ブロックチェーンのコアボトルネックを解決する：データ利用可能性層が次世代のスケーリングを可能にする方法

ブロックチェーンネットワークのスケーリングをめぐる競争は、開発者やアーキテクトに基盤インフラの再構築を促しています。この進化の中心には、Data Availability Layer (DAL)—ロールアップが真にスケーラビリティの約束を果たせるかどうかを決定する重要な要素があります。派手な価格変動や新トークンのローンチとは異なり、データの可用性を理解することは、Web3の技術的未来に真剣に取り組むすべての人にとって不可欠です。

欠けていたピース：なぜデータ可用性があなたが思うよりも重要なのか

ビットコインとイーサリアムは金融に革命をもたらしましたが、そのオンチェーンネットワークはよくある問題に直面しています：混雑によりコストが上昇し、取引速度が遅くなるのです。何千ものユーザーがブロックスペースを争うと、ガス料金が急騰し、スループットが低下します。レイヤー2のソリューションであるロールアップは、オフチェーンで取引をバッチ処理することでこれを解決しようとしました。しかし、ここに落とし穴があります—取引を束ねても、誰もそのデータが実際に存在したことを検証できなければ意味がありません。

そこで登場するのがData Availability Layerです。これをロールアップの約束を保証する保証人と考えてください。DALは、取引データが本当にアクセス可能で、独立して検証でき、検閲に耐性があることを保証します。これは単なる便利な機能ではなく、正当なロールアップと虚偽の製品を区別する基盤となるものです。

DALがなければ、悪意のあるシーケンサーはどの取引が行われたかを偽ることができ、誰もそれを証明できません。データ可用性のブロックチェーンインフラを堅牢かつ分散化することで、DALはこの単一障害点を排除し、ブロックチェーンが約束した信頼レスの性質を回復します。

スケールへの二つの道：ロールアップがデータ可用性を活用する方法

ロールアップは主に二つのタイプに分かれ、それぞれがDALを異なる方法で利用しています。

ZKロールアップは、暗号証明とともに取引を束ねます。オフチェーンで取引を実行し、正確性を証明するゼロ知識証明を生成し、その最小限の証明をイーサリアムに提出します。データ可用性層は、取引データをアクセス可能な状態に保ち、誰もが計算が正しく行われたことを検証できるようにします—シーケンサーを信用せずに。

オプティミスティックロールアップは逆のアプローチを取ります：取引はデフォルトで有効と仮定します。誰かが取引に異議を唱えた場合、ロールアップは元のデータを使ってオンチェーン上で再現できる必要があります。つまり、データ可用性のブロックチェーンインフラは完全な取引履歴を保持しなければなりません。

両者ともに共通の要件に到達します：詐欺や検閲を経済的に不可能にする堅牢で分散化されたデータ可用性層です。

データ可用性インフラを再構築する主要プロジェクト

DALの分野は、多くの有力な競合者で賑わっており、それぞれが異なる技術的アプローチで同じ問題を解決しようとしています。

Celestia：モジュラーの先駆者

Celestiaは、データ可用性を後付けではなく一級のブロックチェーン層として位置付けた点で評価されます。そのモジュラーアーキテクチャは、実行、コンセンサス、データ可用性を独立したコンポーネントに分離しています。これにより、開発者は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ることが可能です—ロールアップはイーサリアムのセキュリティと主権の柔軟性の間で選択する必要がありません。

Celestiaの技術革新は、消失符号化を用いたデータ可用性証明にあります。フルノードが全ブロックをダウンロードする必要はなく、ライトクライアントはランダムにデータの断片をサンプリングするだけで済みます。すべての断片が利用可能であれば、暗号学的に確実にブロック全体が利用可能であると証明されます。これにより、帯域幅の要求とノード運用コストが大幅に削減されます。

TIAトークンは、ステーキングを通じてネットワークを守り、ガバナンスを支え、Celestiaのモジュラープラットフォーム上の取引手数料をカバーします。

EigenDA：スケールした借り入れセキュリティ

EigenDAは、データ可用性のために新たなブロックチェーンを立ち上げる代わりに、Ethereumの既存のセキュリティをレストakingを通じて活用する巧妙なアーキテクチャのショートカットです。

EigenDAはEigenLayerを利用し、Ethereumのバリデーターにデータ可用性サービスの提供を選択させます。これにより、追加報酬を得ながらEthereumのセキュリティ保証を維持します。システムは消失符号化とKZGコミットメントを組み合わせて効率的なデータ検証を実現。プライベートテストではスループット10MBpsを示し、ロードマップでは1GBpsを目標としています—これはベースレイヤーの何倍もの高速です。

Ethereumのセキュリティモデルを共有することで、独立したバリデータセットを立ち上げるよりも迅速な市場投入と信頼できるセキュリティ特性を実現しています。トレードオフは、より効率的なDAL設計と比べて、レストaking参加者の資本コストが高くなる点です。

Avail：信頼最小化された境界のないデータ

AvailはPolygonのユニバーサルデータ可用性インフラに関する研究から生まれました。その設計は、複数のロールアップ間の相互運用性を重視し、データ可用性をブロックチェーン固有の資源ではなく、共有の公共財とみなしています。

技術スタックは、データの冗長性、消失符号化、ベクトルコミットメント (特にKZG多項式)を組み合わせています。これにより、ネットワークのスケールに伴って性能が劣化しない一定時間のデータ可用性検証が可能です。StarkWareとのパートナーシップは、Availが単一チェーンに縛られず、多様なロールアップエコシステムに対応する姿勢を示しています。

KYVE：エコシステム間のデータ橋渡し

KYVEは、もう一つのデータ可用性ブロックチェーンを構築するのではなく、任意のストレージ層と連携できる検証・転送プロトコルを作り出しています。ミドルウェアとして、ArweaveやFilecoin、目的に特化したDALネットワークを経由してデータをルーティング可能です。

この柔軟性は強力な支援を受けており、NEAR Foundation、Solana Foundation、Coinbase Ventures、Mechanism CapitalなどがKYVEをサポートしています。Data Rollups-as-a-Service (DRaaS)の提供により、開発者はユースケースに合ったストレージバックエンドを選択して組み込めます。

KYVEトークン ($KYVE)は、Proof of Stakeを通じてネットワークを守り、ガバナンスに参加し、データ整合性を確保するために報酬を支払います。

NEAR DA：イーサリアムロールアップのコスト効率化

NEAR Foundationのデータ可用性層は、特定の課題をターゲットにしています：イーサリアムのロールアップが大量の手数料を支払ってオンチェーンにコールデータを投稿する問題です。NEAR DAはコストを大幅に削減し、2023年時点で100kBのデータ保存がイーサリアムの8,000倍のコストで済みます。

これにより、コスト削減を最優先しつつも最大の分散性を追求しない開発者にとって実用的な選択肢となっています。早期採用例には、Madara (StarkNetのRust実装)、Caldera、Dymension RollAppsがあります。NEARはDAをFastAuthや分散型フロントエンドライブラリなどのツールと統合し、完全な開発者スタックを構築しています。

StorjとFilecoin：ストレージとインセンティブの融合

これらの分散ストレージネットワークは、データ可用性のためのものではありませんが、DALエコシステムを支える役割を果たしています。

Storjは、暗号化されたファイルの断片を世界中のノードネットワークに分散します。エンドツーエンドの暗号化、ファイルのシャーディング、消失符号化によりデータの安全性を確保。S3互換APIは開発者にアピールし、従量課金モデルはコストの予測性を保ちます。ノード運営者はストレージと帯域幅の提供に対してマイクロペイメントを得ます。

Filecoinは、IPFSに経済的インセンティブを付与し、コンテンツアドレス型ストレージを信頼できるマーケットプレイスに変えます。Proof-of-ReplicationやProof-of-Spacetimeにより、ファイルが実際に保存されていることとアクセス可能であることを保証。FILトークンはストレージ提供者に報酬を支払い、ユーザーのリトリーブコストもカバーします。その規模とIPFS互換性により、耐久性と分散性を重視した大規模アプリケーションに適しています。

真の障壁：DALはまだ完全な解決策ではない理由

その約束にもかかわらず、データ可用性層は技術的・経済的な課題に直面しています。

ストレージ経済性は依然として課題です。 ブロックチェーンネットワークが拡大するにつれ、何千ものノードに過去のデータを保存させるコストは高騰します。解決策はありますが、コスト構造を根本的に排除するわけではありません。

ネットワーク遅延は現実的な制約をもたらします。 データが実際にダウンロードされ検証されるまでの時間が合理的でなければなりません。帯域幅の制限や地理的分散は、避けられない物理的ボトルネックを生み出します。

検証の複雑さはスケールしにくい。 膨大なデータが本当に利用可能であることを確認するには計算資源が必要です。データ量が増えるほど、この検証負荷は拡大し、新たなボトルネックを生む可能性があります。

クロスチェーンの相互運用性は未解決の問題です。 異なるブロックチェーン間で「データが利用可能である」ことの定義や調整が必要です。ブリッジや標準は進化中であり、不整合も存在します。

分散化と効率性のトレードオフは避けられません。 最大限に分散化されたDAL設計は、中央集権的なものよりも多くの帯域幅と計算を必要とします。適切なバランスを見つけることは依然として議論の的です。

今後の展望：なぜデータ可用性ブロックチェーンインフラが重要なのか

DALとロールアップの相互作用は、スケーラブルなブロックチェーンシステムに向けた本当の進歩を表しています。データ可用性ブロックチェーンのソリューションが成熟すれば、ロールアップは理論上だけでなく実践的にも経済的に成立します。

今後の改善点は、データ圧縮の向上、証明システムの改良、異なるDALネットワーク間の相互運用性の強化に集中するでしょう。これらの進歩は派手さはありませんが、基盤となるものであり、何百万人ものユーザーが合理的なコストでブロックチェーンアプリケーションとやり取りできるようにします。

データ可用性ブロックチェーンの開発における地味なインフラ整備は、暗号メディアの見出しを飾ることは少ないかもしれませんが、真のスケーラビリティ革命が起きる場所です。DALに取り組むプロジェクトは、バイラルな採用やミームのステータスに賭けているのではなく、Web3を実際に大規模に機能させるための配管を構築しているのです。