スケーリングにおけるデータの可用性とは何ですか?

スケーリングにおけるデータの可用性: 基本原則

1. データの可用性とは、ブロックに関連付けられたすべてのトランザクション データがネットワーク参加者によって公的にアクセス可能で検証可能であるという保証を指します。ブロックチェーンのスケーリングでは、モノリシック アーキテクチャから、実行とコンセンサスがデータ公開から分離されるモジュラー設計に移行するときに、これが重要になります。

2. ロールアップがオフチェーンでトランザクションを処理する場合、圧縮されたトランザクション データをベース レイヤにポストし返す必要があります。これにより、メインチェーン上のバリデーターは必要に応じて状態を再構築できるようになり、計算が他の場所で行われる場合でも透明性とセキュリティが確保されます。

3. データの可用性が保証されていないと、悪意のある攻撃者は有効なトランザクションを実行する可能性がありますが、基礎となるデータは保留され、他のユーザーが不正行為を検出したり、正しい状態を複製したりすることが不可能になります。これにより、チャレンジ期間に依存する楽観的なロールアップのようなシステムの信頼が損なわれます。

4. データの可用性を確保することで、権限のない検証が可能になります。軽量ノードであっても、どのノードでもイレイジャー コーディングやデータ アベイラビリティ サンプリング (DAS) などの技術を使用してデータの一部をサンプリングできるため、分散化を維持しながらノード全体の必要性が減ります。

5. イーサリアムなどのプロジェクトは、プロト ダンクシャーディングを統合し、最終的には完全なダンクシャーディングを統合して、データ可用性のスループットを向上させています。これらのアップグレードでは、プロポーザーとビルダーの分離と BLOB を運ぶトランザクションが導入され、セキュリティを損なうことなく利用可能なデータの量が増加します。

レイヤ 2 ソリューションにおけるデータ可用性の役割

1. 楽観的なロールアップが安全に機能するかどうかは、データの可用性に完全に依存します。シーケンサーがトランザクション結果を公開しても入力データを公開しない場合、異議申し立て者は紛争期間中に誤った状態遷移を証明できず、不正防止メカニズムが無効になります。

2. ゼロ知識ロールアップにもデータの可用性が必要ですが、その依存性は異なります。妥当性証明は数学的に正確さを保証しますが、入力データを公開することで長期的な再現性が保証され、履歴データが失われたり検閲されたりするシナリオを防ぐことができます。

3. Validium および同様のアーキテクチャは、信頼できる委員会とオフチェーンでデータを保存し、ある程度の分散化と引き換えにスループットを向上させます。ただし、ユーザーは必要なときにデータを利用できるようにするためにオペレーターを信頼する必要があるため、これにより集中化のリスクが生じます。

4. プラズマ チェーンは、トランザクション データをオンチェーンに投稿することを完全に回避するため、その機能とセキュリティ モデルが大幅に制限されます。これらは、スケーラビリティのためにデータの可用性が損なわれた場合に関係するトレードオフを示しています。

5. Celestia のようなモジュラー ブロックチェーンは、データの可用性を専用レイヤーに委任し、実行環境がトランザクションの処理のみに集中できるようにします。この特殊化により、異種ネットワーク全体の柔軟性とパフォーマンスが強化されます。

データの可用性を高める技術革新

1. イレイジャーコーディングは、元のデータを冗長なフラグメントに拡張し、一部の部分が欠落していても再構築を可能にします。この技術を使用すると、ネットワークはすべてのバイトをダウンロードする必要がなく、確率的に可用性を検証できます。

2.データ可用性サンプリングにより、ライト クライアントは、ブロックの小さな部分をランダムにクエリすることで、十分なデータが公開されていることを確認できます。十分なサンプルがあれば、統計的信頼性はほぼ確実に近づき、大量の帯域幅を要求することなくセキュリティが維持されます。

3. KZG コミットメントは、エンコードされたデータが多項式構造に準拠していることを暗号学的に証明し、無効な展開を防止し、サンプリングされたチャンク間の一貫性を確保します。これらは、イーサリアムの今後の EIP-4844 実装の基礎となります。

4. ピアツーピア ネットワークの改善により、地理的に分散したノード間でのデータ BLOB の迅速な伝播が保証されます。効率的なゴシップ プロトコルにより遅延が短縮され、使用量のピーク時のボトルネックが防止されます。

5. ロールアップ事業者は、単一障害点を排除し、検閲耐性を強化するために、分散型シーケンサー セットと共有データ可用性レイヤーを実装し始めています。

よくある質問

オプティミスティックロールアップでデータが利用できない場合はどうなりますか?シーケンサーがトランザクション データの公開に失敗した場合、ユーザーは、無効な状態の更新が疑われる場合でも、不正行為の証拠を提出できません。これによりセキュリティ モデルが破壊され、資金の盗難や取り返しのつかない汚職が発生する可能性があります。資産を保護するために、ユーザーは事前にロールアップを終了することが強制される場合があります。

データ可用性のサンプリングは実際にどのように機能しますか?ライト クライアントはネットワークに接続し、イレイジャー コーディングでエンコードされたデータ ブロックのランダムな部分を要求します。複数のランダムなサンプルを正常に取得することで、データの大部分が利用可能であるという高い信頼性が得られます。検出の確率は、クエリが成功するたびに指数関数的に増加します。

ゼロナレッジロールアップではデータ公開を完全にスキップできないのはなぜですか? ZK プルーフは正確性を検証しますが、入力データが存在しないため、独立した監査、デバッグ、および再生可能性が妨げられます。規制遵守、フォレンジック分析、および相互運用性では、多くの場合、生のトランザクション詳細へのアクセスが必要となるため、暗号化が保証されているにもかかわらず、完全なデータ公開が必要になります。

データの可用性はイーサリアムにのみ関係しますか?いいえ。レイヤー 2 ソリューションやシャーディングを通じてスケーラビリティを追求するブロックチェーンは、データの可用性の問題に直面します。 Polygon、Arbitrum、zkSync などのネットワーク、および Solana や Aptos などの非 EVM エコシステムは、スループット、コスト、可用性保証のバランスを取るためのさまざまな戦略を実装しています。