マギー@フォーサイトベンチャーズ



重要な洞察

  • Web3 アプリケーションで完全な分散化を実現するには、データの可用性 (ブロックチェーンのスケーラビリティ)、分散ファイルシステム、分散データベース、分散コンピューティングの 4 つの領域で技術的な進歩が必要です。

  • データ取得速度、インセンティブ モデルとトークノミクス、およびデータ可用性の保証アルゴリズムは、ファイル/データベース ストレージ プロトコルが広く使用されるかどうかを決定する重要な要素です。

  • 分散ファイルシステムとデータベースプロトコルの改善における主な焦点は、検索時間の短縮にあります。

  • データ可用性レイヤーは、ブロックチェーンを拡張するための有望で重要な方法です。Celestiaの技術はまだ市場での検証が必要であり、ETHとCelestiaは将来的に技術的に融合する可能性があります。

Web2 および Web3 アプリケーションの両方のアプリ アーキテクチャ。

多くの場合、フロントエンド、バックエンド、データベースとファイルシステムを備えたデータ層で構成される Web2 アプリケーションと比較すると、Web3 DApps は、フロントエンドと、バックエンドとデータベースの両方として機能するスマート コントラクトのみを必要とするため、よりシンプルです。



しかし、これらの DApp にはファイルを保存するためのファイルシステムがないため、フロントエンド ページ、画像、その他のファイルは依然として集中型サーバー上でホストされています。完全な分散化を実現するために、開発者は現在、分散型ファイルシステムを使用して、フロントエンド ページ、NFT メタデータ、画像など、DApp に必要なファイルを保存しています。



構造化データストレージとバックエンドコンピューティング機能を向上させるために、データ可用性テクノロジーを活用してブロックチェーンを拡張します。さらに、分散型データベースと分散型コンピューティングという 2 種類の製品が登場しました。

ブロックチェーンを利用することで、開発者は財務データや DApps に関連するその他の重要な情報を保存できます。一方、分散型データベースは、NFT メタデータ、DAO 投票データ、DEX 注文書、ソーシャル データなどの構造化データの保存に利用できます。さらに、分散型コンピューティングはバックエンドのスケーリングにも役立ちます。



全体として、完全に分散化され、柔軟性があり、機能豊富な Web3 DApps を構築するには、4 種類の製品と技術的な進歩が必要です。

  1. 分散型ファイルシステム: DApp フロントエンド Web ページ、NFT 画像、ビデオ、および Dapps のその他のファイルを保存します。

  2. 分散型データベース: NFT メタデータ、DAO 投票、DEX 注文書などの構造化データを保存します。

  3. データの可用性: ブロックチェーンを拡張し、DApp の財務データや重要なデータを保存します。

  4. 分散型コンピューティング ツール: DApps のバックエンドを拡張します。



1. 分散ファイルシステム

分散ファイル ストレージは集中型ストレージの代替として機能し、サーバーレス DApps の実現を容易にします。分散ファイル システムに対する DApps の需要は高まっており、Web3 テクノロジー スタックの重要なコンポーネントになります。

集中型ストレージを使用する場合と比較して、分散型ストレージの主な利点は、信頼できるサードパーティの排除、冗長性の向上、単一障害点のリスクの排除、およびコストの削減です。



Messari の統計によると、上位 4 つの分散型ファイル ストレージ プロトコルの時価総額は約 16 億ドルで、94 億ドルから 83% 減少しました。総ストレージ容量は 1,700 万テラバイト (TB) を超え、前年比 2% 増、使用済みストレージは 532,500 TB で、前年比 1,280% 増でした。



いくつかの人気の分散ストレージ プロジェクトの現状を見てみましょう。これらすべての分散ストレージ プロトコルを使用してデータを保存すると、AWS に比べて大幅に安くなります。AWS の料金は 1 TB あたり月額約 23 ドルですが、これらの分散ストレージ プロトコルの料金は 1 TB あたり月額 0.0002 ～ 20 ドルです。

  • IPFS: IPFS は現在、NFT の画像やメタデータを保存するために最も広く使用されているプロトコルです。頻繁にアクセスされるデータや「ホット」なデータを保存するのに最適です。ただし、IPFS には、ブロックチェーンのように、保存を奨励したり、データが正しく保存されていることを証明したり、参加者間で合意を確立したりする組み込みの方法がありません。つまり、IPFS にのみ保存すると、データが失われるリスクがあります。たとえば、Infura の IPFS サービスは、6 か月間アクセスされていないデータを削除します。そのため、データを長期間利用できるようにしたい場合は、独自の IPFS ノードを実行するのが最適です。

  • Filecoin: Filecoin はストレージ コストが低く、主にアーカイブ データなどの「コールド」データの保存に使用されます。Filecoin にはデータ取得のための課金メカニズムが組み込まれていないため、一部のマイナーは低品質のデータを受け入れて報酬を獲得しながら、データ取得の促進を拒否しています。Filecoin コミュニティはこの問題に積極的に取り組んでおり、保存されたデータの全体的な品質を向上させる対策を実施しています。

  • Arweave: Arweave の永続ストレージのアイデアは、DApp データの保存に歓迎されます。エコシステムは順調に発展しており、Arweave を使用してデータベース ファイルを保存する分散型データベース システムや、Arweave に基づく第 2 層のスケーラビリティ ソリューションがあります。Arweave では、価格に帯域幅は考慮されておらず、一部のノードはストレージ サービスのみを提供し、検索は行いません。

  • Swarm: Swarm では、保存と取得の両方に帯域幅料金が課金されます。このシステムは高度に分散化されており、ノードには高い帯域幅要件があります。

  • StorJ: StorJ は他のプロトコルとは異なり、部分的に分散化されており、検索速度が優れています。大容量のビデオ ファイルの共有に効果的であることが実証されています。

  • Sia: Skynet Labs は新たな資金不足により閉鎖され、これも Sia の利用減少につながりました。



私たちは、主に次の 3 つの要素に基づいて、分散型ファイル ストレージ プロトコルの使いやすさを評価します。

  1. データ取得速度。これは、DApps からのリクエストに応答する際のストレージ システムの効率を決定し、DApps のユーザー エクスペリエンスに直接影響するため、非常に重要です。データ取得速度に影響を与える可能性のある要因には、データ クエリの料金の有無、ノードの分散化の程度、ノードの品質、データ転送ロジック、高速クエリ用の CDN などの機能などがあります。

  2. インセンティブ モデルとトークン エコノミクス。インセンティブ モデルとトークン エコノミクスは、ストレージ ノードの参加に影響を与え、その行動に影響を及ぼします。現在、主流の価格モデルは、ストレージ料金と帯域幅料金で構成されており、ユーザーはデータを保存するときにストレージ料金を、データにアクセスするときに帯域幅料金を支払う必要があります。データ クエリが無料の場合、ノードはクエリを提供する動機がなくなることがよくあります。さらに、インセンティブ モデルとトークン エコノミクスはマイナーの収益に影響を与え、ノードの数とサービスのストレージ容量に影響を与える可能性があります。

  3. データ可用性保証アルゴリズム。分散型ネットワークでデータの継続的な可用性とノードによる適切なサービス提供を保証するために使用されるアルゴリズムです。現在、最も広く使用されている方法は、ランダムアクセス証明です。



全体として、私たちは、

  1. 分散型ストレージ プロトコルを活用する製品やサービスはまだ初期段階にあります。

  2. ストレージ プロトコルの改善における主な焦点は、取得時間の短縮にあります。

  3. データ取得速度、インセンティブ モデルとトークノミクス、およびデータ可用性の保証アルゴリズムは、プロトコルが広く使用されるかどうかを決定する重要な要素です。



2. 分散型データベース

データベースはアプリケーションで広く使用されており、分散型データベースは DApps で完全な分散化を実現するための重要なテクノロジーです。

分散型データベースは、集中型データベースの代わりに、NFT メタデータ、DAO 投票、DEX 注文書、ソーシャル メディア データなど、DApps に必要な構造化されたホット データを保存できます。



分散型データベース プロジェクトは数多く存在し、特に過去 2 年間では革新的なプロジェクトがいくつか登場しました。

  • Ceramic: Ceramicは2019年に開始されたプロジェクトです。データはストリーム単位で保存・管理され、フォーマットされたイベントログがストリームに追加されます。ログはファイル化されてIPFSにアップロードされます。GraphQL APIクエリを提供します。CeramicにはIPFSのようなインセンティブモデルはなく、データの作成、読み取り、更新(CRU)をサポートしています。

  • OrbitDB: OrbitDB は Ceramic よりも古いプロジェクトで、ファイル ストレージに IPFS ファイル システムも使用します。NoSQL データベースとファイルの両方のストレージをサポートします。

  • Tableland: プロジェクトは2022年に開始され、現在は公開テスト段階にあります。Tablelandの製品版は2023年にリリースされる予定です。データの保存には、SQL文を定義して使用権限を設定するスマートコントラクトを使用する必要があります。データの読み取りはオフチェーンで実行され、支払いは必要ありません。現在、コントラクトはETHやOPなどのL2に展開されています。

  • Polybase: プロジェクトは現在、テスト ネットワークで稼働しています。これは CRUD 操作をサポートする NoSQL データベースで、各操作には料金がかかります。さらに、Polybase は、ローカル ディスク、IPFS、Filecoin、Polystore、さらには AWS S3 など、データベース ファイルを保存するためのさまざまなファイル システムをサポートしています。また、Polybase はデータ クエリの支払いに支払いチャネルを利用して、オンチェーン トランザクションの頻度を減らし、支払いによるクエリの遅延を回避します。

  • Web3Q: EthStorageとも呼ばれる。プロジェクトは2022年に開始。テストネットは稼働中。データにアクセスするための新しいURLパターンWeb//アクセスプロトコルを提案

  • Kwill: Kwill は、支払いにスマート コントラクトを使用する、Arweave に基づく SQL データベース システムです。

  • KYVE: KYVE は Arwave をベースにしたデータベース システムです。

技術的な観点から:

  • SQL と NoSQL はどちらもデータベースとして使用できます。SQL のデータ構造は高い一貫性が求められ、共同クエリのサポートが強化されているため、より成熟し、効率的です。NoSQL の KV 形式は、豊富なデータ型をサポートし、柔軟性が高く、簡単に拡張できるため、Ethereum の設計パターンに適しています。

  • 機能面では、CRUD をサポートするのが最善の選択肢ですが、UD をサポートするとシステムが複雑になります。システムがローカル ストレージを使用する場合、履歴値のクエリはサポートされない可能性があります。IPFS と Arweave をファイル システムとして使用する場合、データベースは追加専用である必要があります。そうでない場合、同じデータの複数のバージョンが存在し、ストレージ コストが 2 倍になります。

  • 基盤となるファイル システムを選択する場合、次の 2 つのオプションがあります。1) IPFS や Arweave などの分散ファイル システムにデータベース ファイルを保存する。2) ノードまたは S3 クラウドにローカルに保存する。分散データベース プロジェクトでカスタマイズされた取得ロジックや最適化が必要な場合は、ローカル ストレージまたは S3 を使用する方が柔軟なアプローチです。



全体として、私たちは、

  1. 分散型データベースの分野は、緊急の需要があり、注目する価値が非常に高いものの、広く受け入れられ使用されている製品はまだ登場していません。

  2. 分散型データベースの成熟度は、分散型ファイル ストレージ システムよりも低いです。分散型データベース技術は分散型ファイル システムに基づいており、2022 年には多くのプロジェクトが開始されます。

  3. ストレージの改善の主な焦点は、データ取得速度、インセンティブ モデルとトークノミクス、およびデータ可用性の保証アルゴリズムであり、これらはプロトコルが広く使用されるかどうかを決定する重要な要素です。プロトコルは、取得時間の短縮に重点を置きます。





3. データの可用性

データ可用性の概念は、Ethereum および Celestia の Web サイトで説明されているように、分散型ファイルシステムおよびデータベースとは区別されます。

  • Ethereum: データの可用性は、ブロック提案者がブロックのすべてのトランザクションデータを公開し、そのトランザクションデータが他のネットワーク参加者に利用可能であることを保証します。

  • Celestia: データの可用性は、最新のブロックで公開されたデータが利用可能かどうかに関係します。

一方、分散型ファイルシステムとデータベースは、主にユーザーが保存したデータが利用可能であることを保証しますが、トランザクションデータには特に対応していません。





現在、次のようなデータ可用性プロジェクトがいくつかあります。

  1. イーサリアム。ETH は、レイヤー 2 ロールアップの DA (データ可用性) レイヤーとして機能します。

  2. Celestia。Celestia は、データの可用性のみを処理し、トランザクションを実行しない特別に設計された DA レイヤーです。2022 年にモジュラー ブロックチェーンのトレンドを引き起こしました。

  3. EigenDA およびその他の DA 製品。委員会を通じてデータの可用性を確保します。



イーサリアム

ETH レイヤー 2 は、トランザクションのバッチを作成して Ethereum ネットワークに送信し、そのデータをレイヤー 1 の Ethereum スマート コントラクトに保存します。これにより、ETH ネットワークを介した L2 トランザクション データの可用性が保証されます。

ロールアップはオフチェーン計算を通じて ETH のスループットを拡張できますが、その容量は L1 ETH ブロックチェーンのデータ スループットによって制限されます。そのため、Ethereum はデータ ストレージと処理能力を高める必要があります。



イーサリアムのDA容量を拡大するために、DankshardingはETHのロードマップに組み込まれており、現在最も重要かつ緊急のアップデートの1つと考えられています。

Danksharding はシャーディング設計であり、データの可用性は各シャードに委任され、各バリデーターは自身のシャードに対してフルノードを実行するだけでよく、他のシャードはクライアント容量が少ない状態で実行します。

Proto-danksharding（EIP-4844）は、2023年後半に実装される予定のDankshadingの予備実装です。トランザクションを介してETHにマウントされるオフチェーンで保存されるデータBLOBと、BLOBを検証するためのプリコンパイルされたコードが導入されています。各BLOBのサイズは約125kBですが、ブロックはわずか90kBです。現在、ブロックごとに最大8つのBLOBをマウントできるため、1MBの追加ストレージが発生します。Proto-dankshardingでは、データはシャーディングされておらず、バリデーターはすべてのBLOBデータをダウンロードして直接可用性を確認する必要があります。EIP4844の実装後、Blobは同じガス消費量でCalldataの10倍のデータを格納できます。将来的にはRollupのデータをBlobに格納できるため、トランザクション手数料が1桁削減されます。完全に実装されると、Dankshardingはさらに安価になります。

要約すると、Danksharding は Ethereum のデータ ストレージ容量を向上させ、DA として使用される ETH のコストを削減し、より強力な DA レイヤーになることができます。



セレスティア

Celestia は、トランザクションを注文して公開するだけで、実行は行わない最小限のブロックチェーンです。コンセンサス層とアプリケーション実行層を切り離すことで、Celestia はブロックチェーン技術スタックをモジュール化し、分散型アプリケーション ビルダーに新たな可能性をもたらします。

  • Celestia は DA レイヤーを担当し、ETH はコンセンサスと決済を処理し、アプリケーション チェーンは実行を担当します。

  • Celestia は DA 層とコンセンサス層の両方を担当し、決済と実行はアプリケーション チェーンによって処理されます。あるいは、決済には Cevmos を使用することもできますが、実行は引き続きアプリケーション チェーンの責任となります。



Celestia は 2 次元リード・ソロモン符号化方式を統合し、ETH で使用されている検証方法と同様に、データの可用性を検証してデータを回復するためのランダム サンプリング方式を設計しました。

また、Celestia には ETH との大きな違いもあります。

  • CelestiaはDA層とコンセンサス層に重点を置いており、ETHはロールアップの決済層としても機能している。

  • Celestia にはチューリング完全なスマート コントラクト仮想マシンがないため、スマート コントラクトをサポートしていません。

  • Celestia のソブリン ロールアップは複数のチェーンにフォークできますが、ETH のロールアップはできません。

  • Celestia にはスマート コントラクトがないため、ソブリン ロールアップを備えたブリッジは主に DA レイヤー トークンの移動を容易にします。



Celestia のエコシステムは急速に成長しています。



オフチェーンDA

オフチェーンDAには主に

  • データ可用性委員会 (DAC) は、データの可用性を提供または証明する信頼できる団体です。DAC は、一部の検証機関でも使用されます。

  • プルーフオブステークデータ可用性委員会は、正直な行動を直接奨励するため、通常の DAC よりもかなり安全です。ここでは、誰でもバリデーターになり、オフチェーンでデータを保存できます。ただし、スマートコントラクトに預けられる「保証金」を提供する必要があります。



データ可用性製品の概要。

  • ETH: ETH は現在、L2 楽観的ロールアップと zk ロールアップのデータ可用性レイヤーとして機能しています。EIP4844 (Proto-Danksharding) の採用により、L2 にさらなるメリットがもたらされます。ETH のストレージ容量は Celestia ほど大きくないかもしれませんが、Danksharding が完全に実装されると、同等になります。

  • Celestia: Celestia は、コンセンサスとデータ可用性レイヤーとして機能するように設計されています。Celestia テストネットは 2022 年 6 月にオンラインになり、革新的なモジュール設計により 2022 年以降ますます人気が高まっています。Celestia は独自のエコシステムを確立し、Ethereum と競合関係にある必要があります。多くのプロジェクトが Celestia 上に構築されています。

  • Avail: Availはもともと2022年6月にPolygonによって立ち上げられました。しかし、創設者がPolygonを去った後、Availは独立したモジュラーブロックチェーンプロジェクトとなり、テストネットがリリースされました。AvailはCelestiaのようなスタンドアロンのコンセンサスおよびDAレイヤーです。AvailメインネットはPolygonにブリッジされ、MATICを基本通貨として使用することが計画されていました。Celestiaトークンと比較すると、MATICはより成熟したトークンです。

  • EigenDA: EigenDA は、バリデーターが ETH の再ステーキングを通じてネットワークを維持するようインセンティブを与える Ethereum ベースの DA レイヤーであり、Celestia で必要なような起動時の負担を排除します。

  • その他のオフチェーン DA: Validium は、データの可用性のためにオフチェーン ストレージを使用し、コンセンサスと決済のために Ethereum を使用し、実行のために Validium ロールアップを使用します。Celestia と Danksharding が広く採用されるにつれて、Validium は段階的に廃止される可能性があります。



結論として、私たちは、

  • データ可用性レイヤーは、ブロックチェーンを拡張するための有望かつ重要なアプローチです。

  • 現在の DA 製品にはそれぞれ独自の利点があり、いずれも継続的な注目に値します。

  • Celestia の技術はまだ市場による検証が必要であり、将来的には ETH と Celestia が技術的に融合する可能性もあります。



4. 分散コンピューティング

私たちはいくつかの分散コンピューティング プロジェクトを観察してきましたが、分散コンピューティングの開発はまだ初期段階にあると考えています。この分野で直面している大きな課題の 1 つは、計算の精度を検証することです。



さらに詳しく

完全な分散化は必ずしも必要ではありません。現在、利用可能な DApp アーキテクチャには主に 3 つのタイプがあります。集中型サービスは、高いパフォーマンスが要求され、任意の複雑な計算を伴う状況で有益です。



コンセンサス層と決済層の違いを完全に理解していない人もいるようです。明確にするために、Ethereum の ZK Rollup を例に、ブロックチェーンの 4 つの機能について詳しく説明します。

  1. レイヤー 2 でトランザクションが発生すると、それらはシーケンサーに送信され、シーケンサーはそれらをバッチ処理してロールアップしてから、ETH ブロックチェーン上のスマート コントラクトに送信します。ロールアップが ETH チェーンに追加されると、トランザクションの順序に関するコンセンサスが確認され、ETH がロールアップのコンセンサス レイヤーになります。レイヤー 2 のトランザクションは ETH ブロックチェーンに保存されるため、ETH はレイヤー 2 の DA (データ可用性) レイヤーとしても機能します。

  2. レイヤー 2 ノードはトランザクションの実行、レイヤー 2 のグローバル状態の変更、ゼロ知識証明の生成を行います。レイヤー 2 は実行レイヤーとして機能します。

  3. レイヤー 2 は ZKP を ETH に送信し、ETH 契約はその有効性を検証します。証明が受け入れられると、レイヤー 2 の新しい状態が確認されます。ETH はレイヤー 2 zk ロールアップの決済レイヤーとして機能します。



他にも次のような種類のデータ関連プロジェクトがあります。

  1. The Graph や Space and Time などのオンチェーン データのインデックス作成、または Filecoin Indexer などの IPFS データのインデックス作成に重点を置いたプロジェクト。

  2. LivePeer、Meson Network、Media.network などの DNS ネットワーク。

  3. Filgram、Filrep、Cidgravity などのストレージ ノードの評判市場と、Web3.storage や NFT.storage などの UI/UX の例。

フォーサイトベンチャーズについて

Foresight Ventures は、今後数十年にわたってブロックチェーンの破壊的イノベーションを支援することに注力しています。当社は、VC ファンド、アクティブに管理されるセカンダリー ファンド、マルチ戦略 FOF、プライベート マーケット セカンダリー ファンドなど、複数のファンドを運用しており、運用資産は 4 億ドルを超えています。Foresight Ventures は、「ユニーク、独立、積極的、長期的な考え方」という信念を堅持し、成長するエコシステム内のポートフォリオ企業に幅広いサポートを提供しています。当社のチームは、Sequoia Capital、CICC、Google、Bitmain など、トップクラスの金融およびテクノロジー企業のベテランで構成されています。

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