EthStorageから振り返る、市場で「過小評価」された分散型ストレージ分野
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EthStorageから振り返る、市場で「過小評価」された分散型ストレージ分野
ストレージはWeb3ネットワークの三大柱の一つであり、分散型ストレージが実用化されて初めてデータの所有権と主権ネットワークを真に実現できる。そうでなければ、中心化された効率性を犠牲にしてブロックチェーンネットワークを発展させることにあまり意味はない。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察著者：Alfred, LD Capital
今年最も注目を集めた分野の一つは、ブロックチェーンのスケーラビリティを強化するL2分野だろう。実用化が進めば、より高速で低コストな環境によりWeb3アプリケーションが徐々に繁栄し、今後大量のデータ生成が進む中でストレージに対する需要が爆発的に増加する。本稿では、今年のEDCON Super Demoで1位を獲得したEthStorageに焦点を当てながら、最近は市場の関心がやや薄れているものの、将来性の大きい分散型ストレージ分野を振り返る。
一、ネットワークストレージの発展プロセス
コンセンサス、計算、ストレージは、web3の三大柱および基盤インフラとされ、データや情報が生じればその保存が必要となる。コンピュータの誕生以来、ストレージ技術は常に探求と突破の中で進化してきた。ここでは、それを四つの段階に分けた。
1、集中型ストレージ：集中管理＋集中保存
初期のコンピュータは紙テープでデータを記録していたが、1956年にIBMが最初のハードディスクを製造して以降、現在私たちが馴染んでいるコンピュータのストレージ方式へと移行した。
ハードディスク、テープ、メモリカード、SSDなど、集中型ストレージ装置は進化を続けているが、アーキテクチャ自体は固定されており、端末機器はネットワークを通じてストレージリソースにアクセス・リクエストできるものの、すべてのデータは中央のサーバーまたは場所に集中して保管され、一元的に管理される。
2、クラウドストレージ：分散保存＋集中管理
2006年にAmazon AWSがEC2およびS3クラウドストレージサービスをリリースして以降、マイクロソフト、グーグル、アリババなどが追随し、今日最も広く使われているストレージ方式となった。
クラウドストレージは分散型アーキテクチャを採用しており、複数のサーバーにデータを分割して保存し、冗長化することで単一障害点（SPOF）のリスクを低下させるとともに、データ重複の削減や柔軟な拡張性などの特性を持つ。しかし、これらのサーバーはすべてクラウドプロバイダーによって集中管理されており、ユーザー自身がデータの実質的な支配権を持たない。
3、従来型ブロックチェーンストレージ：分散・全ノード保存＋非中央集権的管理
ビットコインの誕生以降、ブロックチェーンネットワークストレージは、中央集権的な保存・管理とは対照的なソリューションとして登場した。分散保存、コンセンサスメカニズム、トランザクション検証メカニズムを通じて、データの安全性と改ざん防止を確保しつつ、非中央集権的な保存と管理を実現している。
しかし、ビットコインやイーサリアムなどのブロックチェーンネットワークではストレージ費用が高く、効率も低い。これは、これらのブロックチェーンのネットワーク構造がストレージ目的で設計されたものではなく、各ノードがデータのコピーを保持しなければならず、さらにブロック容量にも制限があるためだ。例えば「Bored Ape NFT」1枚をビットコインやイーサリアム上に保存するには、数百ドル以上かかる。
出典：Fundamental Labs
4、Web3分散型ストレージ：分散・多ノード保存＋非中央集権的管理
ブロックチェーン上で直接データを保存するのは非常に高コストであるため、IPFS、Filecoin、Storj、Arweave、Swarm、EthStorageなど、多数のWeb3分散型ストレージプロジェクトが登場した。これらは非中央集権的な保存と管理を維持しつつ、ストレージ容量を拡大しコストを削減することを目指しており、データ分割、多ノード保存、オンチェーンでの証明などの技術を組み合わせて実現している。
二、ETHモジュラリティとワールドコンピュータ
1、ETHモジュラリティ
2021年にイーサリアムがRollupを中心としたロードマップを策定して以降、イーサリアムのモジュラー化が進行している。いわゆる単機能ブロックチェーン（* モノリシックブロックチェーン）の各レイヤーを分割し、異なる機能をそれぞれ異なるモジュールやチェーンが担うことでスケーリングを図るものであり、Vitalikはこれを「終局（Endgame）」と呼んでいる。
イーサリアムを代表例とするブロックチェーンでは、チェーンを以下の4つの主要レイヤーに分割している：
（1）実行層 (*Execution Layer)：トランザクション処理、スマートコントラクトの実行、計算など
（2）決済層(*Settlement Layer)：実行結果の検証、紛争解決、ステートコミットメントの決済
（3）コンセンサス層 (*Consensus Layer)：トランザクションの順序性、有効性、ノード間の一貫性の決定
（4）データ可用性層（*Data Availability Layer)：データの利用可能性の保証、保存および検証の可否
モノリシックブロックチェーンでは、一つのチェーンがこの4つの機能すべてを担っており、「ブロックチェーン三難問題」に直面する。モジュラー化により、これらの機能を複数の専門レイヤーに分割し、それぞれ異なる課題に対処することが可能になる。
イーサリアムがモジュラー化された結果、ETHメインチェーンはL1となり、その上に多くのL2が誕生し、主にETHの実行層を担っている。OP StackのL2技術もモジュラー化アーキテクチャを発展させており、将来的なスケーラビリティを強化している。ETHはモジュラー化＋Rollupという方向性により、将来は主にデータ可用性層（*DA）とコンセンサス層を保持し、最も安全な基盤層として位置づけられる見込みであり、他のレイヤーの機能は別のチェーンやソリューションによってアップグレードされ、ETHエコシステム全体の拡張性とスケーラビリティを高めていく。
2、ワールドコンピュータ
イーサリアムの目標は「世界のスーパーコンピュータ」の構築にある。現在、イーサリアムはセキュリティ面では優れた成果を上げているが、拡張性については依然として突破が求められている。Rollupは拡張性の重要な解決策であり、モジュラー化によって一定程度「ブロックチェーン三難問題」を緩和できる。しかし、真のスーパーコンピュータとなるには、コンセンサス、計算、ストレージという3つの課題に直面することになる。これら3つは互いに制約し合う関係にある。
出典：『Towards World Supercomputer』
この三難問題における優先順位の違いにより、さまざまなトレードオフが生じる：
強いコンセンサス帳簿：本質的に繰り返しの保存と計算を必要とするため、ストレージや計算の拡張には向かない。
高い計算能力：大量の計算や証明タスクを実行する際にコンセンサスを繰り返し使用する必要があるため、大規模なストレージには不向き。
高いストレージ能力：頻繁なランダムサンプリングによるスペース証明を実行する際にコンセンサスを繰り返し使用する必要があるため、計算には不向き。
現在、従来のL2ソリューションは中央集権的なソーターと計算効率のバランスという課題に直面しており、強力なストレージ能力も提供できない。『Towards World Supercomputer』の著者らは、「ワールドコンピュータ」を機能ごとに分割するアーキテクチャを提唱し、それぞれを個別に拡張することでこの三難問題を解決する道筋を示している。
つまり最終的な世界のスーパーコンピュータは、物理コンピュータの構築と同様に、ゼロナレッジ証明技術などを用いた信頼不要のバス（* コネクタ）によって接続された、コンセンサス帳簿、計算ネットワーク、ストレージネットワークの3つのトポロジー異構P2Pネットワークから構成される。特定のアプリケーションのニーズに応じて他のコンポーネントを追加し、適切に選択・接続することで、コンセンサス帳簿、計算能力、ストレージ容量の三難問題をバランスよく実現し、最終的にワールドスーパーコンピュータの非中央集権性、高性能、安全性を確保する。ここで、EthStorageはスーパーコンピュータ内のストレージ部を担うソリューションとして位置づけられる。
出典：『Towards World Supercomputer』
このフレームワークに基づけば、イーサリアム上のワールドスーパーコンピュータでの取引プロセスは以下のステップに分けられる：
（1）コンセンサス：イーサリアム上で取引の処理と合意形成を行う。
（2）計算：zkOracleネットワークが、zkPoSを介して伝達される証明とコンセンサスデータを迅速に検証し、オフチェーンでの関連計算を実行する。
（3）コンセンサス：場合によって、自動化や機械学習において、計算ネットワークが証明を通じてデータと取引をイーサリアムまたはEthStorageに送り返す。
（4）ストレージ：イーサリアム上で大量のデータ（* 例：NFTメタデータ）を保存する際、zkPoSはイーサリアムのスマートコントラクトとEthStorage間の中継役を務める。
出典：『Towards World Supercomputer』
三、ETH Storage
1、概要
EthStorageは、イーサリアムのデータ可用性（*Data Availability）を基盤として、プログラマブルな動的ストレージを提供する初のL2ソリューションであり、従来の1/100～1/1000のコストで、数百TBからPBレベルまでのプログラマブルストレージを実現できる。
同チームはイーサリアム財団から2度の資金助成（*Grant）を受け、イーサリアムのデータ可用性やL1コントラクトを使用したL2動的データセットの保存証明に関する研究を支援している。また、2023年のEDCON Super Demoでも第1位を受賞した。
2、技術的特徴
（1）高度なETH統合
EthStorageのクライアントは、イーサリアムクライアントGethのスーパーセットであり、EthStorageノードを稼働しても、イーサリアムのプロセスに通常通り参加できる。つまり、一つのノードが同時にイーサリアムのバリデータノードかつEthStorageのデータノードになれる。各EthStorageノードのData Providerモジュールは、他のEthStorageノードのData Providerと接続要求を行い、相互に接続されると、実質的に分散型ストレージネットワークが構成される。
出典：『EthStorage — 初のEthereumストレージL2』
EthStorageを利用するユーザーは既存のウォレットをそのまま使用でき、NFT、分散型SNS、分散型ゲームなど、ストレージを基盤とするあらゆるアプリケーションとインタラクションできるため、導入のハードルが極めて低くなる。また、EVM互換のEthStorageはスマートコントラクトとの高い相互運用性を提供する。例えば、ユーザーAが自分がミントしたNFTに画像を設定したい場合、EthStorageでは1回のイーサリアム取引で済むが、Arweaveを使う場合は1回のArweave取引と2回のイーサリアム取引が必要となり、EthStorageのように同期実行できない。
出典：『EthStorage — 初のEthereumストレージL2』
（2）DA層に基づくL2分散型ソリューション
EthStorageは実質的にL2のようなアーキテクチャを採用しており、イーサリアム上にストレージコントラクトをデプロイし、それがEthStorageのデータ操作の入り口となる。また、データノードがオフチェーンで保存したデータの証明も、このコントラクトで検証される。
現在のL2との比較：
Rollup(L2)はオフチェーンにステートツリーを保存し、オンチェーンのコミットメントはステートルートであり、新しいデータを受け取った後、オフチェーンでトランザクションを実行して状態変更を行い、新たなステートツリーを構築する。
一方、EthStorageはオフチェーンにデータを保存し、オンチェーンのコミットメントはデータ保存の証明であり、保存データの更新リクエストを受け取ると、それらのデータに対して新しい保存証明を再生成する。
以上から、現在のOptimism RollupやZK-Rollupはイーサリアムの計算能力を拡張する方向性であるのに対し、EthStorage Rollupはイーサリアムのデータ保存能力を拡張する方向性を持っていることがわかる。
また、EthStorageはモジュラー型のストレージレイヤーであり、EVMがあり、DA層を使ってストレージコストを削減できる限り、任意のブロックチェーン上で動作可能である（* ただし現在多くのLayer1はDA層を持っていない）。Layer2上でも可能であり、実際にEthStorageはOptimism上で詐欺証明を実装する方法を検討中であり、Optimism上にも対応するDA層をすでに導入している。
（3）動的ストレージの実現
FilecoinやArweaveはシステム設計上、静的データの保存に向いており、大量のデータを分散型ストレージにアップロードできるが、変更や削除ができず、新しいデータを再度アップロードするしかない。一方、EthStorageはkey-value型のストレージパラダイムにより、CRUD（新規作成、更新、読み取り、削除）をサポートしている。これは集中型ストレージでは容易だが、分散型ストレージでは現在、EthStorageのみが実現している。
出典：EthStorage公式
（4）イーサリアムネットワークアクセスプロトコルの創出
Web2インターネットでウェブページ閲覧、メール送信、ファイルダウンロードなどの行為は、HTTPプロトコルなしには成立しない。HTTPはクライアントとサーバー間のリソースの転送・交換方法を定義しており、URLはそのリソースの位置を示す識別子である。ブラウザでURLを入力またはリンクをクリックするとHTTPリクエストが発生し、URLを使って取得したいリソースを特定する。ブラウザはURLを解析し、HTTPプロトコルでサーバーと通信してリソースを要求し、サーバーからの応答後にリソースを表示する。HTTPとURLは密接に連携し、Web上での閲覧、インタラクション、リソース転送の基盤を構成している。しかし、Web2のデータは中央集権サーバーにホストされており、サーバーの料金支払いが停止すれば、アプリが使うクラウドサービスも停止し、データは中央管理者によって削除される。
EthStorage創業者の周期氏は、Web3向けネットワークアクセスプロトコルERC-4804を提唱し、EIP審査を通過して承認された。ERC-4804（正式名称：EVM呼び出し情報解釈のためのWeb3 URL）は、HTTP風のWeb3 URL （*web3://） をEVM呼び出しに変換するもので、イーサリアム初のネットワークアクセスプロトコルである。Web2がサーバーリソースにアクセスするのと異なり、web3:// Access ProtocolはWeb3 URLを通じて、イーサリアムスマートコントラクト上にホストされたHTML、CSS、PDFなどのリソースを直接レンダリングする。
簡単に言えば、web3://（*http://web3url.io）は分散型のhttp://である。これによりイーサリアムに分散型プレゼンテーション層が追加され、ユーザーはEVM上で直接ウェブページ、画像、音楽などを閲覧できるようになり、EVMが分散型バックエンドとして機能する。
出典：EthStorage公式
3、現状と計画
（1）製品応用
EthStorageを使えば、分散型ストレージを基盤としてインターネットアプリケーションを再構築できる（* 現在多くのDappは依然中心型でデータを保存している）。例えば、動的NFT、オンチェーン音楽NFT、個人サイト、ホストレスウォレット、Dapp、Dewebなどがあげられる。
出典：EthStorage公式
Dewebの例：
イーサリアムは非中央集権ネットワークであり、その上に多くの分散型dappが生まれたが、これらは完全に非中央集権ではない。多くのアプリのフロントエンドは依然として中心型クラウドサービスでホストされており、Uniswapのフロントエンドがダウンしたり、取引ペアが削除されたり、Tornado.Cashがマネーロンダリング容疑で規制されフロントエンドが停止したのも、フロントエンドが中心型サーバーに依存しているため、効果的な検閲耐性を持てないからである。しかし、EthStorageを利用すれば、ウェブファイルとデータはスマートコントラクト内にホストされ、分散型ネットワークによって共同で運営・維持されるため、検閲耐性が大幅に向上する。スマートコントラクトのプログラマビリティを活かしてDewebを実現することで、De-github、De-blog、各種dappのフロントエンドといった興味深いアプリケーションが可能になる。
出典：EthStorage公式
現在、EthStorageはトークン計画を公表していないが、テストネットではテストトークンW3Qを使ってテストネットとのインタラクションが可能である。
（2）ロードマップ
EDCONで発表されたロードマップによると、2023年はEthStorageが主にテストネット段階にあり、イーサリアムのキャンクンアップグレードに合わせた開発とテストを行う。2024年にはメインネットリリースが予定されており、Danksharding、CL+ELクライアント、Web3ブラウザアクセスを完全に統合する予定である。
出典：EthStorage公式
四、その他のストレージプロジェクト概観
（1）Filecoin：IPFS上に報酬インセンティブを持つ分散型ストレージネットワーク。IPFSは分散型ハッシュテーブル(*DHT)を使用し、データの保存・アドレス指定・転送を行うプロトコル（* httpプロトコルに類似）。FilecoinはIPFSのインセンティブ層として機能し、オープンストレージ市場としても働く。契約ベースのモデルでデータ永続性を保証し、ゼロ知識証明（特に時空間証明と複製証明）を組み合わせる。2023年3月14日、Filecoinは仮想マシン（*FVM）を正式にローンチし、スマートコントラクトとユーザープログラマビリティをサポート開始。
Filecoinの特徴：独自のチェーンとインセンティブ体系を持つ。静的ストレージの大容量・低コスト。アップグレード後はFVM仮想マシンをサポート。
（2）Arweave：「一度支払い、永久保存」というモデルを採用。初期の支払いが永久保存のコストをカバーし、データの取得には追加料金不要。Arweaveはランダムアクセス簡潔証明を用い、「Blockweave」と呼ばれるネイティブデータ構造を採用。各ブロックは前ブロックと歴史的Recall Blockの両方にリンク。ノードが新区間を生成するには、Recall-Blockと最新ブロックデータを同期する必要がある。
Arweaveの特徴：独自のチェーンとインセンティブ体系。オンチェーン保存、永久保存。他チェーンとの相互運用性は弱め。
（3）BNB Greenfield：Greenfieldは分散型データ管理とアクセスの促進に焦点を当てており、データストレージと管理の簡素化を図るとともに、データ所有権をBNBスマートチェーン（*BSC）のDeFi環境と結びつけることを目指す。完成したBNB Greenfieldシステムは、成熟したBSCパブリックチェーンおよびBNコミュニティユーザーと相互に連携可能。ユーザーがGreenfield上でデータを作成・利用する際は、BNB Greenfield dApps（* 分散型アプリケーション）を通じてGreenfieldのコアインフラとやり取りする。
BNB Greenfieldの特徴：バイナンス「三位一体」エコシステムの最後のピース。エコシステム内での操作性が強く、BNBが各チェーンで流通使用可能。Amazon S3の「ストレージバケット」構造概念を採用。オフチェーン保存、オンチェーン検証。
五、まとめ
ストレージはWeb3ネットワークの三大柱の一つであり、分散型ストレージが実現してこそ、真正なデータ所有権と主権ネットワークが実現する。そうでなければ、効率性を犠牲にしてまでブロックチェーンネットワークを発展させる意味は薄い。この分野は基盤技術であり、潜在力と意義が非常に大きい。
現在、他の分野と比べて分散型ストレージの市場の熱はやや冷めているが、これは主に発展段階にまだ至っておらず、需要が十分でないためである。L2の発展によりDappの利用が安価かつ高速になれば、大量のデータ蓄積と価値訴求が進み、市場の関心は自然と分散型ストレージ分野に向かうことになるだろう。
EthStorageは新興プロジェクトながら、イーサリアムエコシステムの強固な基盤を持ち、高い相互運用性を備え、DA層を持つL1・L2と融合可能な新たな方向性とソリューションを提示している。現在の分散型ストレージプロジェクトはそれぞれ重点分野を持ち、着実に進化している。市場の歯車がストレージ分野に向き始める時代が到来することを期待したい。
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