EigenDA：ロールアップ向けの超大規模データ可用性を実現
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EigenDA：ロールアップ向けの超大規模データ可用性を実現
EigenDAは、EigenLayerエコシステムで最初にリリースされる多数のAVSのうちの1つとなる予定です。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：EigenLabs
翻訳：TechFlow
EigenDAは、イーサリアム上に構築され、EigenLayerのリステーキング基盤モジュールを利用した、安全で高スループットかつ非中央集権的なデータ可用性（DA）サービスです。EigenDAはEigenLabsによって開発されており、EigenLayer上で最初に起動するアクティブバリデーションサービス（AVS）となる予定です。起動後、リステーキング参加者は、EigenDAの検証タスクを実行するノードオペレーターにステーキング権を委任することで報酬を得ることができ、一方ロールアップはデータをEigenDAに投稿することで、トランザクションコストの削減、スループットの向上、およびEigenLayerエコシステム内でのセキュリティの相互接続性を享受できます。そのセキュリティとスループットは、リステーキング量およびプロトコルにサービスを提供するオペレーターの選択に応じて水平方向に拡張可能に設計されています。
我々は、EigenDAがイーサリアムエコシステムに対して以下の貢献を目指しています：
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ロールアップ向けに革新的なDAソリューションを提供し、イーサリアムのスケーリングという最終目標に貢献するとともに、イーサリアムのステーカーやバリデーターからセキュリティと価値を得ること。EigenDAはDankshardingの重要なアップグレードの核となるいくつかの基本思想とライブラリに基づいており、これらの技術を実戦的にテストする役割も果たします。
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高スループットと低コストの標準を提供し、新しいオンチェーンアプリケーションケースの成長を促進します。EigenDAは、可変料金や固定料金など柔軟なコストモデルを持つことで、マルチプレイヤーゲーム、ソーシャルネットワーク、動画ストリーミングなどのアプリケーションを支援します。
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非中央集権化の重要な要素を保護します。EigenLayerのような共有セキュリティシステムでは、各ノードオペレーターがそのシステムを利用するすべてのチェーンのデータをダウンロード・保存しなければならない場合、対応できるオペレーターは限られ、結果として中央集権化のリスクが生じます。EigenDAはこうした傾向を防ぐように設計されており、多くの参加ノード間で作業を分散させ、高性能を実現しながら、各オペレーターにはごく少量の作業しか求めません。
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プログラマブルな信頼の力を証明します。EigenDAは、イーサリアムのステーカーやバリデーターがイーサリアムコンセンサス以外の重要なインフラを支えることができることを示そうとしています。AVS（EigenDAなど）およびそれを利用するユーザー（EigenDAを使うロールアップなど）は、イーサリアムの信頼ネットワークのモジュラー基盤の上に、新たなビジネスモデルやトークンモデルを成功裏に構築できることを証明します。
すでにいくつかのチームがL2インフラにEigenDAを統合することを計画しており、以下のようなプロジェクトがあります：Celo（L1からイーサリアムL2への移行）、Mantle（BitDAOエコシステム内の一連の補完的製品群）、Fluent（zkWASM実行レイヤー）、Offshore（Move実行レイヤー）、Layer N（金融アプリケーション向けのzk-OPハイブリッドロールアップ）など。
技術アーキテクチャ
下図は、EigenDAにおけるデータの基本的な流れを示しています。
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ロールアップのシーケンサーがトランザクションを含むブロックを作成し、データブロックの分散を要求します。
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ディスパーサーは、データブロックを消散符号化（erasure coding）して複数のブロックに分割し、KZGコミットメントおよびKZGマルチオープニング証明を生成し、それらのコミットメント、ブロック、証明をEigenDAネットワークのオペレーターノードに送信します。
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ロールアップは独自のディスパーサーを運用してもよいし、EigenLabsなどが提供する第三者の分散サービスを利用してもよい。これにより利便性が向上し、署名検証コストを分担できます。また、分散サービスを使用する場合でも、サービスが応答しないあるいは検閲を行う場合には自前のディスパーサーをバックアップとして使用できるため、コスト分担のメリットを享受しつつ検閲耐性を損なわず済みます。
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EigenDAノードは、受信したブロックについて、KZGマルチオープニング証明を使ってKZGコミットメントに対する検証を行い、データを永続化した後、署名を生成してディスパーサーに返送し、集約処理を行います。
技術的考察
ここで、EigenDAのアーキテクチャに関する基本的な理解が得られたので、このシステムが達成しようとする利点と特性について議論しましょう。以下は、ロールアップにとって良好かつ有用なデータ可用性レイヤーに必要なと考えられる特徴の簡単なリストです：
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経済性
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スループット
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安全性
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カスタマイズ性
それぞれの特性について、EigenDAの観点から説明します。
経済性
現在、多くのL2はそのデータ可用性層としてイーサリアムを使用しています。これは暗号経済的安全性を保証できるためですが、その結果、非常に高額で変動の激しいコストが発生しています。なぜなら、ロールアップは他のすべてのイーサリアムユーザーと有限のブロックスペースを競合しており、混雑料金方式に基づいているからです。例えば、ArbitrumとOptimismは今年に入ってからイーサリアム上でのデータ可用性費用に数千万ドルを費やしており、毎月の支出にも一貫性がありません。データ可用性システムの主な価値の一つは、こうしたコストを大幅に削減し、ロールアップに対してコスト構造においてより高い予測可能性を提供することです。
コスト削減
データ可用性システムの運営には、以下の3つの基本的な次元でのコストが発生します。EigenDAがこれら各次元で基礎的なコスト構造をどのように最小化するかを見ていきましょう：
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ステーキング資本のコスト。データ可用性層を保護するために、ステーカーは機会費用を相殺するために一定のリターンを求めるでしょう。EigenDAは、EigenLayerの共有セキュリティモデルを利用してこのコストを削減します。これにより、同一のステークをさまざまなアプリケーション間で共有でき、規模の経済が生まれます。
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運用コスト。EigenDAは、各ノードがすべてのデータをダウンロード・保存する必要はありません。代わりに消散符号化を用いてデータを小さなブロックに分割し、オペレーターにはその一部である単一ブロックのみのダウンロードと保存を求めます。これにより、個々のオペレーターのコストが低下し、多数のノードが「軽量」にEigenDAを運営できるようになります。さらに、EigenDAネットワークに参加するノードが増えれば増えるほど、各ノードあたりのリソース負担が減少します。この仕組みにより、大量のオペレーターによって低コストで安全性が提供され、希少性ではなく豊かさを実現できます。
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混雑コスト。どのブロックチェーンでも帯域利用率がシステム容量に近づくと、データのコストが上昇します。EigenDAは2つの方法で混雑を緩和します。1. より高いスループットにより、混雑を稀な現象にすること。2. 帯域の事前確保を可能にし、ロールアップが確保したスループットを割引価格で保証すること。柔軟性を保つため、EigenDAはロールアップに対してオンデマンドでのスループット課金も許可しています。
ロールアップ経済学
ロールアップの経済構造はL1とは根本的に異なります。なぜなら、データ可用性コストが高額であるだけでなく予測困難であり、しかもネイティブでないトークンで支払われるからです。これにより、ロールアップはユーザーに対して価格の保証を出しにくくなり、初期導入の補助も難しくなります。なぜなら、ロールアップ自身のトークンとデータ可用性費用の支払いに使うトークンとの間の「為替リスク」を抱え込む必要があるからです。対照的に、L1は固定的なインフレ報酬を支払い、ユーザー獲得のために一定量の無料トランザクションを提供できます。
EigenDAは、ロールアップがネイティブなロールアップトークンで長期的かつ予測可能な事前確保料金をステーカーに支払えるようにすることを模索しています。これは、EigenLayerのステーカーが認める条件のもとで行われます。これにより、共有セキュリティシステムの持つ規模の経済と、安定したネイティブトークン決済の利点を組み合わせ、ロールアップの利用促進を支援します。
スループット
スループットは、データ可用性システムのもう一つの基本的な価値提案です。EigenDAは、ネットワーク上のオペレーターが増えるほどスループットが増大する、つまり水平スケーリングを実現することを目指しています。標準的な性能を持つ100ノードによる非公開テストでは、既に最大10MBpsのスループットを達成しており、今後1GBpsまで拡張する計画があります。これは、マルチプレイヤーゲームや動画ストリーミングなど、イーサリアムベースの帯域集約型アプリケーションの扉を開きます。
EigenDAは、以下の3つの柱によって高スループットを実現しています：
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DA とコンセンサスの分離。既存のDAシステムは、データblobの可用性証明とその順序付けを一つの「一体化」されたアーキテクチャに結合しています。データ可用性の証明は並列処理可能ですが、順序付けは逐次処理が必要となり、顕著なコンセンサス遅延を引き起こします。この結合は、最終的な順序ソースとして設計されたシステムにとってはセキュリティ上有益かもしれませんが、イーサリアムブロックチェーンと併用されるDAシステムにとっては不要かつ非効率です。なぜなら、イーサリアム自体が決済用の順序付けシステムを持っているからです。EigenDAは、順序付けに伴う不要な複雑性を排除し、純粋なDAシステムとして設計することで、スループットと遅延の両面で大幅な改善を実現しています。
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消散符号化（Erasure Coding）。EigenDAにより、ロールアップはEigenDAに投稿するデータを小さなブロックに分解し、保存前に消散符号化できます。KZG多項式コミットメント（ZK証明の中心的な数学的手法）を用いることで、EigenDAノードは完全なデータブロックではなく少数のデータだけをダウンロードすれば済みます。誤った符号化を検出するためにフーディア証明を使うシステムとは異なり、EigenDAは有効性証明としてKZGコミットメントを採用しており、ノードはデータが正しく符号化されていることを検証できます。
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P2Pではなく直接通信。既存のDAソリューションは、データブロックの転送にピアツーピア（P2P）ネットワークを使用し、オペレーターはピアからデータを受け取り、それを再放送します。これは達成可能なDA速度を大きく制限します。一方、EigenDAでは、ディスパーサーがデータブロックを直接EigenDAオペレーターに送信します。直接通信に依存することでデータを分散させるため、EigenDAはネットワークラテントのままDAを確認できます。これによりP2Pに伴う大きなゴシップペナルティが解消され、より迅速なデータコミットメントが可能になります。
セキュリティ特性
ここでは「セキュリティ」という総称語を、安全性（safety）と活性（liveness）、および非中央集権性、検閲耐性を含めて扱います。以下は、EigenDAのセキュリティを示す特性です：
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EigenLayer。リステーキングを利用することで、EigenDAはEigenLayerシステムから2つの異なるセキュリティ要素を借用します。1. 経済的安全性、2. 非中央集権性。EigenDAは、これらの2つの異なる信頼要素を、協調的に利用するように設計されています。
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保管証明（Proof of Custody）。EigenDAのオペレーターにおける重大な障害モードの一つは、規定時間内にデータを実際に保存せずにデータ項目に署名してしまうことです。これを解決するため、EigenDAは「保管証明」と呼ばれるメカニズムを採用しています。これは、イーサリアム財団のJustin DrakeおよびDankrad Feistによって最初に提案されたものです。保管証明により、各オペレーターは、割り当てられたデータブロックを実際に保存している場合にのみ計算可能な関数の値を定期的に計算し、コミットしなければなりません。もしデータブロックの保管前に証明を行った場合、そのデータにアクセスできる誰もが、当該ノードのETHをスラッシュできます。
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二重裁定モデル（Dual Quorum Model）。EigenDAには「二重裁定」という機能もあり、データ可用性の証明に2つの独立した裁定を要求できます。例えば、1つの裁定はETHのリステーキング参加者（ETH法定人数）で構成され、2つ目の裁定はロールアップのネイティブトークンのステーカーで構成できます。
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検閲耐性。結合型DA層と比較して、EigenDAは瞬時の検閲耐性が高いです。なぜなら、結合型DAアーキテクチャは通常、データブロックの線形的順序付けに単一のリーダーまたはブロック提案者に依存するため、瞬時に検閲を阻止できるボトルネックが生じるからです。一方、EigenDAでは、ロールアップノードが直接多数のEigenDAノードにデータを分散し、署名を受け取ることができるため、検閲耐性は単一リーダーではなく、多数のEigenDAノードに依存することになります。
セキュリティ分析
前述のように、EigenDAはEigenLayerを通じたETHステーキングに基づき、ロールアップが設定可能な符号化比率を持つ消散符号化を用いて構築されています。EigenDAのようなブロックチェーンシステムのセキュリティ分析には、以下の3つの異なる視点があります。それぞれについて、上記のEigenDAにどう適用されるかを説明します：
ビザンチンフォールトトレランス（BFT）：一部のノードが誠実でプロトコルに完全に従い、別の一部のノードが悪意を持って任意に逸脱できると仮定する。
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EigenDAは、X%のノードが誠実であればデータを回復できるという意味で安全です。Xは符号化率に応じて10%～50%の範囲となります。
ナッシュ均衡モデル：異なる共謀グループ間の行動が独立していると仮定し、各ノードまたは小規模な共謀ノードがプロトコルに従う経済的インセンティブを分析する。
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共謀規模が(1-X)未満であれば、データの保存と提供はナッシュ均衡となります。データの保存は保管証明によって保証され、データを保存しないノードのETHはスラッシュされます。データの提供は、データが多数のノードに分散されることで保証され、データ提供を巡る競争市場が形成されます。
純粋な暗号経済モデル：すべてのステークが同一ノードによって保持されると仮定し、経済的腐敗のコストをモデル化する。
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データが利用可能であれば、つまりX%のノードが誠実であれば、データを保管しないノードのETHはスラッシュされます。しかし、EigenDAには無条件の暗号経済的安全性はありません。すべてのノードが共謀し、データを隠蔽した場合、スラッシュできない可能性があります。前述の二重裁定モデルでは、ETHとロールアップのネイティブトークンの両方にステーキングしている場合、ETHがスラッシュできなくても、ロールアップはネイティブトークンをスラッシュできます。
以上のように、EigenDAはETHステーキングからの経済的信頼に加えて、オペレーターの非中央集権性と独立性に依存する信頼モデルの上に構築されています。幸運なことに、EigenLayerはこの2つの信頼メカニズムをイーサリアムから借用することを可能にしています。
カスタマイズ性
ロールアップ開発者は、必要に応じてEigenDAを柔軟に実装し、パラメータを調整できます。EigenDAのモジュラー性により、ロールアップはセキュリティ／活性のトレードオフ、ステーキングトークンのパターン、消散符号化、受け入れる支払いトークンなどをカスタマイズできます。
前述の通り、EigenDAにおける最も重要な柔軟な決定の多くは経済的判断です。例えば、ロールアップは、自らのトークンをステーキングしてデータ可用性を保証する「二重裁定ステーキング」を選択できます。あるいは、オンデマンドまたは事前確保のコスト構造を選択することもできます。
戦略的考察
最後に、我々はEigenDAが技術的属性に加えて、ロールアップに対して戦略的価値を提供すると信じています。
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イーサリアムのステーカーやバリデーターは、EigenLayerを駆動する核心的な存在であり、したがってEigenDAを推進する力でもあります。EigenDAを採用することで、ロールアップはこれらのイーサリアム利害関係者と一致できます。彼らは非中央集権性、検閲耐性、オープンアクセスのソフトウェア、そして組み合わせ可能で無許可の革新を明確に重視しています。
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EigenDAは、EigenLayerエコシステムで最初に登場する多数のAVSの一つになる予定です。AVSの数が増えるにつれて、それらの間に相乗効果が生まれると予想され、最終的には様々な種類のロールアップを含むAVSのエンドユーザーが恩恵を受けることになります。例えば、EigenDAに続いて、順序付け、高速確定、監視ネットワーク、ブリッジ、フェアオーダリング、さらには人工知能など、さまざまなユースケースのAVSが登場すると見込まれます。
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