。検証後、EigenDAはEIGENトークンのフォークを開始し、悪意のあるオペレーターのステークを効果的に削減できます。このプロセスにより、直接Ethereumを巻き込む必要がなくなり、コストが削減され、罰則プロセスが迅速化されます。

Intersubjective forkingは、複数の観察者の共通合意を活用してネットワークルールを強制し、悪意のあるオペレーターを迅速かつ効率的に罰することで、従来の方法に関連するオーバーヘッドなしに、EigenDAのセキュリティと信頼性を向上させます。この堅牢な信頼モデルは、DAソリューションの中でより優れた選択肢となります。

3. カスタマイズ可能性

アテステーションは、ブロックチェーンシステム内のデータの有効性と利用可能性を確保するために必要です。これは、バリデータやステーカーなどの参加者がブロック内のデータが正しいことを確認し、誰にでもアクセス可能であることを確認する検証プロセスとして機能します。アテステーションがないと、提案されたデータが正当である保証がなく、隠されたり改ざんされたりしていないことを保証する手段がなくなり、信頼の崩壊や潜在的なセキュリティの脆弱性につながる可能性があります。アテステーションによって透明性が確保され、データの隠蔽や無効なブロックの提案などの悪意のある行為が防がれます。

カスタムクォーラム

EigenDAには、カスタムクォーラムという機能があります。この機能では、2つの別々のグループがデータの可用性を検証する必要があります。1つのグループはETHの再ステーキング者（ETHクォーラム）であり、もう1つはロールアップのネイティブトークンのステーカーです。両グループは独立して動作し、EigenDAは両方が危険にさらされた場合にのみ失敗します。したがって、EigenDAの認証に依存したくないプロジェクトは、カスタムクォーラムを使用することができます。これにより、開発者はEigenDAのチェックを上書きするオプションを導入できます。

価格の柔軟性と予約帯域幅

ロールアップは、手数料をネイティブトークンで請求し、決済にETHでEthereumに支払うことで、ガス価格の不確実性と為替リスクを負担しています。EigenDAは、ロールアップや他のアプリがネイティブトークンでDAを支払うためのサービスを提供し、他の何も邪魔しない専用の帯域幅を予約します。

EigenDAは、高いスループットと革新的なデュアルクォーラムメカニズムにより、データの利用可能性の分野で独自のポジションを確立しています。その対主観的な分岐システムとDASは、データの保留攻撃などの重要な課題に対する堅牢な解決策を提供し、イーサリアムに過度に依存せずにネットワークのセキュリティを向上させています。

しかし、EigenDAは2つの重要な障壁に直面しています。まず第一に、現在の200のオペレータの上限は、需要が増えるにつれてスケーラビリティと分散化において潜在的なボトルネックとなる可能性があります。この制限は、より多くのロールアップとアプリケーションが信頼性のあるデータ可用性のソリューションを求めるにつれて、ますます問題となる可能性があります。

第二に、そしておそらくより緊急なのは、EigenDAが持続可能な収益の課題に対処しなければならないことです。次のチャートでは、CelestiaとEthereumのDAサービス収益が大幅に減少していることが示されています。

データの利用料が業界全体で下がり続けている中、EigenDAの経済モデルは進化する必要があります。プロジェクトは、手頃な価格とパフォーマンスを損なうことなく、サービスを収益化する新しい方法を見つける必要があります。

EigenDAの成功は、これらの課題にどのように対処するかに大きく依存します。セキュリティや効率を犠牲にすることなく、オペレーターネットワークを拡大できるでしょうか？収益源を見つけるか、コスト構造を最適化して、料金が減少する市場で競争力を維持できるでしょうか？ブロックチェーンエコシステムが成熟するにつれて、EigenDAのこれらの問いへの対応は、EigenDA自体の軌道だけでなく、ブロックチェーンのスケーラビリティソリューションの広い範囲を形作る上で重要な役割を果たすでしょう。

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