火幣リサーチ｜DAレースの最終王者は誰か？Data Availability Warの背景、エコシステムおよび今後の展望について
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火幣リサーチ｜DAレースの最終王者は誰か？Data Availability Warの背景、エコシステムおよび今後の展望について
本レポートは、Huobi Research InstituteによるData Availability Warの背景、エコシステムおよび今後の展望に関する分析である。
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市場にはすでに、DA（Data Availability）プロジェクトが数多く登場しており、中でも競争力を持つ主要なプロジェクトにはCelestia、EigenLayer、Avail、NearDA、Covalentなどがある。
Huobi Research Instituteの分析によると、コアとなるDA技術はそれほど難しくない。最もシンプルな形では単一のマシンでもDAを実現でき、最も複雑な例としてはCelestiaがサンプリング方式で分散化を実現している。簡単に言えば、DAとはデータの保存であり、コストも非常に高くなる。イーサリアムレベルのセキュリティを厳密に要求しないのであれば、どのDAを選ぶかはコストと安全性のバランス次第である。
DAレイヤーを利用する上で最も重要な原則は、「価値の高いサービスほど、DAはできるだけ安全なものにするべきだ」ということである。
本レポートは、Huobi Research Instituteによる「Data Availability War」の背景、エコシステム、今後の展望に関する分析であり、V神（ビタリック・ブテリン）が考えるDA、各DAプロジェクトの整理と比較を含んでいる。DA分野全体の詳細な分析に基づき、Huobi Research Instituteは、将来的なDAは分散的になる可能性があり、市場において7～8つの主要なDAがあれば十分だと考えている。
1. Data Availability（データ可用性）問題の発生
1.1 DAとは何か
簡単に言えば、データ可用性（Data Availability）とは、ブロック生成者がすべてのトランザクション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意味する。ブロック生成者が完全なデータを公開し、検証者がダウンロード可能であれば、データは「利用可能（available）」である。一方、一部のデータを隠蔽して検証者が完全なデータをダウンロードできない状況では、データは「利用不可能（unavailable）」とされる。
1.2 DA問題の2つのキーポイント：セキュリティとコスト
したがって、DAの定義から明らかなように、DAには以下の2つの側面がある：
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一つは検証メカニズムの安全性を確保し、もう一つはデータ公開のコストを削減することである。 |
・ 検証メカニズムの安全性確保について
検証の安全性を確保するために、現在のL2のシーケンサー（Sequencer）は、L2のステートデータとトランザクションデータの両方をセキュリティの高いイーサリアム上に公開しており、イーサリアムの上で決済を行い、データ可用性を得ている。
つまり、データ可用性層（DA Layer）とは、L2がトランザクションデータを公開する場所であり、現在主流のL2はすべてイーサリアムをデータ可用性層として使用している。
・ データ公開コストの削減について
L2がデータ可用性と決済を単純にイーサリアム上で行うことは、高いセキュリティを提供する一方で、巨額のコストを伴う。これがL2が直面する2つ目の課題、すなわちデータ公開コストの削減である。
2. DAにおけるコスト構成とコスト削減の方向性
第1章で述べたように、DAにおける重要な関心事の一つはコスト削減である。
L2全体をより安価にするためには、データ公開のコストを削減する必要がある。では、どのようにコストを削減できるのか？ 主に以下の2つの方法がある：
・ L1でのデータ公開コストを削減する。例えば、イーサリアムが間もなく導入予定のEIP-4844アップグレード。
・ Rollupが計算処理をL1から分離するのと同様に、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わない。
そのため、さまざまなプレイヤーがコスト削減に取り組んでいる。現時点のDAソリューションでは、Near DAのコストが最も低く、約$0.0016/blockである。次にCelestia、EigenLayer、EIP-4844などが続く。
3. V神が考えるDA
3.1 イーサリアムのDAを使わないソリューションは真のLayer2ではない――イーサリアム財団とV神の最初の反撃
Celestiaが注目を集めた後、V神は「イーサリアムのLayer2プロジェクトはETH上でデータ可用性を使用しなければならない」と示唆した。その後、イーサリアム財団のDankrad Feist氏も言及し、「ETHをDA層（データ可用性層）として採用しないものはRollupではなく、イーサリアムのLayer2でもない」と指摘した。
この見解により、Arbitrum NovaやMantleはLayer2のリストから「除外」されることになる。なぜなら、これらはETH以外（DACと呼ばれるオフチェーンDAネットワーク）でトランザクションデータを公開しているためである。
またDankrad氏は、Plasmaやステートチャネルのように、オンチェーンのデータ可用性（Data Availability）に依存せずに安全性を確保できるソリューションは依然としてLayer2と見なされるが、Validium（ETHをDA層としないZKRollup）はLayer2ではないとも述べた。
3.2 非イーサリアムをDAとして使う場合、それはイーサリアムValidiumである――V神の妥協
その後、V神は自身のツイッターストリーム内で返信し、「多くのアプリケーションにとってValidiumは正しい選択肢であり、優れた分散型DA保証システムを使うことでValidiumの実用的なセキュリティを高めることもできる」と述べた。
同時に、彼はRollupの核心は「無条件のセキュリティ保証」にあると強調した。つまり、「誰もがあなたの敵になっても、資産を取り戻せる」状態である。もしデータ可用性が外部システムに依存しているならば、このような保証は得られない。
3.3 ENSとData availabilityについて――V神がENSを通じてDAの支配力を回収しようとする意図
ENSドメインサービスは一連のインタラクションロジックを定義しており、ユーザーは短いドメイン名を入力するだけで、自動的にENSスマートコントラクトに関連付けられた長いアドレスに接続できるようになる。これはEOAアドレスが複雑で覚えにくく識別が難しいという問題を解決するものである。ENSのドメインサービスは、特にMass Adoptionを目指すユーザー層を中心に、将来の拡張市場へ向けた大きな可能性を持っている。一方で、Layer2こそがイーサリアムのスケーリングと大規模トラフィックの受容における未来なのである。
V神は「ENSのドメイン解決スキームがLayer2にまで広がらず、イーサリアムメインネットに留まるならば、その将来性は限られる」と考えている。この背景のもと、V神はツイッターでENSの重要性を強調し、「it needs to be affordable!」と述べた。ENSは自然とLayer2向けに一貫したデータ解決ソリューションを提供する方向に向かい、ユーザーが直接Layer2上でドメイン解決やデータ検索を行えるようにし、それぞれのLayer2が偏った中央集権的なゲートウェイに依存する必要を減らそうとしている。
見て取れるように、ユーザーがLayer2上で正常にENSドメインを利用できるためには、イーサリアムメインネット上のグローバルデータを呼び出して検証する必要がある。つまり、ENSのサービスを享受するには正統なイーサリアムのData Availability機能を採用しなければならない。そのため、OP Stackを使って迅速にチェーンを立ち上げ、DAをCelestiaなどのサードパーティDAプラットフォームに置いたLayer2はENSと互換性がなくなる。こうした流れを見れば、Vitalikの意図は明らかである。要するに、V神の深い狙いは、ENSを使って複数のLayer2プラットフォームに相互運用可能な規範を定め、同時にDAの支配力を再び掌握しようとしているのだ。
3.4 V神が語るPlasmaの復活
Vitalikは記事の中で、イーサリアムのレイヤー2スケーリングソリューションにはもともとPlasma、Rollup、Validium、Parallelなど複数のアプローチがあったと述べており、彼が期待するスケーリングの方向性は、多様なアプリケーションシーンに応じたバランスの取れた発展と、多様なLayer2構築であるが、現実の市場構造はRollupが独占的になり、ますます競合が激化している。
b. Plasmaは一種のサイドチェーンソリューションであり、定期的にメインネットにMerkleステートデータを同期させるもので、データと計算がメインネットに依存するスケーリング手法である。これにより、レイヤー2は非常に中央集権的な方法で、かつ複雑な帳簿モデルを設計して効率的にスケールアップでき、メインネットのバリデータなどのシステム能力を再利用できる。Vitalikは新たな記事で改めてPlasmaを持ち出し、ZK+Plasmaのスケーリングソリューションを誘導しており、明らかにLayer2の政治的動向への新たな介入である。
3.5 まとめ
以上、V神の一連の行動をまとめるならば、次の通りである：
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DAの需要は旺盛だが、市場をCelestiaに渡したくない。まずセキュリティを強調し、次にENSの話を持ち出し、最後に市場がそれに乗らないことがわかると、サードパーティDAを使ってもValidiumとして認めると宣言。さらに数日後には古いPlasmaを引っ張り出し、市場をZK+Plasmaの方向へ誘導しようとしている。本音としては、常にDA市場をイーサリアムに引き寄せ続けたいという思いがある。 |
4. DAソリューションと各DAプロジェクトの整理
4.1 DAソリューション
上記の内容からわかるように、DAレイヤーのソリューションは多数存在する。大まかに分けると、オンチェーンとオフチェーンの2つに分けられる。
・ オンチェーンソリューション
L2が依然としてイーサリアムをDAレイヤーとして使用し、イーサリアムによってデータ可用性のコストを削減することを指す。これは将来、イーサリアムがリアルタイム掲示板のような役割を果たし、一定期間後に掲載されたデータが削除されるということを意味する。L2は自らすべてのデータのバックアップを保管する方法を考えなければならない。
・ オフチェーンソリューション
イーサリアムをDAレイヤーとして使わず、より経済的な方法でデータ可用性を獲得することを指す。分散化とセキュリティの違いにより、オフチェーンソリューションは4種類に分けられる：Validium、データ可用性委員会（DAC）、Volition、汎用DAソリューション。
4.2 Celestia
Celestiaはモジュラー型パブリックチェーンの先駆けであり、Cosmos SDKを基盤として開発され、データ可用性に特化している。既にメインネット上にリリースされており、強力な競争力を備えたDAのリーディングプロジェクトである。
技術的特徴
・ データ可用性サンプリング（data availability sampling, DAS）
DASにより、軽量ノードはブロック全体をダウンロードしなくてもデータ可用性を検証できる。軽量ノードはブロックヘッダーのみをダウンロードするため、通常はデータ可用性を検証できないが、Celestiaは二次元RSエラージャストニング符号化方式（2-dimensional Reed-Solomon encoding scheme）を用いてブロックデータを再符号化し、軽量ノードによるDASを実現する。DASの仕組みは、軽量ノードがブロックデータの一部を複数回ランダムにサンプリングすることにある。軽量ノードがより多くのサンプリングを繰り返すほど、データが利用可能であるという確信度が高まる。所定の信頼水準（例：99％）に達すると、データは利用可能と判断される。
・ 名前空間付きMerkleツリー（Namespaced Merkle trees, NMT）
NMTにより、Celestia上の実行レイヤーや決済レイヤーは関連するトランザクションのみをダウンロードできる。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上に構築されたRollupなどのアプリに対応する。各アプリは自分に関連するデータのみをダウンロードすればよく、ネットワーク効率が向上する。
・ Celestiaは主に以下の2つの方法でアプリケーションから収益を得ている：
・ blob space料金の支払い：Rollupが$TIAで支払い、データをCelestiaのblob spaceに公開する。
・ ガス料金の支払い：開発者が$TIAをRollupのガストークンとして使用する。これはイーサリアムベースのRollupがETHを使うのと同様である。
・ 将来性
・ プロジェクトはすでにリリースされており、技術的成熟度が高い。
・ 潜在的な豊富なエアドロップ：$TIAのステーキング報酬。例えばDymensionやAltlayerなどのプロジェクトは$TIAのステーカーをエアドロップ対象としており、今後さらに多くのイーサリアムLayer2プロジェクト、モジュラー型パブリックチェーン、Cosmosエコシステムのプロジェクトが同様のエアドロップを行う可能性が高い。
・ 豊かなエコシステム：クロスチェーンブリッジ、決済レイヤー、DeFiプロジェクト、ゲーム、シーケンサーなどとの提携。
・ DAパートナーが継続的に増加：Manta、Eclipse、Caldera、Snapchainなど。またArbitrum Orbit、Polygon CDK、デリバティブ取引プラットフォームAevoとの統合も進んでいる。
4.3 EigenDA
EigenLayerはイーサリアムを基盤とする再ステーキング（Restaking）プロトコルであり、ユーザーがETH、lsdETH、LP Tokenを他のサイドチェーン、オラクル、ミドルウェアなどに再ステーキングし、ノードとして参加して検証報酬を得ることを可能にする。これによりサードパーティのプロジェクトはイーサリアムメインネットのセキュリティを享受でき、ETHステーカーも追加収益を得られるため、双方にメリットがある。
EigenDAはイーサリアム上に構築され、EigenLayerのRestakingを利用して実現された分散型データ可用性（DA）サービスであり、EigenLayer上初のアクティブ検証サービス（AVS）となる。CelestiaやAvailとは異なり、EigenDAは新しいバリデータセットを起動する必要はなく、イーサリアムのバリデータが自由に参加できる。
・ 技術的特徴：
・ イーサリアムのDA能力の強化：Blobブロックデータ＋KZGコミットメント
EigenDAはキャンクーンアップグレード後のBlobブロックデータとKZGコミットメントを活用する。RollupチェーンはBlobデータに対してエラージャストニング符号化を行いKZGコミットメントを生成し、それをEigenDAコントラクトに投稿する。EigenDAノードがその後のチェーンに対するDA能力を保証する。これはイーサリアムのDA能力を強化するものであり、重要なのは、EigenDAの全プロセスがBlobやKZGといったイーサリアム既存のインフラに依存しており、ノード検証作業もイーサリアムのバリデータが参加する点である。
・ 自主的なコンセンサスおよびP2Pネットワークなし
EigenDAノードは、イーサリアムL1上のEigenLayerコントラクト内でETHを再ステーキング（正確にはETH派生品）しなければならない。EigenDAノードはイーサリアムバリデータのサブセットである。その後、DA購入者（例：Rollup、別名ディスパーサー）はデータblobを受け取り、エラージャストニング符号化を行い、KZGコミットメントを生成してノードに確認のために配布する。その後、ディスパーサーはこれらの署名を個別に収集し、集約署名を生成してEigenDAスマートコントラクトに投稿する。EigenDAスマートコントラクトが署名を検証する。
・ 托管証明（Proof of Custody）方式の採用
EigenDAはノードが実際にデータを保存しているかどうかを検証するためにデータ可用性サンプリング方式ではなく、托管証明方式を採用している。誰でもEigenDAスマートコントラクトに証明を提出でき、それがスマートコントラクトによって検証される。検証に成功すれば、怠慢なバリデータはスラッシングされる。
・ 将来性
・ 複数の提携プロジェクトを持ち、Celestiaと競合：Celo、Mantle、Fluent、Offshore、OP stackなど複数のL2プロジェクトと統合済み。
・ EigenLayerの多様なエコシステムを背景に持つ：シーケンサー、クロスチェーンブリッジ、オラクルなど。
4.4 その他のDAプロジェクト
4.4.1 Avail
Availはトランザクションを効率的に並べ替え、記録し、データの保存とデータ可用性の検証を提供する。イーサリアム仮想マシン（EVM）と互換性のあるブロックチェーンをサポートしており、Rollupがデータを直接Availに公開できる。また、その軽量クライアントネットワーク検証メカニズム（後述）により、Avail上のRollupはスマートコントラクトや基盤レイヤーに依存せず、軽量クライアントネットワークを通じて状態を検証できる。またモジュラー構造のため、開発者はAvailにデータを保存しつつ、他のネットワークで決済を行うことも可能である。
・ コンセンサスメカニズム：Polkadot SDK由来のBABEおよびGRANDPAコンセンサス
・ 分散化：
・ AvailはPolkadotのノミネートプルーフオブステーク（NPoS）を採用しており、最大1000のバリデータノードをサポート。NPoSは効果的な報酬分配により、ステークの集中リスクを低減できる。
・ Availは軽量クライアントのP2Pネットワークからデータサンプリングを行う能力を持ち、この特性により、障害発生時でもデータ可用性を確保できる効率的かつ信頼性の高いバックアップメカニズムを提供する。
・ 有効性証明：AvailはKZG多項式コミットメントを採用
現状：メインネット未リリース
4.4.2 Near DA
2023年11月8日、NEAR財団はNEARデータ可用性（NEAR DA）レイヤーを発表し、ETH Rollupおよびイーサリアム開発者に強力で高コストパフォーマンスなデータ可用性を提供した。初期ユーザーにはStarkNetのMadara、Caldera、Fluent、Vistara、Dymension RollApps、Movement Labsなどが含まれる。
・ セキュリティ：NEARネットワークのセキュリティを継承
・ 料金の優位性：NEAR上で100kBのcalldataにかかる費用は0.0033米ドル
・ 現状：NEAR DAはPolygon CDKと統合されており、開発者がイーサリアムZK Rollupを構築できる。
4.4.3 Covalent
ブロックチェーンデータ検索プラットフォームCovalentは、複数のブロックチェーンからのデータを標準化し、統一APIにより開発者が対応ネットワークでクエリを再利用できるようにし、ブロックチェーンデータの取得困難という課題を解決している。
キャンクーンアップグレード後、イーサリアムメインネットはL2が提出したステートデータを1ヶ月間のみ保存し、その後破棄する。Celestiaもネットワークの分散化レベルとDAS軽量ノードメカニズムを維持するために、定期的にL2が提出したステートデータを破棄する。しかし、Covalentは昨年末に長期DAサービス「EWM（イーサリアムタイムマシン）」をリリースし、イーサリアムが破棄したL2のステートデータを永久保存する。CovalentはL2ステートデータの読み取りを担当する。
さらに、Covalentはこれらのデータをインデックス化・構造化し、自社プラットフォームのオンチェーンデータAPIサービスに統合することで、専門的なブロックチェーンデータサイト、政府監督当局、AI研究チームなどにサービスとサポートを提供する。
・ 現状：2023年12月時点でCovalentは210以上のブロックチェーンをサポート。2024年末までに1000以上のブロックチェーンをサポート予定。最近Messariが発表したCovalentのデータ可用性レポートによると、Covalentは数十億件のデータを保有しており、汎用的で広範に適用可能なデータを必要とするアプリケーションに最も適している。
4.4.4 zkPorter
zkPorterはイーサリアムスケーリングソリューションzkSyncが提供する、分散化を最適化したオフチェーンデータ可用性ソリューションであり、zkRollupとシャーディングのアイデアを組み合わせたハイブリッドアプローチでデータ可用性を処理する。zkPorterはオプショナルなバリデータメカニズムを導入し、zkSyncトークン保有者がトークンをステーキングしてブロックの検証と署名を行う。zkPorterの製品進捗は長期間公表されていなかったが、zkSync上のLayer3アプリチェーンGRVTが2024年第1四半期にメインネットリリースを計画しており、そのデータをzkPorterに保存する予定であることから、zkPorterはそれ以前に起動すると推測されている。
4.5 DAプロジェクトの比較
技術面：
性能面：
まとめ
・ 上記のDAプロジェクトの中でも、特に競争力を持つのはCelestia、EigenLayer、Avail、NearDAであり、Covalentは独自の道を歩み、DAアプリケーションにおいて独自の需要を開拓している。
・ すべてのデータ可用性実装ソリューションの中で、データ可用性サンプリング＋KZG多項式コミットメントが最も主流であり、ノードコストを削減し、証明効率を向上させながらデータ可用性を保証できる。
・ 技術的には、イーサリアムDankshardingとCelestiaが最も分散化されており、どちらもサンプリング技術を使用しているため、ノードの性能要件を下げつつ大帯域幅を実現できる。EigenDAはそれに次ぐが、イーサリアムに寄生する形であり、そのノード数はイーサリアムのサブセットである。他のDAプロジェクトはサンプリングを使用していない可能性が高い。例えばNearDAの分散化レベルはNear Protocolのそれと同じ程度である。
・ Celestiaが採用するオプティミスティック証明は、KZG多項式コミットメントと比べて実用化のハードルが低く、技術的成熟度も高い。ただし、将来の技術的上限はKZG多項式コミットメントに劣る。同タイプのAvailやEigenDAと比べると、Celestiaの開発進捗は現在最も速く、早期にメインネットリリースが期待されるが、キャンクーンアップグレード後はイーサリアムからの直接競争にさらされる。
・ Layer2開発者にとって、目の前にあるのはDAの正統性とチェーン発行コストのトレードオフである。DAの正統性は商業市場ではやや消極的であり、セキュリティとコンセンサスを重視し、ある程度のブランド力と市場基盤を持つ総合的なLayer2プロジェクトに適している。一方、新興の小さなLayer2、特にOP Stackを使ってワンクリックでチェーンを発行するようなLayer2は、コストを最小限に抑えることに全力を尽くす。そのため、CelestiaのようなサードパーティDAがより魅力的な選択肢となる。一方、EigenLayerはプロジェクト側のL2開発コストを削減することができない。
・ DAレイヤープロジェクトは用途が単一でBtoBモデルのため、Solanaのような包括的なパブリックチェーンのようにToCシーンでDAppを誘致して流動性を得ることは難しい。多くのRollupプロジェクトの採用を獲得できなければ、エコシステムの発展は弱まりやすい。また、Celestiaには強力な資本支援が不足しているように見える。技術的ストーリー自体は成立しているが、イーサリアムエコシステム内にしっかり根付かなければ、壮大なビジョンも空中楼閣になってしまうだろう。
5. DAレイヤーとブロックチェーンのモジュラー化
DAレイヤーはもともと存在していた。BTC、ETH、Solanaなどすべてのブロックチェーンに存在する。例えば、Bitcoinネットワークではデータはブロック上に直接保存されており、15年前に中本聡がビットコインのホワイトペーパーを発表し、ブロックサイズを1MBに制限した。この制限により、各ブロックが保持できるトランザクションデータ量が制限された。その後のSegWit、Taproot、Ordinalプロトコルなども、ある意味でBTCネットワークのデータ可用性を強化する試みであった。
Pre-4844のイーサリアムネットワークでは、L2からL1に戻されるデータはすべてCalldataに格納されていた。Rollupは計算処理を安全にL2に移したものの、ストレージは依然L1に残っており、L1のストレージ容量の限界により、イーサリアム上でのRollupのキャパシティが制限されていた。イーサリアムのブロックサイズは約150K～250Kであり、すべてのスペースをRollupに使っても、ストレージ容量は限られており、L2のスループットが制約されていた。そのため、イーサリアムはProto-Dankshardingを導入し、Blobsを含む新しいトランザクションタイプを追加することで、データ可用性を強化しようとしている。
したがって、DAレイヤーとは、各ブロックチェーンのスケーリングニーズやデータ可用性への高い要求に応じて抽象化されたレイヤーであり、ブロックチェーン技術の進化過程で、人間社会の分業の細分化に似たものといえる。モジュラー型ブロックチェーンとは、モノリシックブロックチェーンの特定の機能層を分離し、他のブロックチェーンネットワークに委託することで、さらに分業を進め、効率を向上させるものである。
Celestiaが提唱するモジュラー型ブロックチェーン
伝統的なモノリシックブロックチェーンのアーキテクチャは、通常4つの機能層から構成される：
・ 実行層――取引の処理とスマートコントラクトの実行を担当。取引の検証、実行、ステート更新を含む。
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