Arweave――Web3.0ストレージのブレイクスルーを実現する存在

2022.03.07

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Arweave――Web3.0ストレージのブレイクスルーを実現する存在

Web3ハードウェアスタックのさまざまなコンポーネントの中で、分散型ストレージは最も強力であると言える。

2022.03.07 - 09:51:46

Web3Arweave存储

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Web3ハードウェアスタックのさまざまなコンポーネントの中で、分散型ストレージは最も強力であると言える。

著者：Nicole Cheng (OFRインベストメントマネージャー)、Mstone (OFRアナリスト)

アドバイザー：JX (OFRパートナー)

新年早々、Ryan SelkisはMessari 2022年の論文において、「Web3ハードウェアスタックのさまざまな構成要素の中で、分散型ストレージは最も強力なものである可能性がある」と述べました。IPFSやSiaが提供する短期的なサービスと比較して、同報告書はArweaveを長期ブロックチェーンストレージの主要プレーヤーとして位置づけています。では、Arweaveはどのようにしてストレージ分野の重責を担っているのでしょうか？

永久ストレージ

Arweaveは、データの分散型かつ永久的な保存を実現することを目指すブロッカー網です。一度の支払いにより永続的な利用が可能になる仕組みは、ユーザーが継続的にサブスクリプションを行う煩雑さを解消します。Arweaveは、ユーザーに対して少なくとも200年間のストレージサービスを保証しており、年々低下するストレージコストとともに、この目標はますます現実的になっています。

なぜ永久ストレージが必要なのか？

Web3.0以前から、データの永久保存が極めて重要であることが認識されてきました。今日、10年前の特定のURLにアクセスできるでしょうか？あるいは、中央集権サーバーに保存されたデータを閲覧・ダウンロードできるでしょうか？暗号資産の世界では、数千万ドル規模のNFT作品でさえ、従来の中央集権サーバーに保存されているため、重大なリスクが常に伴います。

中央集権型ストレージに依存するインターネットは脆弱かつ断片化しています。一方でデータは指数関数的に増加している一方、古いデータの消失や盗難が頻発しています。過去20年間で、ネットワークリンクの98.4%が「リンク腐敗（link rot）」を経験し、「404 Not Found」という我々にとって馴染み深い状態を引き起こしました。長期的な視点では、ブロックチェーン上でのデータの永続性は全く新しい価値提案であり、データの永久保存の実現は今後のインターネット進化およびWeb3.0時代におけるエキサイティングな革新となるでしょう。

なぜArweaveは永久保存を実現できるのか？

ArweaveはBlockWeaveというデータ構造とSPoRAというコンセンサスメカニズムを活用することで、永久ストレージという課題に新たな解決策を提示しています。Blockweaveの紡錘状アーキテクチャは本質的にシャーディング機能を持ち、高い拡張性を備えています。また、SPoRAコンセンサスはマイナーが希少なデータを保存するインセンティブを得ることを保証し、結果としてデータの永久保存を実現します。

では、マイナーはどのようにして永久保存を実現しているのか？

コンセンサス層のSPoRAメカニズムは、以下の3つの概念の集合体として理解できます：

1. PoW
2. PoA
3. データアクセス速度

Arweaveのブロック生成には、過去のランダムなブロック（リコールブロック）の参照が必要であり、これが「アクセス証明（Proof of Access: PoA）」というコンセンサスメカニズムです。さらに、PoAのみではすべてのマイナーが全データを保持しようとするため、採掘権の決定が困難になることから、PoWを追加して、最初にハッシュ計算を完了したマイナーがブロックを生成できるようにしています。しかし、多くのマイナーがコスト削減のために低コスト地域にノードを集中させると、地理的な集中化が生じ、特定ユーザーのデータアクセス速度が低下する可能性があります。そのため、データアクセス速度も報酬決定の要素の一つとなっています。

PoAの仕組みには、もう一つ重要な特徴があります。それは、リコールブロックの選出確率が均等であるということです。つまり、希少なブロックを保存しているマイナーほど、報酬獲得のチャンスが高くなります。これにより、すべてのデータがArweaveネットワーク全体に均等に分散して保存されることになります。

マイナーの主観的な保存意欲によって永久保存が可能になったとしても、客観的なデータ損失が永久保存の実現可能性を損なうことはないでしょうか？たとえば、あるブロックがたまたまどのマイナーにも保存されず、永久に失われるような事態です。 Arweave ―― Web3.0ストレージの突破口

上図の例では、複製率50%、ノード数100の場合でも、マイナーが全データの半分しか保存しない状況であっても、ブロック喪失の確率はすでに非常に小さくなっています。しかし実際には、Arweaveネットワークのノード数は1,000以上であり、複製率は90%に達しています。つまり、永久的なデータ喪失の確率はほとんどゼロに等しいといえます。

それだけでなく、ストレージコストの持続可能性もArweaveの永久保存を維持する重要な要素です。私たちの生活のあらゆる分野で物価が上昇する中、データストレージはその傾向に逆行する数少ない分野の一つです。過去50年間で、データストレージのコストは年平均30.5%以上低下してきました。Arweaveが永久保存の経済的実現可能性を想定する条件は非常に保守的です。Arweaveは、ストレージコストが年間0.5%しか低下しないと仮定しています。ユーザーがArweaveネットワークにデータをアップロードする初期費用は、最初の200年間のストレージコストをカバーしています。もしストレージコストの低下率が年0.5%を超えるならば、データの保存期間はさらに延長されます。

さらに、Arweaveは独自の寄付基金を設立しています。ユーザーがストレージ料金を支払うたびに、そのうち86%がこの寄付基金に充てられます。時間の経過とともに、この基金は価値を増し、銀行口座の利息のように蓄積されます。この資金は、ストレージ報酬がストレージコストを上回るように必要なときに支出されることが目的です。

最近のハードフォークアップデートにおいて、v2.5ハードフォークはArweaveネットワークのユーザーに直接的なポジティブな影響を与え、永続ネットワーク上のデータストレージに必要なARのコストはほぼ半減しました。今回のフォークでは、HDDストレージが段階的にSSDストレージを代替することで、初期ストレージ費用の削減を実現しています。

Arweave ―― Web3.0ストレージの突破口

出典: Ardrive Arweave ―― Web3.0ストレージの突破口

出典: Wikibon, 2021

Arweaveエコシステム

データだけを見ると、Arweaveは上場後3年経っても最高で600MB程度の取引量しかありませんでした。対照的に、SolanaやAvalancheは上場からわずか1年で同等の取引量を記録しています。

Arweave ―― Web3.0ストレージの突破口

出典: Coin Market Cap

パブリックチェーンの発展史を振り返ると、その成長は往々にしてトップダウン方式であることがわかります。アプリケーション層の繁栄が基盤インフラの整備を促し、それがパブリックチェーンエコシステムの好循環を推進します。UniswapとOpenseaはETHを最も多く消費する二大アプリとして、イーサリアムに大量の取引とアクティブアドレスをもたらし、以太坊の最新のブルマーケットを支えてきました。また、SerumとRaydiumを中心としたDEXがSolanaの初期発展を牽引し、GameFiの台頭がBSCの活性化を促し、AnchorやMirrorといった特徴的なDeFiプロトコルがTerraに資金と成長原動力をもたらしました。

一方、Arweaveは現在すでに多数の優れたアプリケーションを抱えているものの、前述のような護城河レベルの存在はまだ登場していません。以下に、インフラ層とアプリ層に分けて、Arweave上にある主要なエコシステムプロジェクトを紹介します：

Bundlr：Bundlrについて語る上で欠かせないのが、Arweaveの新技術「Bundles」です。BundlesはL2で任意のデータ量を圧縮し、L1で処理可能な単一ブロックとして取り扱う技術であり、Arweaveのスケーラビリティを一段階引き上げます。これにより、Arweaveの取引容量は線形的に拡大可能になり、ユーザーは大量のデータを効果的にアップロードできるようになりました。これは、他の取引の方がマイナー報酬が高い場合に取引が拒否されるという、すべてのブロックチェーンが抱える問題を解決しています。

Bundlrは初月で1,000万件以上の取引を処理し、Arweave本体の約100万件を大きく上回りました。Bundlrの拡張が進めば、ネットワークはさらに桁違いのデータ量を処理できるようになります。現在、統計によると取引の70%がバンドルデータに属しています。
RedStone（ミドルレイヤー）：Arweave上におけるオラクルソリューション。RedStoneはWeb3領域におけるChainlinkを目指しており、検証済みのデータをArweave上にアップロード（トークンステーキング）します。誰もがそのデータを取得可能です。また、SCPに基づいて構築されたすべてのアプリはオフチェーン計算を行います。ユーザーはオラクルを利用する際に、直接ストレージブロックチェーン上のデータを読み取ることができます。これらのデータの正確性はRedStoneの経済メカニズムによって保証されています。
Kyve Network（アプリ層／ミドルレイヤー）：Arweaveのストレージ機能を活用し、異なるブロックチェーンに対して構造化されたデータの保存・検証・アクセスサービスを提供し、各チェーンのクロスチェーンデータ保存を支援します。データアップローダーはデータの収集を担当し、それをArweave内に保存します。一方、バリデーターはインセンティブとペナルティのメカニズムを通じて、Arweave上のデータの有効性と信頼性を確保し、アプリ層の可用性を担保します。データ保存後、ユーザーはKYVEのクエリインターフェースからデータを検索したり、直接Arweave上でアクセスしたりできます。KYVEによる検証とArweaveによる永久保存により、下流ユーザーへのデータ供給の完全性が保証されます。
ArDrive：Arweaveネットワークの優れたフロントエンドアプリケーションとして、ArDriveはユーザーがArweaveを使う難易度を大幅に下げました。ArDrive登場以前は、ユーザーはCLI（コマンドラインインターフェース）を使ってArweaveネットワークとやり取りし、コンテンツの保存を行っていました。しかしArDriveの登場により、ユーザーはマウスクリックだけでコンテンツをアップロードできるようになりました。
AR I/O：ArDriveと同じチームが開発したAR I/Oは情報中枢としての役割を果たします。ArDriveを通じてArweaveにアップロードされるコンテンツは、まずAR I/Oを経由してからArweaveネットワークに送信され、逆方向の流れも同様です。AR I/Oの存在により、ユーザーのArDrive利用効率と体験が大幅に向上します。
everPay（ミドルレイヤー）：Arweave上に構築されたオンチェーン決済プロトコル。everPayを利用すれば、ユーザーはガス代なしでイーサリアムとArweave間でリアルタイムのトークン転送が可能です。everPayの目的は、誰もが信頼できる分散型決済アプリを利用できるようにするとともに、開発者向けにSDKを提供し、DEXの構築をより簡単にする点にあります。
Pianity（アプリ層）：NFTのミンティングおよび取引プラットフォームとして、PianityではArweave上に構築された新しいNFT標準を使用しており、NFTメタデータのオンチェーン外保存という根本的な問題を解決しています。NFTのミンティングは、Arweave上でNFTコントラクトに取引を送信する行為であり、同時に楽曲の音声ファイルもオンチェーンに保存されます。低コストなオンチェーンストレージを享受する一方で、NFT取引における信頼コストもさらに低下します。ユーザーはメタデータや各種ストレージ方式などの複雑な概念を理解する必要がなくなり、「見たまま＝取引内容」となる真の非信頼型取引が実現します。

明らかに、Arweaveはインフラレベルのプロトコルとして、そのストーリー、論理、価値基盤において他のパブリックチェーンとは大きく異なっています。そのため、多くのパブリックチェーンが上から下へと発展するのとは異なり、Arweaveエコシステムはここ3年以上、ほとんどすべての努力を基盤インフラの構築に注ぎ込み、独自のボトムアップ型発展ルートを歩んできました。現在までにエコシステム内のプロジェクト数は400を超え、前年比でほぼ倍増しています。Web3.0のストーリーのもと、多くのネイティブブロックチェーンdAppがオンチェーンストレージを好むようになるでしょう。基盤インフラが徐々に成熟すれば、さらに多くのアプリ層プロジェクトが登場し、Arweaveエコシステムに新たなユーザーと資金をもたらすはずです。

Arweaveは、ストレージ分野において他に類を見ない永久ストレージ機能によって、この分野のリーダー的存在となりました。ユーザーは一度の支払いでデータの永久保存を実現し、「一度支払い、永遠に使用」が可能になります。また、独自のストレージサービスを基盤として、SmartWeaveコントラクトとPermaWebが相互に連携するエコシステムを段階的に構築しています。しかし、今後のWeb3探求において、データ所有権という重要な特性は、単に「永続性」によって示されるだけでなく、Arweaveが物語をさらに展開していくためにさらなる付加価値が求められます。

最後に、私たちが注目するいくつかのユースケースを紹介します：

NFTメタデータの保存。現在最も利用されているユースケースであり、音声・映像NFTが台頭すれば需要はさらに高まります。
前述のKyve Networkのような形で、他のパブリックチェーンのデータをArweaveにバックアップし、チェーンの歴史データを永久保存するとともに、検索・アクセスが容易なインターフェースを提供する。いわばパブリックチェーンのLayer 0としての役割。
Web3.0技術スタックおよびコードの保存。たとえばUniswapやCompoundはすでにフロントエンドプログラムをArweave上に保存しています。
分散型ソーシャルプラットフォーム。大量のデータを扱うことができ、Arweaveは本質的に高いスケーラビリティを備えています。