分散化ストレージの発展ロードマップ: FILからShelbyへの技術進化と応用の実現

分散化ストレージ:コンセプトの盛り上がりから実用化への進化

ストレージはかつてブロックチェーン業界の人気のあるトラックの一つでした。Filecoinは前回のブルマーケットのリーダーとして、時価総額が一時100億ドルを超えました。Arweaveは永続ストレージを売りにしており、最高時価総額は35億ドルに達しました。しかし、コールドデータストレージの実現可能性が疑問視される中、永続ストレージの必要性も挑戦を受け、分散化ストレージが本当に成功するかどうかが大きな問題となっています。Walrusの登場は、長い間沈黙していたストレージの物語に新たな活気をもたらしました。そして、現在AptosとJump CryptoがShelbyを発表し、熱データ分野における分散化ストレージの応用を向上させることを目指しています。では、分散化ストレージは再び盛り返し、広範な応用シナリオを提供できるのでしょうか?それとも再びの炒作に過ぎないのでしょうか?この記事では、Filecoin、Arweave、Walrus、およびShelbyの4つのプロジェクトの発展路線をもとに、分散化ストレージの物語の変遷を分析し、分散化ストレージの普及にはどれほどの道のりが必要かを探ります。

! FilecoinとArweaveからWalrusとShelbyへ:分散型ストレージの人気からどれくらい離れていますか?

Filecoin:表面ストレージ、実際はマイニング

Filecoinは早期に台頭したトークンプロジェクトの一つであり、その発展方向は自然に分散化に展開します。これは当時のアルトコインの一般的な特徴であり、各伝統的な分野で分散化の意義を探求していました。Filecoinも例外ではなく、ストレージと分散化を結びつけ、中心化されたデータストレージの欠点、すなわち中心化ストレージサービスプロバイダーへの信頼仮定を指摘します。したがって、Filecoinは中心化されたストレージを分散化されたストレージに変えることを試みています。しかし、分散化を実現するために犠牲にされた幾つかの側面は、後にArweaveやWalrusなどのプロジェクトが解決しようとする痛点となりました。Filecoinが本質的にただのマイニングコインである理由を理解するには、その基盤技術であるIPFSがホットデータを処理するのに適していないという客観的な制約を理解する必要があります。

IPFS:分散化アーキテクチャ、伝送ボトルネックに制約される

IPFS(インターステラーファイルシステム)は2015年頃に登場し、コンテンツアドレッシングを通じて従来のHTTPプロトコルを覆すことを目的としています。IPFSの最大の欠点は取得速度が非常に遅いことです。従来のデータサービスプロバイダーがミリ秒単位の応答を達成できる時代において、IPFSでファイルを取得するには十数秒かかるため、実際のアプリケーションでの普及が難しく、少数のブロックチェーンプロジェクトを除いて、伝統的な業界でほとんど採用されていない理由も説明しています。

IPFSの基盤となるP2Pプロトコルは、主に「コールドデータ」、つまりあまり変動しない静的コンテンツ、例えば動画、画像、ドキュメントなどに適しています。しかし、動的ウェブページ、オンラインゲーム、または人工知能アプリケーションなどのホットデータを処理する場合、P2Pプロトコルは従来のCDNに対して明確な利点はありません。

IPFS自体はブロックチェーンではありませんが、その採用する有向非循環グラフ(DAG)の設計理念は、多くのパブリックチェーンやWeb3プロトコルと高度に適合しており、ブロックチェーンの基盤構築フレームワークとして生まれつき適しています。したがって、実用的な価値が欠けていても、ブロックチェーンの物語を支える基盤フレームワークとしては十分であり、初期のクローンプロジェクトは、動作するフレームワークさえあれば壮大なビジョンを始めることができました。しかし、Filecoinが一定の段階に達すると、IPFSがもたらす固有の欠陥がその前進を妨げ始めました。

ストレージの外套の下のマイニングロジック

IPFSの設計の目的は、ユーザーがデータを保存する際に、ストレージネットワークの一部にもなることです。しかし、経済的なインセンティブがない状況では、ユーザーが自発的にこのシステムを使用することは難しく、ましてや活発なストレージノードになることは困難です。これは、ほとんどのユーザーがファイルをIPFSに保存するだけで、自分のストレージスペースを提供せず、他人のファイルを保存することもないことを意味します。このような背景の中で、Filecoinが登場しました。

Filecoinのトークン経済モデルには主に3つの役割があります: ユーザーはデータを保存するための費用を支払う責任があり; ストレージマイナーはユーザーのデータを保存することでトークン報酬を得ます; リトリーバーマイナーはユーザーがデータを必要とする際にデータを提供し、報酬を得ます。

このモデルには、潜在的な悪用の余地があります。ストレージマイナーは、ストレージスペースを提供した後、報酬を得るためにゴミデータを埋め込む可能性があります。これらのゴミデータは検索されないため、たとえ失われても、ストレージマイナーの罰則メカニズムを引き起こしません。これにより、ストレージマイナーはゴミデータを削除し、このプロセスを繰り返すことができます。Filecoinの複製証明コンセンサスは、ユーザーデータが私的に削除されていないことを保証することしかできませんが、マイナーがゴミデータを埋め込むことを防ぐことはできません。

Filecoinの運用は、端末ユーザーの分散ストレージに対する真の需要ではなく、マイナーによるトークン経済への継続的な投入に大きく依存しています。プロジェクトはまだ継続的にイテレーションを行っていますが、現段階では、Filecoinのエコシステム構築は「マイニングロジック」により適合しており、「アプリケーションドリブン」のストレージプロジェクト定義には合致していません。

アーウィーブ:長期主義の成功か失敗か

もしFilecoinの設計目標がインセンティブと証明可能な分散化された"データクラウド"の構築であるなら、Arweaveはストレージの別の方向に極端に進んでいます:データに永続的なストレージ能力を提供します。Arweaveは分散型計算プラットフォームを構築しようとはしておらず、その全システムは一つの核心的な仮定を中心に展開されています - 重要なデータは一度だけ保存され、ネットワークに永遠に残るべきです。この極端な長期主義は、Arweaveがメカニズム、インセンティブモデル、ハードウェア要件、物語の観点においてFilecoinとは大きく異なることを意味します。

Arweaveはビットコインを学習対象とし、年単位の長期的なサイクルの中で自らの永続的ストレージネットワークを最適化し続けることを試みています。Arweaveはマーケティングを気にせず、競合他社や市場の動向には関心を持ちません。ただネットワークアーキテクチャのイテレーションを進めているだけで、誰にも注目されなくても気にしないのです。これがArweave開発チームの本質、すなわち長期主義です。長期主義のおかげで、Arweaveは前回のブルマーケットで熱烈に支持されました。また、長期主義のために、たとえ底に落ちても、Arweaveは数回のブル・ベアを乗り越える可能性があります。ただ、未来の分散化ストレージにArweaveの居場所があるのでしょうか?永続的ストレージの存在価値は時間によってのみ証明されるのです。

Arweaveのメインネットは1.5バージョンから最近の2.9バージョンまで、市場の議論度を失っているにもかかわらず、より広範囲のマイナーが最小限のコストでネットワークに参加できるよう努めており、マイナーにデータを最大限に保存するよう奨励し、ネットワーク全体の強靭性を向上させています。Arweaveは自社が市場の好みに合わないことを深く理解しているため、保守的なアプローチを取り、マイナーコミュニティを受け入れず、エコシステムは完全に停滞しています。最小限のコストでメインネットをアップグレードし、ネットワークの安全性を損なうことなく、ハードウェアのハードルを継続的に下げています。

1.5-2.9のアップグレードの道のりの振り返り

Arweave 1.5バージョンでは、マイナーが実際のストレージではなくGPUスタッキングに依存してブロック生成の確率を最適化できる脆弱性が明らかになりました。この傾向を抑制するために、1.7バージョンではRandomXアルゴリズムが導入され、専門的な計算力の使用が制限され、一般的なCPUがマイニングに参加することが求められるようになり、計算力の分散化が進められました。

2.0バージョンでは、ArweaveはSPoAを採用し、データ証明をマークルツリー構造の簡潔なパスに変換し、フォーマット2の取引を導入して同期負担を軽減しました。このアーキテクチャはネットワークの帯域幅の圧力を緩和し、ノードの協調能力を顕著に向上させました。しかし、一部のマイナーは依然として集中型の高速ストレージプール戦略を通じて、実際のデータ保持責任を回避することができます。

この偏りを修正するために、2.4はSPoRAメカニズムを導入し、グローバルインデックスとスローハッシュランダムアクセスを取り入れました。これにより、マイナーは有効なブロック生成に参加するためにデータブロックを実際に保有する必要があり、メカニズム的に算力の積み重ね効果を弱めます。その結果、マイナーはストレージアクセスの速度に注目し、SSDや高速読み書きデバイスの利用が促進されました。2.6では、ハッシュチェーンを導入してブロック生成のリズムを制御し、高性能デバイスの限界利益のバランスを取ることで、中小のマイナーに公平な参加の機会を提供しました。

その後のバージョンは、ネットワーク協力能力とストレージの多様性をさらに強化します:2.7では協力的なマイニングとマイニングプールメカニズムを追加し、小規模マイナーの競争力を向上させます; 2.8では複合パッケージメカニズムを導入し、大容量低速デバイスが柔軟に参加できるようにします; 2.9ではreplica_2_9形式で新しいパッケージプロセスを導入し、効率を大幅に向上させ、計算依存を減少させ、データ指向のマイニングモデルのクローズドループを完成させます。

全体的に見て、Arweaveのアップグレードパスは、ストレージ指向の長期戦略を明確に示しています: 漸進的に計算力の集中傾向に抵抗しつつ、参加のハードルを継続的に下げ、プロトコルの長期的な運用の可能性を保証します。

ウォルラス: ホットデータの受け入れは単なるバズなのか、それとも別の意味があるのか?

Walrusの設計思想はFilecoinやArweaveとは全く異なります。Filecoinの出発点は分散化可能な検証可能なストレージシステムを構築することであり、その代償はコールドデータのストレージです; Arweaveの出発点はデータを永久に保存できるチェーン上のアレクサンドリア図書館を構築することであり、その代償はシーンが少ないことです; Walrusの出発点はストレージコストを最適化するホットデータストレージプロトコルです。

魔改糾削コード:コストの革新か、それとも新瓶に旧酒か?

ストレージコスト設計の面で、WalrusはFilecoinとArweaveのストレージコストが不合理であると考えています。後者の二つは完全コピーアーキテクチャを採用しており、その主な利点は各ノードが完全なコピーを保持し、強いフォールトトレランスとノード間の独立性を持つことです。このようなアーキテクチャは、部分的なノードがオフラインになってもネットワークがデータの可用性を維持できることを保証します。しかし、これはまた、システムが堅牢性を維持するために複数のコピーの冗長性を必要とし、結果としてストレージコストが上昇することを意味します。特にArweaveの設計においては、コンセンサスメカニズム自体がノードの冗長ストレージを奨励しており、データの安全性を強化しています。それに対し、Filecoinはコストコントロールにおいてより柔軟ですが、その代償として一部の低コストストレージはより高いデータ損失リスクを伴う可能性があります。Walrusは両者の間にバランスを見つけようとしており、そのメカニズムはコピーコストを制御しながら、構造化された冗長性の方法で可用性を向上させ、データの可用性とコスト効率の間に新しい妥協の道を築いています。

Walrusが創造したRedstuffはノードの冗長性を減少させるための鍵となる技術で、Reed-Solomon(RS)エンコーディングに由来しています。RSエンコーディングは非常に伝統的なエラー訂正コードアルゴリズムで、エラー訂正コードとは冗長なフラグメント(erasure code)を追加することでデータセットを倍増させる技術で、元のデータを再構築するために使用できます。CD-ROMから衛星通信、さらにはQRコードまで、日常生活の中で頻繁に使用されています。

誤り訂正符号は、ユーザーが1MBのブロックを取得し、それを「拡大」して2MBにすることを許可します。この追加の1MBは、誤り訂正符号と呼ばれる特別なデータです。ブロック内の任意のバイトが失われた場合、ユーザーはコードを使用してこれらのバイトを簡単に復元できます。最大1MBのブロックが失われても、全体のブロックを復元できます。同じ技術により、コンピュータは損傷を受けたCD-ROM内のすべてのデータを読み取ることができます。

現在最も一般的に使用されているのはRS符号です。実現方法は、k個の情報ブロックから始め、関連する多項式を構築し、異なるx座標で評価して符号化ブロックを得ることです。RS誤り訂正符号を使用すると、大量のデータがランダムにサンプリングされて失われる可能性は非常に低くなります。

例を挙げると、1つのファイルを6つのデータブロックと4つのチェックブロックに分け、合計10部を作成します。そのうちの6部を任意に保持するだけで、元のデータを完全に復元できます。

利点:耐障害性が高く、CD/DVD、障害対策用ハードディスクアレイ(RAID)、およびクラウドストレージシステム((Azure Storage、Facebook F4))に広く使用されています。

欠点:デコード計算が複雑でコストが高い;頻繁に変動するデータシーンには適していない。したがって、通常はオフチェーンの分散化環境でのデータ復元とスケジューリングに使用されます。

分散化アーキテクチャの下で、StorjとSiaは従来のRS符号を調整して分散ネットワークの実際のニーズに適応させました。Walrusもこの基盤の上に独自のバリエーション - RedStuff符号化アルゴリズムを提案し、より低コストで柔軟な冗長ストレージメカニズムを実現しています。

Redstuffの最大の特徴は何ですか?改良されたエラー訂正符号化アルゴリズムを通じて、Walrusは非構造化データブロックを迅速かつ堅牢に小さなフラグメントに符号化し、これらのフラグメントはストレージノードネットワークに分散して保存されます。最大で3分の2のフラグメントが失われても、部分的なフラグメントを使用して元のデータブロックを迅速に再構築することができます。これは、レプリケーションファクターが4倍から5倍である場合でも可能になります。

したがって、Walrusを分散化シーンを中心に再設計された軽量な冗長性と回復プロトコルとして定義することは理にかなっています。従来の誤り訂正コード(であるReed-Solomon)と比較して、RedSt

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MysteriousZhangvip
· 7時間前
ストレージ分野の将来は明るい
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WhaleMistakervip
· 7時間前
ストレージ分野に期待しています
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SilentObservervip
· 7時間前
技術は常に概念に勝る
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ForeverBuyingDipsvip
· 7時間前
コインを発行してディップを買う
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