著者: アルフレッド、LD キャピタル
今年最も人気のあるトラックの 1 つは、ブロックチェーンのスケーラビリティを強化する L2 トラックでしょう。実装が成功した後は、高速化と低コスト化により、Web3 アプリケーションが徐々に繁栄するでしょう。将来的には大量のデータが生成されます。 will Storage は需要が爆発的に増加しています。この記事では、今年のEDCON Spuer Demoで1位を獲得したEthStorageに焦点を当て、最近市場の熱は比較的低いものの、大きな可能性を秘めている分散型ストレージトラックを振り返ります。
1. ネットワークストレージの開発プロセス
コンセンサス、コンピューティング、ストレージは、Web3 の 3 つの柱および基礎となるインフラストラクチャとして集合的に知られています。データと情報が生成されるとき、ストレージが必要です。コンピュータの誕生以来、ストレージ テクノロジは探索とブレークスルーを通じて発展してきました。この記事では、それを 2 つに分けて説明します。 4段階です。
1. 集中ストレージ: 集中ストレージ + 集中管理
コンピュータは最初に紙テープを使用してデータを記録し始めましたが、その後、IBM が 1956 年に記憶媒体として最初のハードディスクを製造し、現在私たちが慣れ親しんでいるコンピュータの記憶方式になりました。
ハードディスク、テープ、メモリカード、SSD などの集中ストレージ デバイスは反復されていますが、ストレージ アーキテクチャは固定されています。端末デバイスはネットワーク経由でストレージ リソースにアクセスしてデータを要求できますが、すべてのデータ ストレージ リソースは集中しています。 1 つの中央の場所またはサーバーで、統合された制御と管理を行います。
2. クラウドストレージ: 分散ストレージ + 集中管理
2006 年に Amazon AWS がオンラインになり、EC 2 および S 3 クラウド ストレージ サービスが開始され、ストレージは新しい時代に入り、Microsoft、Google、Ali なども追随し、最も広く使用されるストレージ方式になりました。
クラウドストレージは分散ストレージアーキテクチャを適用し、複数のサーバーを使用してデータを分散保存し、データを複数のサーバーに分割してバックアップし、単一障害点を減らし、データの冗長性の低減と柔軟な拡張という特徴を備えています。ただし、クラウドストレージサーバーはクラウドサービスプロバイダーによって一元管理されており、データの実際の管理権はユーザーにありません。
3. 従来のブロックチェーン ストレージ: 分散フルノード ストレージ + 分散管理
ビットコインの誕生以来、ブロックチェーンネットワークストレージは、集中型ストレージと管理に対抗するソリューションとなり、分散型ストレージ、コンセンサスメカニズム、トランザクション検証メカニズムを通じてデータのセキュリティと非改ざん性を確保しながら、分散型ストレージと分散型の特性を備えています。管理。
しかし、ビットコインやイーサリアムなどのブロックチェーン ネットワークは、主にこれらのブロックチェーンのネットワーク アーキテクチャがストレージの観点から設計されていないため、ストレージ コストが高く効率が低く、各ノードにデータのコピーを保存する必要があり、ブロック スペースが限られています。 Boring Ape NFT を例に挙げると、Bitcoin または Ethereum ネットワークに保管するには、少なくとも数百ドル以上が必要です。
出典: Fundamental Labs
4. Web3 分散ストレージ: 分散マルチノード ストレージ + 分散管理
データをブロックチェーンに直接保存するのは非常にコストがかかるため、IFPS、Filecoin、Storj、Arweave、Swarm、EthStorage など、多くの Web3 分散ストレージ ソリューションやプロジェクトが登場しています。これらのプロジェクトの目標は、一元化されたストレージと管理により、ストレージスペースが増加し、コストが削減されます。これは、データセグメンテーション、マルチノードストレージ、オンチェーン認証などのテクノロジーの組み合わせによって実現されます。
2. ETHのモジュール性とワールドコンピュータ
1. ETHのモジュール化
2021年のロールアップ中心のETH計画ロードマップ以降、イーサリアムのモジュール化が確立され始め、単一の全能チェーン（※シングルチップブロックチェーン）の層を分割し、異なる層の機能を異なるモジュールで実装できるようになりました。またはチェーンが生産能力の拡大に取り組む場合、この方向はヴィタリックによってエンドゲーム-エンドゲームとも呼ばれます。
イーサリアムに代表されるブロックチェーンは、チェーンを 4 つの主要なレベルに分割します。
(1) 実行層（※実行層）：トランザクション処理、スマートコントラクトの実行・計算など。
(2) 決済層（※決済層）：執行結果の確認、紛争の解決、決済状況の約束を行います。
(3) コンセンサス層 (*コンセンサス層): ノード間のトランザクションの順序、有効性、一貫性を決定します。
(4) データ可用性層（*データ可用性層）：データの使用、保存、検証が可能であることを保証する
モノリシックなブロックチェーンチェーンでは、ブロックチェーンは 4 つの機能すべてを処理するチェーンとなり、ブロックチェーンの「トリレンマ」に直面します。ブロックチェーンのモジュール性により、4 つの機能を複数の特殊なレイヤーに分割し、それぞれが異なる問題に対処することができます。
ETHがモジュール化された後、ETHメインチェーンはL1となり、その上に主にETHの実行層として機能する多くのL2が誕生しました。信頼性、拡張性。モジュール化+ロールアップの方向性により、ETHは将来的にデータアベイラビリティ層(*DA)とコンセンサス層を主に維持し、主流かつ最も安全な基本層となり、その他の層の機能は他のチェーンやソリューションを通じてアップグレードされ、実行されます。 ETH 全体のエコロジカルな拡張とスケーラビリティの向上。
2. ワールドコンピューター
イーサリアムの目標は、世界的なスーパーコンピュータを構築することです。現在、イーサリアムはセキュリティの面で非常にうまくいっていましたが、スケーラビリティの点ではまだ画期的な進歩を遂げています。ロールアップはスケーラビリティの問題を解決するための重要な方向です。モジュラーアプローチはそれを解決できます」ブロックチェーンのトリレンマですが、スーパーコンピューターになるためには、コンセンサス、計算、ストレージという 3 つの困難にも直面する必要があります。これら 3 つの問題は相互に制限し合います。
出典: 世界のスーパーコンピュータに向けて
このトリレンマの優先順位が異なると、異なるトレードオフが生じます。
強力なコンセンサス台帳: 基本的に保存と計算を繰り返す必要があるため、保存と計算の拡張には適していません。
強力なコンピューティング機能: 多数の計算や証明タスクを実行する場合はコンセンサスを再利用する必要があるため、大規模なストレージには適していません。
強力なストレージ容量: ランダム サンプリング空間証明を頻繁に実行する場合はコンセンサスを再利用する必要があるため、コンピューティングには適していません。
現時点では、従来の L2 ソリューションは依然として集中型ソーターとコンピューティング効率のバランスという問題に直面しており、同時に強力なストレージ容量を提供できません。 「世界のスーパーコンピュータに向けて」の論文の著者らは、世界のコンピュータを基盤となるアーキテクチャとして機能ごとに分割し、それを個別に拡張することで、世界のコンピュータになるというトリレンマを解決することを提案した。
つまり、最終世界のスーパーコンピューターは、物理コンピューターを構築するのと同様に、ゼロ知識証明技術やその他のトラストレス バス (* コネクター) を介してコンセンサス台帳、コンピューティング ネットワーク、ストレージ ネットワークを接続する、トポロジー的に異質な 3 つの P2P ネットワークで構成されます。 、そして世界のスーパーコンピューターを組み立てます。また、特定のアプリケーションのニーズに応じて他のコンポーネントを追加することもでき、各コンポーネントを適切に選択して接続することで、コンセンサス台帳、コンピューティング能力、ストレージ容量のトリレンマのバランスが達成され、最終的には世界の分散化、高性能、セキュリティが確保されます。スーパーコンピューター。その中で、EthStorage は、アーキテクチャ内のスーパーコンピューター内のストレージ プレートのソリューションとして機能します。
出典: 世界のスーパーコンピュータに向けて
このフレームワークに基づいて、イーサリアムの世界のスーパーコンピュータートランザクションプロセスは次のステップに分割されます。
(1) コンセンサス: イーサリアムを使用してトランザクションを処理し、トランザクションのコンセンサスに達します。
(2) 計算: zkOracle ネットワークは、zkPoS によってバスとして渡された証明およびコンセンサス データを迅速に検証することにより、関連するオフチェーン計算を実行します。
(3) コンセンサス: 自動化や機械学習など、場合によっては、コンピューティング ネットワークは、証明を通じてデータとトランザクションをイーサリアムまたは EthStorage に戻します。
(4) ストレージ: イーサリアムからの大量のデータ (*NFT メタデータなど) を保存するために、zkPoS はイーサリアム スマート コントラクトと EthStorage の間のメッセンジャーとして機能します。
出典: 世界のスーパーコンピュータに向けて
3. ETHストレージ
1 はじめに
EthStorage は、Ethereum データの可用性 (*Data Availability) に基づいてプログラム可能な動的ストレージを提供する最初のレイヤー 2 ソリューションであり、1/100 ～ 1/1000 のコストでプログラム可能なストレージを数百テラバイト、さらにはペタバイトまで拡張できます。
チームは、イーサリアムがデータ可用性 (*データ可用性) とイーサリアム L1 コントラクトを使用した L2 動的データセット ストレージ証明に関する研究作業を実行できるよう、イーサリアム財団から資金提供 (* 助成金) サポートを 2 回獲得しました。そして2023年のEDCON Spuer Demoでも1位を獲得しました。
2. 技術的特徴
(1) 高度に統合されたETH
EthStorage クライアントは Ethereum クライアント Geth のスーパーセットです。つまり、EthStorage ノードを実行しているときでも、通常どおり Ethereum の任意のプロセスに参加できます。ノードは Ethereum の検証ノードになることも、EthStorage ノードのデータになることもできます。各 EthStorage ノードのデータ プロバイダー モジュールは、他の EthStorage ノードのデータ プロバイダーとの接続要求を開始し、相互に接続すると、実際に分散型ストレージ ネットワークを形成します。
出典: 「EthStorage — 最初のイーサリアム ストレージ L2」
EthStorageを使用するユーザーは、既存のウォレットを直接使用して、NFT、分散型ソーシャルネットワーク、分散型ゲームなど、すべてのストレージベースのアプリケーションと対話できるため、ユーザーがEthStorageに入るコストを最小限に抑えることができます。同時に、EVM と互換性のある EthStorage は、スマート コントラクトに優れた相互運用性をもたらします。たとえば、ユーザー A は、ミント NFT の画像を設定したいと考えています。Ethstorage A を通じて、A は Ethereum トランザクションを実行するだけで済みます。Arweave を使用する場合、A 1 つの Arweave トランザクションと 2 つの Ethereum トランザクションを送信する必要があり、EthStorage のような同期実行を実行する方法はありません。
出典: 「EthStorage — 最初のイーサリアム ストレージ L2」
(2) DA層に基づくL2分散ソリューション
EthStorageは実際にはL2ライクなアーキテクチャを採用しており、EthStorageのデータ操作のエントリポイントとしてストレージコントラクトがイーサリアム上に展開されると同時に、データノードのオフチェーンストレージデータ(*オフチェーンストレージデータ)の証明も行われます。この契約によって確認する必要があります。
現在の L2 との比較:
Rollup (L2) はステート ツリーをオフ チェーンに保存し、チェーン上のコミットメント (*commitment) がステート ツリーのルートになります。同時に、Rollup は新しいデータを受信した後、チェーンからトランザクションを実行して完了する必要があります。状態変換プロセスを実行し、新しい状態ツリーを確立します。
EthStorage はオフチェーンでデータを保存し、オンチェーンのコミットメント (*コミットメント) がデータ保存の証明となると同時に、保存されたデータの更新要求を受信した後、これらのデータの新しい保存証明を再生成します。
上記から、現在の Optimism Rollup または ZK-Rollup の拡張方向はイーサリアムの計算能力を拡張することであり、EthStorage Rollup の拡張方向はイーサリアムのデータ保存容量を拡張することであることがわかります。
同時に、EthStorage はモジュラー ストレージ レイヤーであり、ストレージ コストを削減するための EVM と DA がある限り、レイヤー 2 であっても、あらゆるブロックチェーン上で実行できます (* ただし、多くのレイヤー 1 には現在 DA レイヤーがありません)。こともできます。たとえば、EthStorage は現在、自社のテクノロジーを使用して Optimism に不正行為の証明を実装する方法を検討しています。対応する DA レイヤーも Optimism で有効になります。
(3) ダイナミックなストレージが実現可能
システム設計アーキテクチャの観点から見ると、Filecoin と Arweave はより静的であり、大量のデータを分散ストレージにアップロードできますが、変更や削除はできず、新しいデータのみを再アップロードできます。キーと値のストレージ パラダイムのおかげで、EthStorage は CRUD、つまり新しいストレージ データの作成、ストレージ データの更新、ストレージ データの読み取り、ストレージ データの削除をサポートできます。これは集中型ストレージの分野では簡単に実現できますが、分散型ストレージの分野では現時点では EthStorage だけがそれを実現できます。
出典: EthStorage 公式
(4) イーサリアムネットワークアクセスプロトコルの作成
Web2 インターネット上の Web ページの閲覧、電子メールの送信、ファイルのダウンロードなどの一連の動作は、インターネット上で最も一般的なプロトコルの 1 つである HTTP プロトコルと切り離すことができません。 HTTP プロトコルは、クライアントとサーバー間でリソースを送信および交換する方法を定義します。URL は、インターネット上のこれらのリソースの場所を指定する識別子です。 Web ブラウザに Web アドレスが入力されるか、リンクをクリックすると、URL を使用して要求されるリソースを識別する HTTP リクエストがトリガーされます。 Web ブラウザは URL を解析し、HTTP プロトコルを使用してサーバーと通信し、特定のリソースを要求し、サーバーが応答した後にそのリソースをユーザーに表示します。 HTTP プロトコルと URL は密接に連携して、Web 上のリソースの参照、対話、転送の基礎を形成します。ただし、Web2のWebページやインターネットサービスのデータは集中サーバー上でホストされており、サーバーの更新が停止されると、アプリケーションが使用するクラウドサービスが停止し、アプリケーションデータは集中サービスプロバイダーによって削除されます。
EthStorage の創設者は、Web3 ベースのネットワーク アクセス プロトコルである ERC-4804 を提案しました。これは EIP の最終審査を通過し、承認されました。 ERC-4804、正式名は EVM 呼び出し情報によって解釈される Web3 URL で、EVM 情報呼び出しに対する HTTP スタイルの Web3 URL (*web3://) であり、イーサリアム上の最初のネットワーク アクセス プロトコルです。 web2 がサーバー リソースにアクセスする方法とは異なり、web3:// アクセス プロトコルは、HTML、CSS、PDF などのファイルを含む、Web3 URL を通じて Ethereum スマート コントラクトでホストされているリソースを直接レンダリングします。
簡単に言えば、web3:// (*http://web3 url.io) は分散型 http:// です。 Ethereum に分散プレゼンテーション層を追加し、EVM が分散バックエンドとして機能しながら、ユーザーが Web ページ、写真、曲などの Web コンテンツを EVM 上で直接閲覧できるようにします。
出典: EthStorage 公式
3. 現状と計画
(1) 製品の用途
EthStorageを通じて、動的NFT、チェーン上の音楽NFT、個人ウェブサイト、ホストレスなど、最下層として分散型ストレージを備えたインターネットアプリケーションを再度有効にすることができます（*現在、多くのDappsはまだデータを保存するために集中型の方法を使用しています）。ウォレット、Dapp、Deweb など
出典: EthStorage 公式
DeWeb を例に挙げます。
私たちは、イーサリアムが分散型ネットワークであることを知っています。多くの分散型 dapps がイーサリアム上で誕生しましたが、これらの dapps は完全に分散型ではありません。多くのアプリケーションのフロントエンドは依然として集中型クラウド サービスによってホストされています。たとえば、Uniswap のフロントエンド Web ページは次のとおりです。マネーロンダリングの規制を受けて、Tornado.Cash のフロントエンド サービスが停止され、取引ペアが削除され、Tornado.Cash のフロントエンド サービスが停止されました。その理由はすべて、そのフロントエンドが集中サーバー上にホストされており、検閲に効果的に抵抗できないためです。ただし、EthStorage ソリューションを使用すると、Web ページのファイルとデータはスマート コントラクトでホストされ、分散ネットワークによって共同で運用および維持されるため、検閲に対する耐性が大幅に向上します。スマート コントラクトのプログラマビリティを通じて DeWeb を実現すると、De-github、De-blog、さまざまな dapps のフロントエンドなど、多くの興味深いアプリケーションを実現できます。
出典: EthStorage 公式
現時点では、EthStorage はトークン プランを発表していませんが、テスト トークン W 3 Q を通じてテストネットを使用し、テストネットと対話することができます。
(2) ロードマップ
EDCON が発表したロードマップによると、2023 年には EthStorage は主にテストネット段階にあり、開発とテストのために Ethereum Cancun のアップグレードに適応する予定です。メインネットは 2024 年に開始される可能性があり、Danksharding、CL+EL クライアント、Web3 ブラウザ アクセスが完全に統合される予定です。
出典: EthStorage 公式
4. その他の保管アイテムの概要
(1) Filecoin: Filecoin は、IPFS 上に構築されたインセンティブ システムを備えた分散型ストレージ ネットワークです。 IPFS は、データの保存、アドレス指定、送信のためのプロトコル (* http プロトコルに類似) である分散ハッシュ テーブル (* DHT) を使用しており、ファイルコインは IPFS のインセンティブ層として機能し、オープン ストレージ マーケットとしても機能します。 Filecoin は契約ベースのモデルを使用して、ゼロ知識証明、特に時空間証明と複製証明と組み合わせてデータの永続性を保証します。今年 3 月 14 日、Filecoin は、スマート コントラクトとユーザー プログラマビリティをサポートする仮想マシン (*FVM) の正式リリースを発表しました。
Filecoin の特徴は、独立したチェーンとインセンティブ システムを備えていること、静的ストレージ用の大きなスペースと低コスト、アップグレード後の FVM 仮想マシンをサポートしていることです。
(2) Arweave: Arweave は「一度支払えば永久に保存」モデルを採用しており、一度の支払いでデータを永久に保存するコストがカバーされ、そのデータを取得するための追加料金はかかりません。 Arweave は、ランダム アクセスの簡潔な証明を使用して、ブロック スピニング (*Blockweave) ネイティブ データ構造を作成します。つまり、各ブロックはブロックと履歴リコール ブロックにリンクされます。ノードの場合、新しいブロックをキャストするための前提条件は、Recall-Block と最後に生成されたブロック データを同期することです。
Arweave の特徴は、別個のチェーンとインセンティブ システム、オンチェーン ストレージと永久ストレージ、他のチェーンとの弱い相互運用性です。
(3) BNB グリーンフィールド: グリーンフィールドは分散型データ管理とアクセスの促進に重点を置き、データの保存と管理を簡素化し、データ所有権を BNB スマート チェーン (*BSC) の DeFi 環境にリンクすることを目指しています。完全な BNB Greenfield システムは、成熟した BSC パブリック チェーンおよび BN コミュニティ ユーザーと通信でき、ユーザーが Greenfield 上でデータを作成および使用したい場合は、BNB Greenfield dApps (* 分散型アプリケーション) および BNB Greenfield コア インフラストラクチャを使用して対話できます。
BNB Greenfieldの特徴は、バイナンス「トリニティ」エコロジカルネットワークの最後のパズル、エコロジー内での強い操作性、BNBは様々なチェーンで利用可能、Amazon S3「ストレージバケット」の構造概念を採用、オフチェーンストレージです。 、オンチェーン検証。
V. まとめ
ストレージは Web3 ネットワークの 3 本柱の 1 つです。分散型ストレージは、データ権利検証と主権ネットワークを真に実現するためにのみ実装できます。そうでない場合は、集中型効率を犠牲にしてブロックチェーン ネットワークを開発することはあまり意味がありません。このトラックは基礎となる基盤に属しており、可能性と大きな意味を持っています。
現在、他のトラックと比較して、市場における分散型ストレージの人気は低く、これは主に開発段階の不足と需要の不足が原因です。 L2 の開発により Dapp のアプリケーションが安くて高速になると、大量のデータの降下とその価値の魅力により、市場の熱意が分散ストレージ路線へと押し上げられるでしょう。
新興プロジェクトである EthStorage は、イーサリアムの良好な環境基盤を備えており、強力な相互運用性を備えており、DA レイヤーを備えた他の L1 および L2 と組み合わせることができ、新しい開発の方向性とソリューションを提供します。現在では、さまざまな分散ストレージプロジェクトも方向性を定めて発展を続けており、市場の歯車がストレージ軌道に転じる時代が来ることを期待しています。
参考文献
1.公式EthStorage
2、《Towards World Supercomputer》，Xiaohang Yu, Kartin, msfew — Hyper Oracle, Qi Zhou — ETHStorage
3.「EthStorage - 最初の Ethereum ストレージ L2」、0x haha、0x Cryptolee
4、《Decentralized Storage：A Pillar of Web3》，Fundamental Labs
5. 「モジュラーブロックチェーン: 「世界のコンピューター」になるためのイーサリアムのエンジニアリングソリューション、IOBC キャピタル
6.「EthStorage: イーサリアムエコシステムのストレージパフォーマンスの拡張」、Mint Ventures
