なぜデータ可用性はLayer2においてこれほど重要なのか？
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なぜデータ可用性はLayer2においてこれほど重要なのか？
データ可用性とは一体何なのか？L2はどのようなデータ可用性の課題に直面しているのか？
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：鑑叔
イーサリアム財団の研究者Dankrad Feistはかつてツイートで、「データ可用性のためにイーサリアムを使用しないものはL2ではない」と述べた。この主張に従えば、Arbitrum NovaやPolygon、Mantleなど多くのチェーンがL2から除外されることになる。
では、データ可用性とは一体何なのか？L2はどのようなデータ可用性の課題に直面しているのか？なぜデータ可用性層についてL2間でこれほど議論が分かれているのか？本稿ではこれらの疑問に焦点を当て、データ可用性の謎を解き明かそうとするものである。
データ可用性とは何か
簡単に言えば、データ可用性とは、ブロック生成者がブロック内のすべての取引データをネットワーク上に公開し、検証者がそれをダウンロードできるようにすることを指す。
ブロック生成者が完全なデータを公開して検証者がダウンロード可能であれば「データは可用」とされ、一部のデータを隠蔽して検証者が完全なデータを取得できない状態であれば「データは不可用」とされる。
データ可用性とデータ検索可能性の違い
一般に、データ可用性とデータ検索可能性（データ可検索性）を混同しがちだが、実際には大きく異なる。
データ可用性は、ブロックが生成された後、コンセンサスによってまだブロックチェーンに追加されていない段階に関わるものであり、したがって歴史的データとは無関係で、新しく発行されたデータがコンセンサスを通じて受け入れられるかどうかに関係する。
一方、データ検索可能性は、データがすでにコンセンサスを通過し、ブロックチェーン上に永続的に保存された後の段階、つまり過去のデータを取得できる能力に関わる。イーサリアムにおいてすべての履歴データを保持するノードはアーカイブノードと呼ばれる。
そのため、L2BEAT共同創設者は長文のツイートで、フルノードには履歴データを提供する義務はなく、我々がデータを取得できるのは単にフルノードが親切だからだと述べている。
また、彼は「データ可用性（Data Availability）」という言葉自体がその機能を誤解させるため、「データ公開（Data Publishing）」に置き換えるべきだとも述べており、この意見にはCelestiaの創業者も賛同している。
L2におけるデータ可用性の問題
データ可用性という概念はイーサリアム由来だが、現在注目されているのは主にL2レイヤーでのデータ可用性である。
L2では、ソケンサー（Sequencer）がブロック生成者の役割を果たし、検証者が取引の有効性を確認できるよう十分な取引データを公開しなければならない。
しかし、このプロセスには二つの課題がある。一つは検証メカニズムの安全性を確保すること、もう一つはデータ公開コストを下げることである。以下で詳しく説明する。
検証メカニズムの安全性確保に関する問題
OP Rollupは不正検出証明（Fraud Proof）により取引の有効性を検証し、ZK Rollupは有効性証明（Validity Proof）を用いることはよく知られている。
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OP Rollupの場合：ソケネサーがブロックを再構築可能な完全なデータを公開しない場合、不正検出証明におけるチャレンジャーは有効な異議申し立てを行うことができない；
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ZK Rollupの場合：有効性証明自体はデータ可用性を必要としないが、ZK Rollup全体としては依然としてデータ可用性を必要とする。ブロックを再構築可能なデータがなければ、ユーザーは自身の残高を確認できず、資産を失うリスクがある。
検証の安全性を確保するために、現在のL2ソケネサーは一般的にL2のステートデータおよび取引データを安全性の高いイーサリアム上に公開し、イーサリアムによる決済とデータ可用性を獲得している。
したがって、データ可用性層とは実質的にL2が取引データを公開する場所であり、現在主流のL2はいずれもイーサリアムをデータ可用性層として利用している。
データ公開コスト削減の問題
現在のL2はデータ可用性と決済の両方をイーサリアム上で行っているため、高い安全性を得ている反面、巨大なコストも負担している。これがL2が直面する第二の問題、すなわちデータ公開コストの削減である。
ユーザーがL2に支払う総ガス代は、主にL2での取引実行にかかるガスと、L2がL1にデータを提出する際に発生するガスで構成されている。前者の費用はごくわずかだが、後者がユーザー負担の大部分を占めている。特に、データ可用性を確保するために公開される取引データがL2からL1へのデータ送信の主要部分を占めており、取引の有効性を検証するための証明データはごく小部分にすぎない。
したがって、L2全体をより安価にするには、データ公開コストを削減する必要がある。では、どのようにコストを下げればよいのか？主に以下の二つの方法がある：
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L1上でデータを公開するコストを下げる。例えば、イーサリアムが近々実施予定のEIP-4844アップグレード。
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Rollupが取引実行をL1から分離したように、データ可用性もL1から分離することでコストを削減する。つまり、イーサリアムをデータ可用性層として使用しないということである。
L2におけるデータ可用性層をめぐる議論
L2におけるデータ可用性層をめぐる議論については、モジュラー型ブロックチェーン（モジュール化ブロックチェーン）にさかのぼる必要がある。モジュラー型ブロックチェーンとは、ブロックチェーンの各コア機能を分離・独立させ、それぞれ専用ネットワークを組み合わせることで、単一ブロックチェーンの性能を拡張するものである。
モジュラー型ブロックチェーンのレイヤー分けについてはまだ議論があるものの、現在広く受け入れられているのは、これを四つのレイヤーに分ける考え方である。すなわち、実行層（Execution）、決済層（Settlement）、合意形成層（Consensus）、そしてデータ可用性層（Data Availability）である。各モジュールの機能は以下の図の通り。
モジュラー型ブロックチェーンはレゴブロックのようなもので、最適な部品を組み合わせて優れたモデルを構築することで、ブロックチェーンの「不可能三角」問題を緩和できる。
しかし現状のL2は、実行層だけをイーサリアムから分離しており、他の三つのレイヤーの機能は依然としてイーサリアム上で行われている。ただしコスト面の観点から、多くのL2はデータ可用性層もイーサリアムから分離し、イーサリアムを決済層と合意形成層のみに使うことを計画している。
興味深いことに、イーサリアム側はL2が他の場所からデータ可用性を得ることを望んでいないようで、イーサリアム財団の研究者Dankrad Feistはかつて「データ可用性層にイーサリアムを使わないものはRollupではなく、したがってL2でもない」とツイートしている。
また、L2BEATが最新で示したL2の定義でも、「L1にデータを公開しないスケーリングソリューションはL2ではない」としており、「オンチェーン以外のデータ可用性ソリューションでは、運営者が公開したデータを実際に提供する保証がない」ためであると説明している。
もちろん、そもそも何をもってL2とするかについては、いまだ決定的な結論は出ていない。上述のイーサリアム財団のメンバーおよびL2BEATの見解は、あたかもデータ可用性層をイーサリアムに残すべきとの主張は安全性の配慮からのように見えるが、実際にはイーサリアムの地位が揺らぐことへの懸念がないだろうか？
イーサリアムのビジョンは「スーパーコンピュータプラットフォーム」の実現であったが、ネットワーク性能向上のため、やむを得ずRollupの発展を促し、多くのエコシステムがより安価なL2に移行して発展してきた。しかし、安全性はイーサリアムが提供していたため、イーサリアムの立場に大きな影響はなかった。ところが、もしL2がデータ公開にかかわるデータ可用性層までイーサリアムから分離すれば、本質的にイーサリアムの安全性への依存が弱まり、徐々にイーサリアムから距離を置くことになり、これはイーサリアムの地位に脅威を与える。
しかし、いかなる理由があろうと、データ可用性層に関連するプロジェクトの急速な発展を止めることはできない。次回のデータ可用性に関する記事では、現在市場にある主要なデータ可用性ソリューションおよび具体的なプロジェクトについて詳しく紹介する予定なので、お楽しみに。
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