DAソリューションガイド:アベイルズ、セレスティア、イーサリアム、固有DA、DAC

アベイルズによって書かれました。 翻訳:ゴールデンファイナンスクリプトナイティブ

近年、実行機能のスケーリングに重点が置かれているため、レイヤー2に新たな採用の波がもたらされています。 同時に、限られたブロックスペースと高コストによってもたらされる成長の課題に直面して、ますます多くのプレーヤーが、スケーラブルなデータ可用性レイヤーがブロックチェーンを効果的にスケーリングするために重要であることを認識しています。 彼らは、さまざまなタイプのロールアップをサポートできるスケーラブルなブロックスペースを備えた経済的なベースレイヤーが必要であることに気付きました。

Availsと他のいくつかのチームは、スケーラブルなデータ可用性ソリューションをゼロから構築していますが、Ethereumなどの他のチームは、既存のブロックチェーンのデータ可用性容量を増やそうとしています。 いずれにせよ、1つの事実は常にそこにあります。 開発者が今日選択するベースレイヤーは、今後何年にもわたって競争上の優位性を定義します。

Availsは、ブロックチェーン上のデータの可用性を高めることに専念する成長中のモジュラーエコシステムの一部です。 セレスティアやEigenDAなどの他のDAソリューションも同様の作業を行っています。 各ソリューションは、包括的なダンクシャーディングという長期的な目標を達成するための出発点として、現在EIP-4844としても知られるプロトダンクシャーディングを実装しているイーサリアムを含む、ブロックチェーンのスケーラビリティへの道のりで異なる道を選択しました。

この記事では、各ソリューションの長所と短所を評価します。 さまざまな設計オプションを強調し、この比較がもたらす知識を持って、読者が自分に最適なDAレイヤーを見つけることを願っています。

各カテゴリに飛び込む前に、概要を説明しましょう。

ネットワークセキュリティ

ベースレイヤーを検討する場合、ネットワークのセキュリティと回復性を最初に考慮する必要があります。 ネットワークの強度を確認するための重要な要素は次のとおりです。

コンセンサスメカニズム

コンセンサスメカニズムでは、生存と安全の間に基本的なジレンマがあります。 サバイバルは、トランザクションが迅速に処理され、ネットワークが適切に機能し続けることを保証すると同時に、セキュリティはトランザクションが正確で安全であることを保証します。 さまざまなブロックチェーンシステムが、独自のユースケースに適したバランスオプションを見つけます。

Avail は、Polkadot SDK から継承された BABE と GRANDPA のコンセンサスメカニズムを使用しています。 BABEはブロック生成エンジンとして、バリデーターと連携して新しいブロックジェネレーターを特定することで、生存を優先します。 最終的な決定論としてのGRANDPAは、バリデータの3分の2以上がブロックを含むチェーンに署名するときに、特定のブロックにつながるすべてのブロックの最終的な確実性を同時に完了することを可能にします。 このハイブリッド台帳により、Availsはサイバーレジリエンスを高め、一時的なネットワークパーティションや多数のノード障害に対するレジリエンスを実現します。

アベイルズの設計上の選択肢は、キャスパーやLMD GHOSTとしてイーサリアムで使用されているものと似ています。 LMD GHOSTはイーサリアムのブロック生成エンジンであり、BABEと同様の確率的最終確実性に依存し、キャスパーFFGはGAPPAと同様に最終確実性を保証します。

Celestiaの設計上の選択は、ブロックの生成と同時にブロックをファイナライズできるテンダーミントを使用することでした。 ただし、この選択のトレードオフは、オペレーターまたはバリデーターの3分の1以上がダウンするとチェーンが停止する可能性があることです。 また、ブロックのファイナリティはデータの可用性を保証するものではないことに注意することも重要です。 Celestiaのような不正防止ベースの設計は、ブロックが即時の最終確実性を達成したとしても、ユーザーがDA保証を待つ必要があることを意味します。

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責任を負うエンティティです。 彼らは暗号署名を使用して、委員会メンバーの1人または過半数がデータが利用可能であることに同意することを示します。 EigenDAは、イーサリアムバリデーターがオプトインできるオフチェーンDACです。 DACメンバーは、スマートコントラクト検証の証明を提供し、データの並べ替えを独立した外部サービスに依存しています。

地方分権化

ネットワークセキュリティを検討する際には、ステーキングされた合計金額とそのステーキングの分配という2つの重要な要素を考慮する必要があります。 分散化の程度、つまり賭け金の分配の均一性は、ネットワークのセキュリティに直接影響します。 潜在的な攻撃のコストを考慮すると、これはネットワークの安全性を示す指標です。 ネットワークを攻撃しようとする敵対者は、同じステーキングをキャプチャするためにより多くのノードを破壊する必要があるため、ステークがより多くのバリデーターのセットに均等に分散されている場合、攻撃はより高価になります。

Availsは、ポルカドットから指名プルーフオブステーク(NPoS)を継承し、最大1,000人のバリデーターをサポートできるようにします。 NPoSは、効率的な報酬分配を伴う逐次Phragmén法(複数勝者選挙法)によるステーキング分配による集中化のリスクを軽減します。

さらに、Availsは、ネットワークの停止やボトルネックが発生した場合に、フルノードに依存してデータをフェッチすることなく、Light Client P2Pネットワークからサンプリングできる唯一のDAレイヤーです。 この独自の機能により、Availは現在および将来のすべてのデータ可用性ソリューションとは一線を画し、堅牢なフェイルオーバーメカニズムを提供し、Availのデータ可用性ネットワークの復元力を強化します。

! [bQ55EOrxKLi9t7hdoXANmRHdmgW2dPubzQe6dtuI.jpeg] (https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-40baef27dd-3d4adfd490-dd1a6f-69ad2a.webp「7116199」) セレスティアはコンセンサスプロトコルとしてテンダーミントを使用しており、バリデータのセットは最大数百です。

イーサリアムは全体としてブロックチェーンとしてセキュリティの面でゴールドスタンダードに達しており、900,000を超える検証ノードがありますが、ネットワークの配布レベルは量の点で適切に反映されていません。

対照的に、データ可用性ボードは通常、ブロックチェーンへのデータの可用性を確認する責任がある複数のノードで構成されます。

再取得はイーサリアムからセキュリティを借用しないことに注意することが重要です。 そのセキュリティは、そのプラットフォームに再設定されたイーサリアムの総量に依存します。 言い換えれば、ステーキングは、イーサリアムにロックされている既存のステーキングのごく一部を使用することを除いて、そのセキュリティに何の役にも立ちません。

DACとして、イーサリアムベースのEigenDAは、フルノードから署名を集約します。 そのスマートコントラクト検証証明は、データ可用性サンプリングに対して同様のレベルのDA保証を提供することはできません。 EigenLayerがネットワークをサポートするためにロックされたイーサリアムを含む再配置を使用していることも、多重化されたバリデーターとイーサリアムのコンセンサスを過負荷にするリスクに対する批判を集めています。

実行環境のオーバーヘッド

スマートコントラクトを備えたモノリシックブロックチェーンは、過去10年間で画期的なイノベーションを導入してきました。 ただし、データの可用性、実行、決済が1つに統合されたイーサリアムなどの当時の最先端テクノロジーでさえ、スケーラビリティに大きな制限がありました。 これらの制限は、実行のレイヤー2オフチェーンへの移行を引き起こし、プロトダンクシャーディングおよびダンクシャーディングとしても知られるEIP-4844などの改善イニシアチブの開発を促しました。

確立されたスマートコントラクトは、状態を定義し、ロールアップのブリッジとして機能します。 このアプローチでは、イーサリアムはロールアップの精度を検証する権限として機能します。

Avail は、実行と決済をベースレイヤーから分割し、ロールアップがデータを Avail に直接公開できるようにします。 このモジュラーアプローチの力は、その上に構築されたロールアップがアベイルズのP2P lightクライアントネットワークを使用して状態を検証できるという事実にあり、実行証明を伝播するために使用された場合、状態を定義するためにスマートコントラクトやベースレイヤーに依存することなく、ロールアップをアップグレードする柔軟性があります。 この新しいアプローチにより、開発者はニーズに合わせてスケーリングできるベースレイヤーが提供され、決済の観点からサポートされている実行レイヤーを選択できます。

セレスティアはアベイルズと同様のアプローチを取っています。 唯一の違いは、フルノードがダウンした場合に、ライトクライアントが現在ネットワークをサポートできないことです。

固有DAにも固定決済層がありません。

成長性

DAレイヤーのセキュリティと回復力に加えて、DAレイヤー上に構築されたロールアップとブロックチェーンに対する需要の高まりに適応する能力は、DAレイヤーの成功に不可欠です。 いくつかの重要な考慮事項を見てみましょう。

有効性の証明

有効性の証明について議論するときは、DA層における不正の証明と有効性の証明の間のトレードオフを理解することが重要です。 Availsが使用するKZGプロミスは、DAの有効性を保証するために使用される有効性証明の一種であり、メモリ、帯域幅、およびストレージの要件を削減し、証明のサイズが固定され、多項式次数の影響を受けないシンプルさを提供します。 これにより、KZG Promiseは、効率、プライバシー、スケーラビリティが重要なゼロ知識ベースのブロックチェーンに最適です。

さらに、不正の証拠と比較して、Availのライトクライアントは、データにすばやくアクセスしてサンプリングし、新しいブロックが確定した後に正しいブロックエンコーディングを確保し、チャレンジ期間の終了を待たずにデータの可用性を保証することができます。 KZG promiseとAvailのライトクライアントの組み合わせにより、Availの検証プロセスが加速され、その上に構築されたロールアップまたはスタンドアロンチェーンが高速検証プロセスを活用できるようになり、今後数年間でブロックチェーン設計にスケーラビリティと柔軟性が提供されます。 セレスティアなどと比較して、この検証方法はAvailsを際立たせる重要な要素です。

セレスティアは、KZGが約束するよりもはるかに高速に生成できる安全なハッシュ関数を使用しています。 ただし、この選択のトレードオフは、イレイジャーコーディングの正確性を確認するために不正な証拠に依存する必要があり、データの可用性の保証を保証するのに遅れが生じる可能性があることです。

Celestiaのライトノードは、データが利用可能かどうかを判断したり、保留中の不正証拠が受信されるのを待つことはできません。 言い換えれば、楽観的な検証の困難な期間のために、不正な証明の使用は、ポストサンプリングされたデータの可用性を明確に確認するネットワークのライトノードの能力を低下させます。

EigenDAに関しては、KZGの約束を使用し、完全なブロックではなく少量のデータのみをダウンロードし、有効性の証明を採用しています。 そのアプローチは、イレイジャーエンコーディングを使用してデータを小さなチャンクに分割することであり、オペレーターは、完全なブロックブロブのサイズのほんの一部である単一のブロックのみをダウンロードして保存する必要があります。

イーサリアムに関しては、現在のバージョンは有効性の証明を使用していませんが、EIP-4844と完全なダンクシャーディングは有効性の証明とともに実装されます。

拡張性

イーサリアムの高コストと遅いトランザクション制限は、L2の急増に貢献しています。 それらは将来のエグゼクティブレイヤーになり、ブロックスペースの需要の増加を推進しています。 現在、イーサリアムにデータを公開するコストは、ロールアップの総コストの70%から90%を占めると推定されています。 ブロックスペースを拡張すると、イーサリアムで開発されたバリデーターとアプリケーションに追加コストが発生します。

アベイルズやセレスティアなどのベースレイヤーは、この問題を解決するように設計されています。 これらは、チャンクサイズを動的にスケーリングする機能を備えたデータの可用性のために最適化されています。 ライト クライアントをデータ可用性サンプリング (DAS) に組み込むことで、ネットワークに対する要求に基づいてデータ可用性チャンク サイズをスケーリングできます。 つまり、ブロック領域が増加しても、これらのネットワーク内の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くてもDASを実行できるため、ブロック領域上に構築されたアプリケーションは影響を受けません。 このユニークな機能は、モノリシックブロックチェーンとは一線を画しています。

時価総額が1,910億ドルのイーサリアムは、最大のコミュニティを持っています。 イーサリアム上に構築されたプロトコルは規模の経済のメリットを享受していますが、過去数年間のブロックスペースが限られているため、高いトランザクションコストにも直面しています。 ロールアップが拡大し、ユーザーとトランザクションの数がピークに達するにつれて、ロールアップは実行のための最良の選択肢になりました。 ブロックチェーン技術の普及に伴い、ブロックスペースの需要は増加するだけです。

DACは単純化された集中型アプローチで拡張できますが、一部のロールアップでは、分散型DAソリューションが見つかるまでの一時的な手段としてDACを使用します。

データ可用性サンプリング

アベイルズとセレスティアはどちらもデータ可用性サンプリング(DAS)を使用してライトクライアントをサポートしており、ライトクライアントが信頼を最小限に抑えるセキュリティを提供できるようにします。 前述のように、主な違いは、検証の実行方法と、ネットワークの停止やボトルネックが発生した場合に、AvailのライトクライアントP2Pネットワークがフルノードを置き換えてネットワークをサポートする方法です。

対照的に、EIP-4844以降のイーサリアムにはDASが搭載されません。 これは、ライトクライアントがこのアップグレードされた、信頼を最小限に抑えたセキュリティ機能を持たないことを意味します。 さらに複雑なことに、イーサリアムのDAソリューションは、スマートコントラクト環境を収容することです。 完全なダンクシャーディングにより、DASはブロブスペースを拡張するために使用され、数年以内に実装される予定です。

EigenDAのセキュリティは、データ可用性サンプリング(DAS)がないため、少数のフルノードまたはその他のエンティティへの信頼に基づいて構築されています。 プロトコルの完全性は、委員会の半数以上が正直であり、楽観的な構造と同様に、少なくとも1つの追加のエンティティがデータのコピーを保持していることに依存しています。 二重アービトレーションアプローチは、単一アービトレーションと比較してセキュリティを向上させますが、DAS による独立した認証の理想的なシナリオを満たしていません。

コスト

イーサリアムは、混雑と需要の点で最も高価なソリューションです。 EIP-4844を使用しても、イーサリアムのコストはブロックスペースを一度にしか増やすことができないため、依然として高いです。 DACは最も安価ですが、これにはより集中的なアプローチが犠牲になります。

実行レイヤーがないため、アベイルズとセレスティアは運用コストを低く抑えることができます。 また、DASなしでは現在のイーサリアムでは不可能なブロックスペースを簡単に増やすことができます

EigenDAについては、変動費と固定費に柔軟なコストモデルを導入すると述べたが、実際のコストはまだ発表されていない。

パフォーマンスのハイライト

成長の可能性を確認したので、これらのブロックチェーンのパフォーマンスを見ていきます。

ブロック時間

各ブロックの生成にかかる時間については、上記の表を参照してください。

ブロックの生成にかかる時間でブロックチェーンのパフォーマンスを測定すると、このメトリックはブロックの確認から検証の完了までのプロセスの1つの側面にのみ触れるため、限られた洞察しか得られません。 即時のファイナリティを提供するコンセンサスメカニズムがあっても、不正防止ベースの方法を使用したDA検証には時間がかかる場合があります。

イーサリアムはキャスパーを使用して64〜95スロットのブロックをファイナライズするため、イーサリアムブロックの最終的な確実性には約12〜15分かかります。

EigenLayerはブロックチェーンではなく、イーサリアム上で動作する一連のスマートコントラクトです。 これは、イーサリアムと同じ最終決定論的時間を継承することを意味します。 したがって、ユーザーがトランザクションをロールアップに送信する場合、ロールアップはトランザクションのデータを EigenLayer に転送して、データが使用可能であることを証明する必要があります。 ただし、ロールアップがトランザクションを受け入れた場合でも、イーサリアムブロックが最終的に確認された後にのみトランザクションが完了したと見なされるため、遅延が発生します。 暗号経済的手段を採用することにより、より高速なDA保証を提供する方法について議論が行われています。

ブロック領域

ロールアップが将来の実行レイヤーになるにつれて、ブロックスペースの需要は増加し続けます。 AvailやCelestiaのようなDAレイヤーは、モジュラー設計であるため需要に適応できますが、イーサリアムのブロックスペースの成長は制限されます。 AvailsのKateテストネットは、ブロックサイズを2MBに設定し、消去を使用してコピーおよび4MBにエンコードしました。 Availは、効率的なクライアント側の検証手法を使用してブロックサイズを増やすことができるという点で独特です。 内部ベンチマークを通じて、Availは最大128MBのブロックサイズを問題なくテストしました。 DASのブロックスペースに対する需要が増加するにつれて、セレスティアはブロックサイズを増やすこともできます。

EigenDAは、DAとコンセンサス、イレイジャーコーディング、およびダイレクトユニキャストをデカップリングすることでスループットを拡張します。 ただし、これには、ベースレイヤーの検閲抵抗を継承できないロールアップという犠牲が伴います。

まとめ

構築する強力なベースレイヤーを選択するのは難しい場合があります。 この記事が、読者がさまざまな設計選択の長所と短所をよりよく理解し、それらに適したDAレイヤーを選択するのに役立つことを願っています。