PolygonとCelestiaが提案する「データ利用層」の革新点と現実的意義を理解する

執筆：Sungjae Han、ブロックチェーン投資機関Genesis Block Ventures

翻訳：ルー・ジャンフェイ

最近、Polygonは「Avail」という新しいデータ可用性レイヤーを発表し、この技術はすぐに暗号コミュニティの広範な関心を引きました。

データ可用性レイヤー技術は、もともと「Celestia」（以前はLazyLedger）というプロジェクトから生まれましたが、この技術はやや複雑であるため、多くの人々はそれを理解するために多くの時間を費やすことを望みません。この記事では、「データ可用性インフラストラクチャ」に関する関連内容と、このインフラストラクチャを使用する理由を簡単な言葉で説明しようと思います。

まず、データ可用性の問題を探ってみましょう。ブロックプロデューサー（block producer）が有効なブロックヘッダーを公開するが、意図的に基礎となる取引データを隠すと、データ可用性の問題が発生します。この問題が発生する主な理由は、ライトノード（light node）がブロックヘッダーのみを使用して検証するため、簡単に欺かれ無効なブロックを受け入れてしまうからです。

フルノードは、ブロックに欠落したデータがあるため、ライトノードにデータ可用性証明（data availability proofs）を生成することができません。同様に、フルノードは無効なブロックに対して詐欺証明（fraud proofs）を生成することもできず、これはライトノードがデータ可用性を自分で検証するか、または大多数のデータが誠実で信頼できると仮定しなければならないことを意味します。

したがって、ほとんどのノードがすべての取引データをダウンロードし、ブロックのデータ可用性を検証する必要がある理由です。しかし、これを行うことでネットワークのスケーラビリティソリューションに制限と問題が生じます。たとえば、検証の複雑さが増すにつれて、シャーディング、ロールアップ、ブロックサイズも増加します。

では、AvailとCelestiaはこの問題をどのように解決するのでしょうか？実際、彼らはブロックチェーンを構築し、チェーン上のコンセンサスは取引の順序とデータ可用性を検証するためだけに使用され、取引の実行/検証は必要ありません。

この点をよりよく理解するために、まず一般的なブロックチェーンアーキテクチャがどのようなものか見てみましょう。一般的に、ブロックチェーンアーキテクチャは以下の3層で構成されています：

1. 実行層

2. コンセンサス層

3. データ可用性層

イーサリアムのように多くの人に使用されているブロックチェーンでは、これらの3層は1つの全体的なアーキテクチャに結合されています------イーサリアム仮想マシン（EVM）はコンセンサスルールとプロトコルの一部です。一方、CelestiaやAvailのようなプロジェクトは、実際には「独立した」データ可用性層とコンセンサス層を提供し、他の異なるブロックチェーン/取引実行環境がそれから利益を得ることができます。

CelestiaとAvailは、最小限の、挿入可能なコンセンサス層とデータ可用性層として使用でき、データ可用性と取引の順序のみを検証するため、ブロックチェーンネットワークのモジュラーアーキテクチャにより大きな柔軟性を提供します。

さらに、データ可用性層とコンセンサス層を「独立」させることで、彼らは数学的データ可用性証明（mathematical data availability proofs）を使用して非常に効率的にDAチェックを実行できるため、よりスケーラブルになります。（注：Celestiaはエラーレート符号を使用し、AvailはKZGコミットメントスキームを使用します）

この方法により、実行コンセンサスのボトルネック問題を効果的に解決できます。なぜなら、データ可用性層ではデータ可用性証明を実行するだけで、ブロックの状態と有効性を実行して検証する必要がないからです。

さらに重要なのは、「独立した」層として、実行環境が「主権独立」であることを意味します。特定のアプリケーションに特化したブロックチェーンに関して、CelestiaとAvailは「挿入可能」であり、自らのバリデーターセット/コンセンサスを導入することなく、その安全性から利益を得ることができます。

つまり、これらのブロックチェーンはネットワークのスケーラビリティをより容易に実現できるだけでなく、Celestia/Avail（データ可用性層とコンセンサス層）の保護による安全性も得ることができます。

しかし、データ可用性層とコンセンサス層は取引の有効性を検証しないため、取引の実行と検証/争議解決を処理するために何らかの方法で「実行」を行う必要があります。Celestiaは、Optimistic Rollupsを解決策として提案し、Cosmos SDKにロールアップサポートを追加することを提案しています。本質的に、この解決策はデータ可用性層とコンセンサス層の上に実行層を構築することです。

全体として、「データ可用性層とコンセンサス層」の環境は、ETH 2.0が構築しようとしている未来のシナリオに非常に似ています。たとえば、Vitalik Buterinはロールアップ中心のイーサリアムのロードマップで次のように書いています：「誰もが単一の高セキュリティ実行シャードと、スケーラブルなデータ可用性層を処理できます。」

もしPolygonの新しいツールがオフチェーンのスケーリングソリューション上に信頼できる実行層と安定した便利な実行層を構築できるなら、このスケーラブルなデータ可用性層技術は非常に有望に思えます。

最後にまとめると、AvailとCelestiaは新しいブロックチェーンアーキテクチャを提供しており、このアーキテクチャはモジュラー設計を許可するだけでなく、特定のアプリケーションに特化した主権チェーンが共有セキュリティから利益を得ることができます。