「データ可用性の問題」とは何ですか?また、それがスケーリングの課題となるのはなぜですか?

ブロックチェーンにおけるデータ可用性の問題を理解する

1. データ可用性の問題とは、ブロックチェーン ネットワークのすべての参加者が各ブロックの完全なトランザクション データにアクセスして検証できるようにするという課題を指します。分散システム、特に高スループットを目指すシステムでは、すべてのノードが完全なブロック データを保存またはダウンロードするわけではありません。これにより、悪意のある攻撃者がトランザクションが欠落または隠蔽されたブロックを作成し、信頼とセキュリティを損なうリスクが生じます。

2. ブロックが完全なデータなしで公開されると、ノードはトランザクションが正当であるかどうか、または二重支払いの試みが発生しているかどうかを検証できません。ブロックヘッダーやプルーフなどのサマリーに依存するライトクライアントは、ブロック全体をダウンロードしないため、特に脆弱です。データを直接確認できない場合でも、データは入手可能であると想定する必要があります。

3. この問題は、ブロックチェーンが拡大するにつれてさらに顕著になります。ロールアップのようなソリューションは、数千のトランザクションをオフチェーンで処理し、圧縮されたデータのみをメイン チェーンに送信することを目的としています。ただし、この圧縮データが公的にアクセスできるという保証がない限り、システムは安全ではないままになります。データが保留されている場合、ユーザーは状態を再構築したり、不正行為を検出したりすることができません。

4. データの可用性を確保することは、コンセンサスの整合性を維持するために不可欠です。これがなければ、トラストレス検証の基盤が損なわれてしまいます。ノードは不完全な情報に基づいたブロックを受け入れる可能性があり、無効な状態遷移や隠れた不正行為による資金のサイレント窃盗などの攻撃への扉を開く可能性があります。

スケーリングが問題を悪化させる理由

1. ブロックチェーン ネットワークが成長するにつれて、トランザクション データの量が大幅に増加します。高スループットのチェーンは大きなブロックを生成するため、平均的なユーザーや軽量デバイスがすべてのデータをダウンロードして保存するのは現実的ではありません。これは集中化の圧力につながり、十分なリソースを持つエンティティのみが完全なノードを実行できるようになり、分散化が弱まります。

2. オプティミスティック ロールアップなどのレイヤー 2 スケーリング ソリューションは、不正行為の証明を可能にするデータの可用性に依存します。シーケンサーがトランザクション結果をポストしても入力データを差し控えると、挑戦者は不正行為を証明できなくなります。これにより、不正行為検出メカニズムが無効になり、ユーザーの資金が危険にさらされます。

3. シャーディング アーキテクチャはネットワークを並列チェーンに分割し、それぞれが独自のトランザクションを処理します。シャード間通信が安全に機能するには、あるシャード内のノードが別のシャードのデータを検証できる必要があります。可用性が保証されていないと、シャード間のトランザクションの信頼性が低くなり、操作されやすくなります。

4. より多くのトランザクションに対応するためにブロック サイズを増やすと、帯域幅の要件が強化されます。マイナーやバリデーターが完全なデータにアクセスできる場合でも、通常のユーザーはアクセスできない場合があります。この差異は、ブロックチェーン技術の中核となる原則であるパー​​ミッションレス検証の原則を損なうことになります。

データの可用性を確保するための革新的なアプローチ

1.データ可用性サンプリング (DAS) を使用すると、ライト クライアントは、ネットワークからランダムなチャンクを要求することで、ブロック データが公開されたことを確率的に検証できます。イレイジャーコーディングを使用すると、ブロックが冗長部分で拡張されるため、一部の部分が欠落した場合でも、元のデータを再構築できます。一部のみをダウンロードするクライアントは、完全なデータが利用可能であるという高い確信を得ることができます。

2. モジュラーブロックチェーンは、実行をコンセンサス層やデータ可用性層から分離します。 Celestia のようなシステムはデータの公開と保護に特化しているため、ロールアップなどの実行環境はストレージ自体を処理することなく可用性の保証を継承できます。この特殊化により、セキュリティを維持しながらスケーラビリティが強化されます。

p>3。ロールアップ プロトコルでは、イーサリアムなどのレイヤー 1 チェーンでのコールデータの公開が義務付けられています。実行がオフチェーンで行われた場合でも、シーケンサーがトランザクション入力をオンチェーンにポストするように強制することで、ユーザーは状態を再計算して不一致を検出する機能を維持できます。このアプローチは、パフォーマンスの向上と監査可能性のバランスをとります。

4. ピアツーピア ネットワークは、データをより速く、より効率的に伝達するために最適化されています。 Kademlia ベースのルーティングやプロアクティブ レプリケーションなどの技術により、データが公開されるとすぐにネットワーク全体に拡散し、保留攻撃が成功する可能性のある期間が短縮されます。

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?ロールアップ シーケンサーが状態の更新を送信しても、基礎となるトランザクション データを公開しない場合、ユーザーは不正行為の証拠を生成できません。これは、間違った状態がそのまま放置され、資金損失につながる可能性があることを意味します。可用性により、誰でも検証者として行動できるようになります。

イレーズコーディングはデータ可用性の解決にどのように役立ちますか?イレイジャーコーディングは、ブロックをエンコードされたフラグメントのより大きなセットに変換します。元のデータを回復するにはサブセットのみが必要です。一部のフラグメントが欠落している場合でも、完全なブロックを取得できるため、サンプリングによる統計的検証が可能になります。

ゼロ知識証明によってデータの可用性の必要性を排除できるでしょうか? zk-rollup は暗号的に正確性を保証する有効性証明を使用しますが、それでも口座残高と状態ルートについては何らかの形式のデータ公開が必要です。完全にプライバシーを重視したシステムでは入力が隠蔽される可能性がありますが、検閲を防ぎ同期を可能にするために重要な状態差分データは利用可能な状態にしておく必要があります。