ブロックチェーンにおけるデータの可用性の理解: なぜそれがあなたが思っているよりも重要なのか

コアの問題: なぜノードは単に信頼できないのか

すべてのブロックチェーン参加者は、基本的な課題に直面しています。それは、必要なデータが実際に存在し、アクセス可能であることをどのように確認するかということです。ここでデータの可用性 (DA) が関与します。ブロックチェーンネットワークでは、データの可用性は、すべてのネットワーク参加者がブロックチェーンに保存された情報—トランザクションの詳細やブロックデータから、台帳の状態そのものまで—にアクセスし、検証できることを保証します。

適切なデータ可用性メカニズムがなければ、ノードは全データセットをダウンロードする必要があり、リソースが制約された参加者にとっては非現実的になります。これが、ブロックチェーン分野でこの重要なインフラニーズに対処するための専門的なソリューションが開発された理由です。

ブロックチェーンインフラストラクチャを再構築する三大ソリューション

データアベイラビリティレイヤー: 専用インフラの構築

データ可用性レイヤー (DALs) は、ブロックチェーン取引の実行とは独立して動作する専門のストレージソリューションとして機能します。データストレージと計算を分離することによって、DALはネットワークの運用を効率化します。

これらの層は、エラーコーディングやデータシャーディングのような高度な技術を採用しています。エラーコーディングはデータに冗長性を追加し、一部が一時的に利用できなくなっても回復を可能にします。データシャーディングはデータベースをより小さく、独立して処理可能な部分に分割します。これは増大するデータ量を管理するための重要な革新です。

この関心の分離により、ネットワークは実行効率を損なうことなくデータストレージを最適化できます。

データ可用性サンプリング：ライト参加を可能にする

すべてのノードが全データセットを検証する必要があるのではなく、データ可用性サンプリング(DAS)は確率的検証を導入します。ノードはすべてをダウンロードする代わりに、小さなデータの塊をランダムにサンプリングします。

この技術は画期的です：限られた計算リソースを持つノードもネットワークの検証に意味のある形で参加できます。代表的なサンプルを検証することによって、ノードは確率的に完全なデータセットの可用性を確認します。サンプリングされたチャンクが利用可能であれば、全体のデータセットも利用可能である可能性が高いです—リソース制約の問題に対する優れた解決策です。

データ可用性委員会: 信頼できるバリデーターグループ

データ可用性委員会 (DACs) は、分散型投票プロセスを通じて選ばれた信頼できるノードで構成されています。これらのグループは、トランザクションと状態変更が適切に保存され、すべてのネットワーク参加者がアクセスできることを確認します。

DACは、ロールアップのようなLayer 2ソリューションで特に価値があります。ここでは、オフチェーン計算データを管理します。シャーディングされたブロックチェーンでは、DACは分散シャード間でデータの可用性を調整し、ネットワークの完全性を損なう可能性のある情報の孤立を防ぎます。

データの可用性が交渉の余地がない理由

データの可用性は、4つの重要なブロックチェーン機能に直接影響します:

ブロック伝播: 新しいブロックはすべてのネットワーク参加者に届き、アクセス可能でなければなりません。これがなければ、ネットワークは断片化します。

トランザクションの検証: ノードは、ネットワークのルールへの準拠を確認するために完全なトランザクションデータにアクセスしなければなりません。不完全なデータは検証を不可能にします。

チェーンの連続性: ノードは新しいブロックが正しく以前のブロックを参照していることを確認します。データの可用性はこの歴史的なリンクを可能にします。

コンセンサスコンプライアンス: ネットワークがプルーフ・オブ・ワークまたはプルーフ・オブ・ステークを使用するかに関わらず、バリデーターはブロックハッシュデータ、難易度調整、その他のコンセンサスに重要な情報にアクセスする必要があります。

これらの各機能は信頼できるデータの可用性に依存しており、オプション機能ではなく基盤となるインフラストラクチャを構成します。

厳しいトレードオフ: セキュリティ、スケーラビリティ、相互運用性

スケーラビリティとセキュリティのパラドックス

データの可用性を向上させることでトランザクションのスループットを改善できますが、攻撃的な最適化はセキュリティの脆弱性を引き起こす可能性があります。ネットワークはこれらのパラメータを慎重に調整する必要があります。これは、分散化、セキュリティ、スケーラビリティのバランスを取るという古典的なブロックチェーンのトリレンマの緊張を表しています。思慮深い設計選択が求められます。

クロスチェーンフラグメンテーション

異なるブロックチェーンネットワークが独自のデータ可用性アプローチを発展させるにつれて、相互運用性の課題が浮上します。システムが互換性のないDAメカニズムを実装すると、クロスチェーン操作はより複雑になります。この多様性は革新を促進しますが、エコシステムの結束を複雑にします。

まとめ

データの可用性はブロックチェーンの実現可能性にとって基本的な要素です。専用レイヤー、確率的サンプリング、または委員会ベースのアプローチを通じて、ネットワークはセキュリティとスケーラビリティの両方を可能にするためにこの問題を解決しなければなりません。ブロックチェーン技術が成熟するにつれて、データ可用性ソリューションはますます洗練され、次世代のブロックチェーンアプリケーションとより広範な採用を支援する可能性が高いです。