Celestiaの全方位解説：データ可用性に特化したモジュラー型ブロックチェーン
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Celestiaの全方位解説：データ可用性に特化したモジュラー型ブロックチェーン
モジュラー型ブロックチェーンは、今後のブロックチェーンアーキテクチャ発展の主要なトレンドの一つとなるだろう。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察Celestiaはデータ可用性に特化したモジュラー型ブロックチェーンプロジェクトであり、アーキテクチャ上では主にコンセンサス層とデータ可用性層の機能を担い、実行層および決済層の機能についてはSovereign Rollupというソリューションを提案している。Ethereumの技術進展やRollupの実践的成果により、モジュラー型ブロックチェーンの構想が現実味を帯びてきている。これは今後のパブリックチェーン分野における重要な発展方向の一つであると考えられる。また、同プロジェクトのチームは優れたバックグラウンドを持ち、技術力もしっかりしており、まもなくメインネットがリリースされる予定であることから、我々はCelestiaに注目することとした。
投資概要
Celestiaはデータ可用性に特化したモジュラー型ブロックチェーンプロジェクトであり、アーキテクチャ上では主にコンセンサス層とデータ可用性層の機能を担い、Sovereign Rollupというソリューションを通じて実行層と決済層の機能を実現する。
チームおよび資金面において、Celestiaは堅実な技術基盤と開発能力を持ち、安定したペースで開発を進めている。前回のレポート（2022年3月2日初出、頭等倉公式サイト）発表時と比較すると、資金調達額およびチーム人数ともに大幅に増加しており、中長期的には引き続き良好な成長勢いを維持できると考えられる。
製品および技術面において、データ可用性サンプリング（DAS）および名前空間付きメルクライトリー（NMT）は、Celestiaがコンセンサス層・データ可用性層として非中央集権性と安全性の両立を実現する上で画期的な突破をもたらしている。一方、Sovereign Rollupは、Celestia上に構築される実行層および決済層の拡張性を保証し、これによりモジュラー型ブロックチェーンとして「ブロックチェーンの不可能三角」問題に対処できるため、将来的に高い開発可能性と成長ポテンシャルを持つと考えられる。
プロジェクトの進展状況に関しては、現在Celestiaは依然テストネット段階にあるが、まもなくメインネットのリリースが予定されている。テストネットのノードは現時点ではやや中央集権的であるものの、Celestiaのネットワーク構造およびデータ可用性実装方式により、各タイプのノードを運営するハードウェア要件は比較的低く抑えられており、メインネットリリース後にはノード数が大きく増加する可能性がある。これはネットワークのスループット向上、非中央集権性およびセキュリティの強化につながる。さらに、Celestiaのソーシャルメディアフォロワー数は多く、コミュニティも活発であり、今後のエコシステム発展への一定の支援が期待できる。エコシステムの構成に関しては、まだ非常に初期の段階にあり、参加プロジェクトの多くは技術系インフラに限られている。ユーザーが実際に体験できるアプリケーション層のサービスが登場するまでには、まだまだ長い時間がかかるだろう。
トークノミクスの観点からは、Celestiaのトークン分配はやや平均的であり、投資家およびチーム合わせて全体の半数以上を取得しており、そのうち33%は1年後にロック解除される予定である。TIAトークンの需要側としては、通常のパブリックチェーントークン設計に則り、コンセンサス形成、手数料支払い、ガバナンスの3つの役割を担う。新規発行はインフレーション方式で行われる。現時点ではこのトークン設計は中立的であり、トークン自体がネットワークに新たな価値を付与するというより、むしろネットワークの発展に依存して経済モデルの良性循環を促進していく必要がある。
業界トレンドの観点からは、Rollupの成功事例およびEthereumの技術進歩により、モジュラー型ブロックチェーンは今後のブロックチェーンアーキテクチャの主要な発展方向の一つとなる見込みである。Celestiaはこの流れの中で重要な役割を果たすだろう。現存の競合プロジェクトと比較すると、Celestiaのデータ可用性実装方式は導入の敷居が低く、開発進捗も速いが、KZG多項式コミットメントを採用する他の方式に比べると潜在的な性能上限はやや劣る可能性がある。今後もプロジェクト自体の開発進捗、Ethereumのキャンクンアップグレード、およびRollupを含む関連分野の発展動向に注視する必要がある。
短期的には、熊相場の継続により、プロジェクトの潜在能力の発揮には市場の回復および基盤技術の蓄積が必要となる。
以上より、Celestiaは注目すべきプロジェクトである。
1. 基本概要
1.1 プロジェクト概要
Celestiaはデータ可用性に特化したモジュラー型ブロックチェーンプロジェクトであり、アーキテクチャ上では主にコンセンサス層とデータ可用性層の機能を担い、実行層および決済層の機能についてはSovereign Rollupというソリューションを提案している。現在、開発は順調に進行しており、まもなくメインネットがリリースされる予定である。
1.2 基本情報 [1]
2. プロジェクト詳細
2.1 チーム
Celestiaのチームは英国に拠点を置き、LinkedIn上での公開メンバーは40人、公式サイトでは46[2]人となっている。主なメンバーの詳細は以下の通りである：
Mustafa Al-Bassam — 共同創業者兼CEO：キングス・カレッジ・ロンドンでコンピュータサイエンス学士、ロンドン大学ユニバーシティ・カレッジでコンピュータサイエンス博士号を取得。16歳の時に著名なハッカー集団LulzSecの創設メンバーおよび中心的存在となり、長期間にわたりハッキング活動を行った。2018年8月にブロックチェーン拡張性研究チームChainspaceを共同設立。2019年に同チームはFacebookに買収された。2019年5月にLazyLedger論文を発表し、同年9月にLazyLedger（後にCelestiaに改名）を共同設立し、以来CEOを務めている。
Ismail Khoffi — 共同創業者兼CTO：ボン大学で数学およびコンピュータサイエンス修士号を取得。卒業後は長期間にわたりソフトウェア開発およびコンピュータ科学の研究に従事。2018年にTendermintに入社しソフトウェア開発に携わった。2019年にInterchain Foundationに加入し、上級ソフトウェア開発エンジニアとして勤務。同年9月にLazyLedger（後にCelestiaに改名）を共同設立し、以来CTOを務めている。
John Adler — 共同創業者兼CRO：トロント大学で工学科学学士、電気・コンピュータ工学修士および博士号を取得。卒業後、Consensysに加入し、レイヤー2の拡張性に関する研究員兼開発エンジニアとして勤務。2020年にFuel Labsを共同設立し、チーフサイエンティストを務めた。同年にLazyLedgerを共同設立し、以来チーフリサーチオフィサー（CRO）を務めている。
Nick White — COO：スタンフォード大学で電気工学学士・修士号を取得。Harmony Protocolの共同創業者。2021年にCelestiaに加入し、以来最高執行責任者（COO）を務めている。
チーム面において、核心メンバーはいずれも豊かな技術的・業界的バックグラウンドを持っており、前回のレポート時と比較してチーム人数は明らかに増加している。特にソフトウェア開発チームは20名以上のエンジニアを抱えており、現在の開発体制は整っている。
2.2 資金
現時点でCelestiaは2回の資金調達を公表しており、合計で5,650万ドルを調達している。投資機関にはBinance Labs、Polychain Capital、Protocol Labs、Delphi Digitalなどが含まれる。総合的に見ると、Celestiaは良好な資本基盤を持ち、調達金額は長期的な開発を支えるのに十分である。
2.3 コード
図2–1 Celestiaコード提出状況[3]
図2–2 Celestiaコード貢献者状況
CelestiaのソースコードはGitHub上でオープンソースとして公開されており、開発状況は良好である。これまでに25,707回のコードコミットがあり、過去1年間で8,410回のコミットが行われており、現在の月間平均開発者数は約100人である。グラフから見て取れるように、Celestiaのコードコミット数および開発者数は着実に増加しており、過去数年間に2度の開発ピークを迎えた。1度目は2022年5月で、Mamakiテストネットの開発時期に該当し、2度目は2023年3月で、モジュラーロールアップフレームワークRollkitおよび報酬付きテストネットの開発時期に該当する。全体として、Celestiaのコード開発は順調に進行しており、継続的に更新されている。
2.4 製品および技術
Celestiaはモジュラー型ブロックチェーンである。ここでいうモジュラーとは、機能面において、ブロックチェーンがすべてのオンチェーン作業（実行、決済、コンセンサス、データ可用性）を独立して完遂するのではなく、特定の機能に特化して最適化されることを意味する。
図2–3 単一型ブロックチェーンとモジュラー型ブロックチェーンの違い[4]
拡張性の観点からは、モジュラー型ブロックチェーンはより高い相互運用性（composability）を持ち、複数のモジュラー型ブロックチェーンを積み木のように組み合わせることで、単一型ブロックチェーンが提供可能なすべての機能を実現でき、より良いクロスチェーンおよびマルチチェーン協働が可能になる。
図2–4 単一型ブロックチェーンとモジュラー型スタック
モジュラー型ブロックチェーンには3つの基本原則がある：
1）モジュラー型ブロックチェーンは、ユーザーがノードを運営しネットワークを検証するコストを削減することで、ネットワークの非中央集権化を実現する。
2）モジュラー型ブロックチェーンは、ユーザーによる検証およびネットワーク保護のコストを増加させることなく、ブロックチェーンの拡張性を高める。
3）モジュラー型ブロックチェーンは、非中央集権的なユーザーネットワークに依存して、ブロックチェーンネットワークのセキュリティを確保する。
これらの3つの原則はそれぞれ、「ブロックチェーンの不可能三角」における非中央集権性、拡張性、セキュリティに対応している。
理論的には、Rollupもモジュラー型ブロックチェーンの思想に基づく実践の一つである。Optimistic-RollupもZK Rollupも、Ethereumをコンセンサス層としてセキュリティを確保しつつ、ネットワークの実行層能力を特化させることで、レイヤー1およびレイヤー2ネットワークの双方の発展を促進している。また、将来のキャンクンアップグレードによりEIP-4844 Proto-Dankshardingが実装されれば、Ethereumは新しいトランザクションタイプを導入し、ユーザーはLayer1に直接データを保存するのではなく、「Blob」と呼ばれる領域にデータを格納できるようになる。これによりレイヤー2のトランザクション費用が大幅に削減され、Ethereum自体の形態もますますモジュラー型ブロックチェーンに近づく。
一方、最初からモジュラー化を目的として設計されたモジュラー型ブロックチェーンとして、Celestiaは多くの単一型パブリックチェーンとは異なる方向性を選択し、コンセンサスおよびデータ可用性に特化し、データ可用性層（Data Availability (DA) Layer）としての役割に集中している。実行層の機能はRollupに依存する。簡潔に言えば、Celestiaネットワークは二つのことだけに責任を持つ。一つはトランザクションの並べ替えを行い、データ可用性を保証すること、もう一つはデータ可用性問題に対する有効な解決策を提供すること、つまり軽量ノードが少量のリソースだけでブロックを検証し、データ可用性を証明できるようにすることである。
図2–5 Celestiaネットワークアーキテクチャ
データ可用性層として、CelestiaはPoSコンセンサスメカニズムを採用し、Cosmos SDKを用いて開発されているが、Tendermintのコンセンサスアルゴリズムに対して一部修正を加えている。修正されたTendermintコンセンサスアルゴリズム（Celestia Core）は、データ可用性問題を解決するための2つのキーテクノロジーを含んでいる：データ可用性サンプリング（Data Availability Sampling (DAS)）と名前空間付きメルクライトリー（Namespaced Merkle Trees (NMTs)）。
2.4.1 データ可用性サンプリング（DAS）
一般的に、ブロックチェーンネットワークのライトノードは、ブロックデータ（トランザクションリスト）のコミットメント（メルクリートップ）のみを含むブロックヘッダーをダウンロードするため、ブロックデータの実際の内容を知ることができず、データ可用性を検証できない。
しかし、二次元RS消散符号化スキーム（2-dimensional Reed-Solomon encoding scheme）を適用することで、ライトノードによるデータ可用性サンプリングが可能になる：
1）まず、各ブロックのデータはk×kのブロックに分割され、k×k行列に配置される。その後、複数回のRS消散符号化を適用することで、このk×kの行列を2k×2kの行列に拡張する。
2）次に、Celestiaはこの2k×2k行列の各行および各列について、4k個の個別のメルクリートップを計算し、これらをブロックヘッダー内のブロックデータコミットメントとして使用する。
3）最後に、データ可用性の検証プロセスにおいて、Celestiaのライトノードは2k×2kのデータブロックをサンプリングする。各ライトノードは行列内からランダムに一意の座標セットを選択し、フルノードに対してそのデータブロック内容および対応するメルクリープルーフを照会する。各サンプル照会に対して有効な応答が得られれば、そのブロックは大概のデータが利用可能であると証明される。
さらに、正しいメルクリートップの証明を受け取った各データブロックはネットワーク内で伝播されるため、ライトノードが一緒に十分なデータブロック（つまり少なくともk×k個の一意なデータブロック）をサンプリングすれば、完全なブロックデータは正直なフルノードによって復元可能となる。
図2–6 二次元RS消散符号化スキーム[5]
データ可用性サンプリングの実装により、Celestiaはデータ可用性層としての拡張性を確保できる。各ライトノードがブロックデータの一部だけをサンプリングすればよく、これによりライトノードおよびネットワーク全体の運用コストが削減される。また、参加するサンプリングノードが多ければ多いほど、共同でダウンロードおよび保存できるデータ量が増え、ネットワーク全体のTPSもライトノード数の増加に伴って向上する。
2.4.2 名前空間付きメルクライトリー（NMT）
データ可用性はデータの検証問題を解決するが、実行層および決済層のコスト削減は名前空間付きメルクライトリー（NMT）のスキームに委ねられる。
Celestiaはブロック内のデータを複数の名前空間に分割し、各名前空間はCelestiaをデータ可用性層として使用する実行層および決済層に対応する。これにより、各実行層および決済層は自身に関連するデータのみをダウンロードすればよく、ネットワーク機能を実現できる。比喩的に言えば、Celestiaは各ユーザーごとに別々のフォルダを作成し、メルクライトリーを使ってこれらのフォルダのインデックスを作成し、ユーザーが自分のファイルを見つけて使用できるようにしている。
このような、指定された名前空間のすべてのデータを返却できるメルクライトリーを「名前空間付きメルクライトリー（NMT）」と呼ぶ。このメルクライトリーの葉は名前空間識別子で並べ替えられ、ハッシュ関数も変更され、ツリー上の各ノードがそのすべての子孫の名前空間範囲を含むようにする。
図2–7 名前空間付きメルクライトリーの例
図2–7の名前空間付きメルクライトリーの例では、8つのデータブロックを持つメルクライトリーが3つの名前空間に分割されている。
名前空間2のデータが要求された場合、データ可用性層（すなわちCelestia）はD3、D4、D5、D6のデータブロックを送信し、ノードN2、N7、N8にそれぞれの証明を提出させる。これにより要求されたデータの可用性が保証される。また、アプリケーションは受領したデータが名前空間2の全データかどうかを検証できる。なぜなら、データブロックはノードの証明と一致しなければならず、ノードの名前空間範囲をチェックすることでデータの完全性を確認できるからである。
データ可用性サンプリングと名前空間付きメルクライトリーによってデータ可用性問題を解決した後、Celestiaはその上位レイヤーである実行層の応用に焦点を当て、Sovereign Rollupという概念を提唱した。
2.4.3 Sovereign Rollups
Celestiaが提唱するSovereign Rollupは、現在一般的なEthereum上のRollupとは完全に同じではない。
Ethereum上の一般的なRollupは、CelestiaによってSmart Contract Rollupと呼ばれている。これは、全体のブロックを決済層に発行し、決済層がブロックの並べ替え、データ可用性のチェック、トランザクションの正当性検証を行うものである。そしてこれらの決済層の動作はすべて、決済層上の一連のスマートコントラクトに依存して行われる。言い換えれば、決済層のスマートコントラクトがこれらのSmart Contract Rollupが正常に動作できるかどうかを決定する。
図2–8 EthereumとSmart Contract Rollupアーキテクチャ1
図2–8 EthereumとSmart Contract Rollupアーキテクチャ2
このSmart Contract Rollupのアーキテクチャにより、レイヤー1のノードが各トランザクションを個別に検証することは事実上不可能になる。なぜなら、Optimistic RollupでもZK Rollupでも提出される証明はブロック自体の有効性を検証できるだけであり、レイヤー1の検証ノードが具体的なトランザクション内容を追跡したい場合は、ネイティブに信頼最小化されたブリッジに依存する必要がある。これにより、レイヤー1ネットワークは少数の参加者の誠実な行動に依存してセキュリティを確保せざるを得なくなる。
この問題を解決するために、Smart Contract Rollupとは異なり、Sovereign Rollupは決済層をRollup内部に包含する。[6]
図2–9 Sovereign Rollupアーキテクチャ1
図2–10 Sovereign Rollupアーキテクチャ2
Sovereign Rollupのアーキテクチャでは、Sovereign Rollupが実行および決済を担当し、データ可用性層（すなわちCelestia）がコンセンサスおよびデータ可用性を処理する。この枠組みのもと、CelestiaはSovereign Rollupのトランザクションが正しいか否かを検証しない。代わりに、その検証権限はSovereign Rollup自身の検証ノードに委ねられる。これらの検証ノードがトランザクションの正当性を審査し、承認または拒否を判断する。これにより、Sovereign Rollupとそのデータ可用性層の間にネイティブな信頼最小化ブリッジが不要になる。
まとめると、Sovereign RollupとSmart Contract Rollupの最大の違いは、誰がトランザクションの正当性を検証するかという点にある。Smart Contract Rollupアーキテクチャでは、その職能を決済層のスマートコントラクトが担うが、Sovereign Rollupアーキテクチャでは、Sovereign Rollup自身の検証ノードがその職能を担う。
この仕組みにより、Sovereign RollupはSmart Contract Rollupよりも高い自由度を持つことができる。例えば、Smart Contract Rollupのアップグレードはスマートコントラクトの変更を伴うため、決済層のコンセンサスに制約されるが、Sovereign Rollupにはそのような懸念がなく、レイヤー1ブロックチェーンのようにフォークを利用してアップグレードできるため、ノードはより大きな自律性を持つ。
まとめ
チームおよび資金面から見ると、Celestiaは堅実な技術背景と開発能力を持ち、安定した開発ペースを維持している。前回のレポートと比較すると、資金調達額およびチーム人数ともに大幅に増加しており、中長期的には引き続き良好な発展勢いを維持できる。
製品および技術面から見ると、データ可用性サンプリングと名前空間付きメルクライトリーにより、Celestiaはコンセンサス層およびデータ可用性層として非中央集権性とセキュリティの両立を実現し、Sovereign RollupはCelestia上に構築される実行層および決済層の拡張性を保証している。これにより、Celestiaはモジュラー型ブロックチェーンとして「ブロックチェーンの不可能三角」問題に対処でき、将来的に高い開発可能性と成長ポテンシャルを持つ。
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