ウェブ3.0時代における分散型ストレージの役割を探る

概要

• 分散型ストレージとは、単一のエンティティまたはグループの一部が、ストレージネットワークの単位として未使用のストレージスペースを使用することで、AWS  やGoogle Cloudのような中央集権的な組織をバイパスするものです。のような中央集権的な組織を回避することができる。

• 低いストレージコスト、冗長データバックアップ、トークンエコノミーもまた、分散型ストレージの特徴です。

• 2023年6月現在、分散型ストレージ全体のストレージ容量は22,000ペタバイト（PB）を超えていますが、ネットワークの利用率はわずか20％程度です。これは、将来の成長の余地が大きいことを示唆しています。

• 既存のストレージ容量の80%以上はファイルコインによって提供されており、ファイルコインは間違いなくこの分野のリーダーであり、開発者にインセンティブを与えエコシステムを促進するために、ファイルコイン・プラスやFVMといったプログラムも立ち上げています。Filecoinはまた、開発者にインセンティブを与え、エコシステムを促進するために、Filecoin PlusやFVMなどのプログラムを立ち上げています。

• 分散型コンピュートとストレージのトラックは、AIやフルチェーンゲーミングなどの分野の台頭により、エキサイティングな成長機会が期待されています。

以下のようなクラウドです。DropboxやGoogle Cloudのようなクラウドストレージサービスは、動画や写真のような大容量ファイルをオンラインで保存・共有する方法を変えました。数テラバイトのデータを、新しいハードディスクを購入するよりもはるかに低コストで保存し、必要なときにどのデバイスからでもファイルにアクセスすることができます。

しかし、そこにはキャッチがあります。ユーザーは、いつでもアカウントへのアクセスを取り消したり、政府機関とファイルを共有したり、あるいは理由なくファイルを削除したりすることができる中央集権的な団体の管理システムに頼らなければならないのです。

このストレージモデルは、データ資産の帰属を不明確にし、アマゾンやグーグルのような大規模なインターネット企業にデータを独占させることにつながります。さらに、集中型サービスのダウンタイムはしばしば壊滅的なものとなります。

ストレージ空間は、実は分散型アプリケーションにネイティブに適しています。第一に、ユーザーデータのプライバシーや所有権といった問題に対処できます。分散型ファイルサービスに保存されたファイルは、コンテンツを管理・検閲したい政府機関など、中央集権的な組織の管理下に置かれることはない。また、民間企業がサービスを検閲したり、法執行機関とファイルを共有したりするような事件を起こすこともありません。

第二に、インデックスに保存される大量のデータは、本質的に分散システムを実装する必要があります。既存の集中型クラウド・サービスも、SpannerやTiDBなどの分散ソリューションを使用しています。分散は分散を意味しないが、分散は分散でなければならない。集中型ストレージのアーキテクチャとは対照的に、既存の分散型ソリューションはデータを小さな塊に分割し、世界中のさまざまなノードに暗号化された形で保存する。

第三に、非効率なマイニングによるリソース消費を解決します。ビットコインのPoWメカニズムによる大量の電力消費は長い間批判されてきたが、一方、分散型ストレージは、ユーザーが採掘可能なノードとなり、アイドル状態のストレージリソースから利益を得ることを可能にする。また、多数のストレージノードは、コストが削減されることを意味し、分散型ストレージクラウドサービスは、Web2クラウドサービスの市場シェアの一部を大食いすることさえできると予測することができます。

ネットワーク帯域幅とハードウェアサービスが絶えずアップグレードされているため、これは巨大な市場であり、Business Researchによると、世界のデータベース市場は2028年までに1200億ドルを超えると予測されています。

真の分散型アプリケーションを作成するためには、分散型データベースもWeb3アプリケーションのアーキテクチャに含める必要があります。スマートコントラクト層、ファイルストア、データベース、共通インフラ層の4つの主要コンポーネントに分けられる。

スマートコントラクトレイヤーはレイヤー1に相当し、共通インフラレイヤーには、予測、RPC、アクセス制御、アイデンティティ、オフチェーンコンピューティング、インデックスネットワークが含まれますが、これらに限定されるものではありません。

ユーザーには明らかではありませんが、ファイルストレージ層とデータベース層はどちらも重要な役割を果たしています。データベース層はどちらもWeb3アプリケーションの開発において重要な役割を果たします。これらは、構造化データと非構造化データを格納するために必要なインフラストラクチャを提供します。このレポートの性質上、これら2つのコンポーネントについて、以下でさらに詳しく説明します。

Filecoin、Arweave、CrustのようなDFSNは、主に永続的なデータの保存に使用されます。やCrustのようなDFSNは、主に、事前に定義されたフォーマットに従わず、頻繁に更新したり取得したりする必要のない非構造化データの永続的な保存に使用されます。そのため、DFSNは通常、テキスト文書、画像、音声ファイル、動画など、さまざまな静的タイプのデータを保存するために使用されます。

分散ストレージアーキテクチャにおけるこの種のデータの利点の1つは、エッジストレージデバイスまたはエッジデータセンターを使用して、データストレージをエンドポイントの近くに移動できることです。このストレージアプローチは、ネットワーク通信コストの削減、インタラクションレイテンシーの削減、帯域幅オーバーヘッドの削減を実現する。また、より高い適応性と拡張性も提供します。

たとえば、Storjの場合、1TBのストレージのコストは月額4ドルですが、市場をリードする企業向けクラウド・ストレージ・ソリューションであるAmazon S3は、同じデータ量で月額約23ドルです。

ユーザーは、従来の集中型クラウド・ストレージ・ソリューションよりも費用対効果の高いストレージ・オプションの恩恵を受けることができます。また、DFSNの分散型の性質は、データが単一の集中型サーバーに保存されるのではなく、複数のノード（マイナー）に分散されるため、より高いデータセキュリティ、プライバシー、コントロールを提供します。サーバーに保存されます。

構造化されていないファイルをDFSNに保存することの限界は、特に効率的なデータの検索と更新の点で、明らかです。頻繁に更新する必要があるデータにとって、これらのアーキテクチャは最適ではありません。

この場合、インターネットのWeb 2.0時代に広範囲に最適化され、テストされてきたMySQLやRedisなどの従来のデータベースが、開発者にとってより良い選択肢となります。

特にブロックチェーンゲームやソーシャルネットワークなどのアプリケーションでは、構造化されたデータを保存することは避けられない要件です。従来のデータベースは、大量の動的データを管理し、それへのアクセスを制御する効率的な方法を提供します。それらは、構造化データに依存するアプリケーションにとって重要な、インデックス作成、クエリ、データ操作などの機能を提供します。

そのため、DFSNをベースとするか、自前の基礎ストレージをベースとするかは問いません。高パフォーマンスで高可用性の分散型データベースは、ストレージ分野の非常に重要な分野です。

現在のWeb3プロジェクトのうち、分散型ファイルストレージ・プロジェクト（DFSN）は大きく2つのカテゴリーに分けられます。1つ目のカテゴリーは、FilecoinやCrustのようなIPFS実装に基づくプロジェクトです。2つ目のカテゴリーには、AR、Sia、Storjのような、独自のプロトコルやストレージシステムを基盤とするプロジェクトが含まれます。実装は異なりますが、どれも同じ課題に直面しています。効率的なデータの保存と検索を可能にしながら、真に分散化されたストレージを確保することです。

ブロックチェーンは本質的に大量のデータをオンチェーンで保存するのに適していないため、関連するコストとブロックスペースへの影響から、このアプローチは現実的ではありません。したがって、理想的な分散型ストレージネットワークは、ネットワーク内のすべての参加者がその作業に対するインセンティブを受け、分散型システムの信頼メカニズムを遵守することを保証しながら、データを保存、検索、維持できなければなりません。

私たちは、いくつかの主流プロジェクトの技術的特徴や長所・短所を以下の方法で評価します：

• Data Storage Format:ストレージ・プロトコル層は、データをどのように保存すべきか、例えば、データを暗号化すべきかどうか、データを全体として保存すべきか単一のファイルに保存すべきかを決定する必要があります。また、データを全体として保存するか、ハッシュ化された小さな塊として保存するかを決定する必要があります。

  
  

• Data Replication Backup: データをどこに保存するか、たとえば、データを保持するノードの数、すべてのノードにレプリケートするかどうか、各ノードがデータのプライバシーをさらに保護するために異なるセグメントを受信するかどうかを決定する必要があります。あるいは、データのプライバシーをさらに保護するために、各ノードが異なるセグメントを受信するかどうかを決定する必要があります。データの保存形式と伝搬は、ネットワーク上でのデータの可用性の確率、つまりデバイスが故障した場合の時間的な永続性を決定します。

  
  

• 長期的なデータの可用性：ネットワークは、データがあるべきときに、あるべき場所で利用可能であることを保証する必要があります。これは、ストレージノードが時間の経過とともに古いデータを削除するのを防ぐためのインセンティブを設計することを意味します。

  
  

• 保存データの証明：ネットワークはデータがどこに保存されているかを知る必要があるだけでなく、インセンティブシェアを決定するために、ストレージノードは保存したいデータを実際に保存していることを証明できなければなりません。

  
  

• ストレージ価格の発見:ノードはファイルの継続的なストレージに対して支払いを行うと予想されます。

先ほど述べたように、FilecoinとCrustは、ピア間でファイルを転送し、ノードに保存するためのネットワークプロトコルと通信レイヤーとしてIPFSを使用しています。ノードに保存されます。

異なる点は、ファイルコインがデータストレージのスケーラビリティのために消去符号化（EC）を使用している点です。消去符号化（EC）とは、データをセグメントに分割し、冗長なデータブロックを展開して符号化し、ディスク、ストレージノード、その他の地理的な場所など、異なる場所に保存するデータ保護手法です。

ECは、数字のセットを記述する数学的関数を作成し、その正確さをチェックできるようにし、数字の1つが失われた場合にそれらを回復します。

出典：usenix

基本方程式はn=k+mで、ブロックの総数はオリジナルとチェックサムに等しくなります。

k個のオリジナルデータブロックから、m個のチェックサムブロックが計算される。これらのk+m個のブロックをそれぞれk+m個のハードディスクに保存することで、任意のm個のハードディスク障害が許容されます。ハードディスクに障害が発生した場合、生き残ったk個のデータ・ブロックを任意に選択することで、すべての生データ・ブロックを計算することができる。同様に、k+m個のデータブロックが異なるストレージノードにまたがっている場合、m個のノード障害が許容されます。

新しいデータをFilecoinネットワークに保存する場合、ユーザーはFilecoin Storage Marketplaceを通じてストレージプロバイダに接続し、ストレージの注文をする前に保存条件を交渉する必要があります。同時に、ユーザーはどのタイプの削除コードを使用するか、そしてその中の複製要素を決定しなければなりません。削除訂正コードでは、データは一定の大きさの断片に分割され、それぞれの断片は拡張され、冗長データで符号化されるため、元のファイルを再構築するのに必要なのは断片のサブセットだけです。レプリケーション係数とは、データをストレージマイナーのより多くのストレージセクタにレプリケートする頻度を指す。ストレージマイナーとユーザーが条件に合意すると、データはストレージマイナーに転送され、ストレージマイナーのストレージセクタに保存される。

Crustは異なる方法でデータを保存し、固定数のノードに複製する。ストレージオーダーが送信されると、データは暗号化され、少なくとも20のCrust IPFSノードに送信される（ノード数は調整可能）。各ノードで、データは多くの小片に分割され、それらはMerkleツリーにハッシュ化される。各ノードは完全なファイルを構成するすべての断片を保持します。

Arweaveも完全なファイルの複製を使用しますが、Arweaveは多少異なるアプローチを取ります。トランザクションがArweaveネットワークに提出された後、最初の個々のノードはブロックウィーブ（Arweaveのブロックチェーン）上にブロックとしてデータを保存します。そこから、Wildfireと呼ばれる非常にアグレッシブなアルゴリズムが、ネットワーク全体でデータが迅速に複製されることを保証します。どのノードも次のブロックを採掘するためには、前のブロックにアクセスできることを証明しなければならないからです。

SiaとStorjは、ファイルの保存にもECを使用しています。実際、Crustの実装：20の完全なデータセットを20のノードに保存することは非常に冗長だが、データの耐久性も非常に高くなる。しかし、帯域幅の観点から見ると、これは非常に非効率的です。SiaとStorjは、特定の耐久性要件を満たすために、ECスライスを特定の数のノードに直接伝播します。

そもそもデータ保存形式を明記する理由は以下の通りです。技術パスの選択は、証明、インセンティブ層における個々のプロトコルの違いを直接決定する。すなわち、特定のノードに保存されるべきデータが、本当にその特定のノードに保存されているかどうかを検証する方法です。検証が行われた後でのみ、ネットワークは他のメカニズムを使用して、データが長期にわたって保存されたままであることを保証することができます（つまり、ストレージノードは最初の保存操作の後にデータを削除しません）。

このようなメカニズムには、データが特定の期間保存されることを証明するアルゴリズム、保存要求の期間が正常に完了した場合の金銭的インセンティブ、および不完全な要求の抑制が含まれます。このセクションでは、それぞれのストレージとインセンティブプロトコルについて説明します。

Filecoinでは、ストレージマイナーは、ストレージリクエストを受け取る前に、ネットワークにストレージを提供する約束として、ネットワークに担保を預ける必要があります。strong>完了後、マイナーはストレージマーケットプレイスでストレージを提供し、そのサービスに価格をつけることができます。一方、ファイルコインはマイナーによるストレージ検証のために革新的なPoRepとPoStを提案しています。

Source: Filecoin

Proof of Replicated Copy (PoRep):マイナーは、データの一意のコピーを保存していることを証明する必要があります。一意のエンコーディングは、同じデータコピーの2つの保存されたトランザクションが同じディスクスペースを再利用できないことを保証します。

PoSt：ストレージマイナーは、ストレージトランザクションの有効期間中、24時間ごとにそのデータを保存する専用のストレージスペースを継続的に割り当てていることを証明する必要があります。

ストレージプロバイダーは証明を提出する見返りとしてFILを受け取り、もし約束を守れなかった場合、その担保トークンは没収される（Slash）。

しかし、時間が経つにつれて、ストレージマイナーは定期的にアルゴリズムを実行することで、保存データの所有権を一貫して証明する必要があります。しかし、このような一貫したチェックには多くの帯域幅が必要です。

Filecoinの新規性は、データが長期にわたって保存されていることを証明し、帯域幅の使用量を削減するために、マイナーたちが、前の証明の出力を現在の証明の入力として使用して、複製された証明を順次生成することです。これは、データが保存される期間を表す複数の反復にわたって実行される。

ファイルコインのようにFilecoinのように、CrustとIPFSの関係は、インセンティブレイヤーとストレージレイヤーの関係です。クラスト・ネットワークでは、ノードはネットワーク上でストレージ注文を受け付ける前に担保を預ける必要がある。ノードがネットワークに提供するストレージスペースの量によって、担保の最大額が決まり、そのノードがネットワーク上のブロック作成に参加できるようになります。このアルゴリズムはGuaranteed Proof of Stake (GPoS)として知られており、ネットワークに関心のあるノードだけがストレージスペースを提供できることを保証しています。

出典：Crust Wiki

ファイルコインとは異なり、クラストのストレージ価格発見メカニズムはDSMに依存しています。ストレージマーケットプレイス（DSM）にノードとユーザーが自動的に接続し、DSMがユーザーのデータを保存するノードを自動的に選択する。ストレージの価格は、ユーザーの要件（ストレージ期間、ストレージ容量、レプリケーション係数など）とネットワーク要因（輻輳など）に基づいて決定されます。

ユーザーがストレージの注文を出すと、データはネットワーク上の複数のノードに送られ、ノードがマシンのTrusted Execution Environment（TEE：信頼された実行環境）を使ってデータを分割し、断片をハッシュアウトします。TEEはクローズドなハードウェアコンポーネントであり、ハードウェアの所有者であってもアクセスできないため、ノードの所有者が独自にファイルを再構築することはできません。

ファイルがノードに保存された後、ファイルのハッシュ値を含む作業報告が、ノード上の残りのストレージとともにCrustブロックチェーンに投稿される。TEEでは、ランダムなメルクルツリーハッシュが関連するファイルフラグメントとともに取得され、復号化されて再ハッシュ化される。新しいハッシュは、期待されるハッシュと比較される。この保存された証明の実装は、Meaningful Proof of Work (MPoW: 意味のある作業証明)と呼ばれています。

GPoSは、ストレージリソースの観点から量を定義するPoSコンセンサスアルゴリズムです。GPoSアルゴリズムの第2層は、ノードの作業量に基づいて各ノードのステーキングクォータを計算します。GPoSアルゴリズムの第2層は、ノードの作業量に基づいて各ノードのステーキングクォータを計算することです。すなわち、ブロック報酬はノードあたりの担保の量に比例し、ノードあたりの担保はノードによって提供されるストレージの量によって制限されます。

前の2つの価格設定モデルとは対照的に、Arweaveはまったく異なる価格設定モデルを採用しています。アーウィーブでは、保存されたデータはすべて永続的であり、ストレージの価格は200年間ネットワーク上にデータを保存するためのコストに依存するという事実を中心に、非常に異なる価格設定モデルを採用しています。

Arweaveデータネットワークの基盤は、Bockweaveのブロック生成モデルに基づいている。ビットコインなどの典型的なブロックチェーンはシングルチェーン構造で、各ブロックはチェーンの前のブロックにリンクする。ブロックウィーブのメッシュ構造では、各ブロックは前のブロックに加えて、ブロックチェーンの過去の履歴からランダムな想起ブロックにリンクされる。リコールブロックは、ブロック履歴の前のブロックのハッシュ値と前のブロックの高さによって、決定論的だが予測不可能な方法で決定される。採掘者が新しいブロックを採掘または検証したい場合、採掘者はリコールブロックの情報にアクセスする必要があります。

ArweaveのPoAはRandomXハッシュアルゴリズムを使用しており、採掘者がブロックから抜け出す確率=ブロックをランダムに呼び出す確率*ハッシュを最初に見つける確率です。 マイナーはPoWメカニズムを通じて新しいブロックを生成するために正しいハッシュを見つける必要がありますが、乱数（Nounce）は前のブロックと任意のランダムなリコールブロック情報に依存します。リコールブロックのランダム性は、マイナーがより多くのブロックを保存することを促し、その結果、比較的高い計算成功率とブロック報酬が得られます。また、PoAは、ブロックがリリースされる確率を高め、より大きな報酬を得るために、マイナーが「希少なブロック」、つまり他の誰も保存していないブロックを保存するインセンティブを与えます。

出典：Arweaveイエローペーパー

1回限りの料金が、その後のデータ読み取りが無料であることを意味し、持続可能性が、ユーザーがいつでもデータにアクセスできることを意味する場合、それでは、長期的にゼロ収益でデータ読み取りサービスを喜んで提供するよう、マイナーにインセンティブを与えるにはどうすればよいでしょうか？データ読み取りサービスを提供する？

出典: Arweave Yellow Paper

BitTorrentのゲーム理論的戦略「楽観的tit-for-tatアルゴリズム」の設計では、ノードは楽観的です。アルゴリズム」の設計では、ノードは楽観的で他のノードと協力し、非協力的な行動は罰せられます。これに基づいて、Arweaveは、暗黙のインセンティブを持つノード得点システムであるWildfireを設計しました。

Arweaveネットワーク内の個々のノードは、受信したデータ量と応答の速さに基づいて各隣接ノードを採点し、ノードはより高いランクの仲間に優先的にリクエストを送信します。ノードのランクが高ければ高いほど、そのノードの信用度が高くなり、ブロックを抜ける確率が高くなり、希少なブロックを獲得できる可能性が高くなります。

ワイルドファイアは実際にはゲームであり、非常にスケーラブルなものです。ノードの「ランキング」に関するコンセンサスはなく、ランキングの作成と決定について報告する義務もありません。代わりに、ノードの「善悪」は、新しい行動の出現に対する報酬とペナルティを決定する適応メカニズムによって調整されます。

ファイルコインやクラストのように、ストレージノードは独自のルールを持たなければなりません。

ファイルコインやクラストのように、ストレージノードには独自のルールが必要です。 Siaでは、ノードはどれだけの担保を預けるかを決めなければなりません。担保はユーザーのストレージ価格に直接影響しますが、同時に低い担保を預けることは、ノードがネットワークから消えても失うものが何もないことを意味します。このような力が、ノードを担保のバランスを取る方向に向かわせるのです。

ユーザーは、ファイルコインのように機能する自動化されたストレージマーケットプレイスを通じてストレージノードに接続します：ノードはストレージ価格を設定し、ユーザーは目標価格と予想されるストレージ期間に基づいて予想価格を設定します。その後、ユーザーとノードは自動的に接続される。

Source: Crypto Exchange

これらのプロジェクトの中で、Siaのコンセンサス・プロトコルは、ストレージ契約のアップリンクという最もシンプルなアプローチを採用している。ユーザーとノードがストレージ契約に合意した後、資金は契約にロックされ、データは消去符号化を使ってフラグメントに分割され、各フラグメントは異なる暗号化キーを使って個別にハッシュ化され、各フラグメントは複数の異なるノードに複製される。Siaブロックチェーンに記録されるストレージ契約には、データのMerkle木ハッシュと同様に、契約の条件が記録される。

データが予想される保管時間だけ保管されることを保証するために、保管証明が定期的にネットワークに提出される。これらの保管証明は、元の保管ファイルのランダムに選択された部分と、ブロックチェーンに記録されたファイルのメルクルツリーからのハッシュのリストに基づいて作成されます。ノードは一定期間にわたって提出された保管証明ごとに報酬を受け、契約が完了したときに最終的に報酬を受ける。

Siaでは、ストレージ契約は最長90日間続く。Skynetは、FilecoinsのWeb3.StorageやNFT.Storageプラットフォームと同様に、Siaの上位にある別のレイヤーで、Skynet独自のクライアントソフトウェアのインスタンスがユーザーに代わって契約更新を行うことで、このプロセスを自動化します。を自動化します。これは回避策ではありますが、Siaのプロトコルレベルのソリューションではありません。

Storjの分散ストレージネットワークには、ゾーンはありません。中央集権型のストレージネットワークには、ブロックチェーンやブロックチェーンのような構造はありません。ブロックチェーンがないということは、ネットワークの状態についてネットワーク全体のコンセンサスがないということでもある。その代わり、データ保存場所の追跡はサテライトノードが行い、データ保存はストレージノードが行う。サテライトノードはどのストレージノードを使用してデータを保存するかを決めることができ、ストレージノードはどのサテライトノードから保存要求を受け入れるかを決めることができる。

ストレージノード間のデータロケーションの追跡を処理することに加え、サテライトはストレージノードでのストレージと帯域幅の使用に対する課金と支払いも担当する。この配置では、ストレージノードは独自の価格を設定し、サテライトはユーザーがその価格を支払う意思がある限り、それらを相互に接続します。

Source: Storj GitHub

ユーザーがStorjにデータを保存したい場合、ユーザーは接続するサテライトノードを選択し、特定のストレージ要件を共有する必要があります。次にサテライトノードはストレージ要件を満たすストレージノードを選び、ストレージノードをユーザーに接続する。その後、ユーザーはサテライトに料金を支払いながら、ストレージ・ノードに直接ファイルを転送する。そしてサテライトは、保存したファイルと使用した帯域幅に対して、ストレージノードに毎月支払いを行う。

この種のテクノロジー・ソリューションは、実際には非常に中央集権的であり、サテライト・ノードの開発は完全にプロジェクトによって定義されている。中央集権的なアーキテクチャはStorjにもパフォーマンスと効率性をもたらすが、冒頭で述べたように、分散型ストレージは必ずしも分散化とイコールではない。EtherでリリースされたStorjのERC-20トークン「Storj」は、スマートコントラクトの機能を利用せず、基本的に様々な支払い方法を提供するだけだ。

これには、アマゾンのS3サービスを直接ベンチマークする企業向けストレージサービスに重点を置くStorjのビジネスモデルや、アマゾンのストレージに匹敵する、あるいはそれ以上のパフォーマンス指標を企業に提供したいと考えるマイクロソフト・アジュールとの提携が大きく関係している。このサービスはアマゾンのS3サービスと直接競合する。未知のパフォーマンスデータの場合、そのストレージのコストは確かにアマゾンよりもはるかに費用対効果が高く、ある程度、分散型ストレージのビジネスモデルが通じることを示すことができる。

技術的経路の選択も、トークン・モデルの設計にある程度影響を与える。4つの主要な分散型ストレージネットワークは、それぞれ独自の経済モデルを持っています。

Filecoin、Crust、Siaはすべて、Stake for Stockを使用しています。Filecoin、Crust、Siaの3社はすべて、SFA（Stake for Access）トークンモデルを採用している。このモデルでは、ストレージプロバイダーはストレージトランザクションを受け入れるために、ネットワークのネイティブアセットをロックしなければならない。ロックされる量は、ストレージ・プロバイダが保存できるデータ量に比例する。このため、ストレージ・プロバイダはより多くのデータを保存するにつれて担保を増やさなければならず、ネットワークのネイティブ・アセットに対する需要が高まるという状況が生まれる。理論的には、ネットワークに保存されるデータ量が増えるにつれて、資産の価格は上昇するはずです。

一方、Arweaveはユニークな寄付トークン・モデルを利用しており、トランザクションごとの1回限りの保管料のかなりの部分が寄付プールに追加される。寄付プール内のトークンは、時間の経過とともに、貯蓄された購買力という形で利子を蓄積していく。時間の経過とともに、寄付はネットワーク上のデータ永続性を確保するためにマイナーに割り当てられる。この寄付モデルは効果的にトークンを長期的に固定します。Arweave上のストレージに対する需要が増加すると、より多くのトークンが流通から削除されます。

Storjのトークン・モデルは、他の3つのネットワークと比べて最もシンプルだ。そのトークン$STORJは、他のすべてのネットワークの場合と同様に、エンドユーザーとストレージプロバイダの両方にとって、ネットワーク上のストレージサービスの支払い手段として使用されます。したがって、$STORJの価格は$STORJサービスに対する需要の直接的な関数である。

あるストレージネットワークが他のものより客観的に優れているとは言い難い。1つだけです。分散型ストレージ・ネットワークを設計する場合、唯一のベスト・ソリューションはありません。ネットワークの目的と解決しようとしている問題によって、技術的な設計、トークンの経済性、コミュニティの構築などのトレードオフを行わなければならない。

Filecoinは主に企業やアプリケーション開発を対象としており、コールドストレージソリューションを提供しています。コールドストレージソリューションを提供しています。その競争力のある価格設定とアクセシビリティは、大量のアーカイブデータのための費用対効果の高いストレージを求めるWeb2エンティティにとって魅力的な選択肢となっています。

Crustは過剰な冗長性と高速検索を保証するため、トラフィックの多いdAppや人気のあるNFTデータの効率的な検索に適しています。しかし、永続的な冗長性の欠如は、永続的なストレージを提供する能力に深刻な影響を与えます。

Arweaveは永続的ストレージというコンセプトで他の分散ストレージネットワークと一線を画しており、ブロックチェーンの状態データやNFTなどのWeb3データの保存に特に人気があります。他のネットワークは主にホットストレージやコールドストレージに最適化されている。

Siaはホットストレージ市場をターゲットにしており、高速な検索時間を備えた完全分散型のプライベートストレージソリューションを探している開発者に主眼を置いている。現在のところAWS S3とのネイティブな互換性はないが、Filebaseのようなアクセス層がそれを提供している。

Storjはより包括的であるように見えるが、分散化をいくらか犠牲にしている。StorjはAWSユーザーの参入障壁を大幅に下げ、企業のホットストレージ最適化の主要ターゲット層に対応している。AmazonS3互換のクラウドストレージを提供する。

エコシステムの構築という点では、主に次の2つのタイプが考えられます。1つ目は、ネットワークとエコシステムの機能性を高めることを目的とした、ストレージネットワーク上に構築された上位層のDapps、2つ目は、Opensea、AAVEなどの既存の分散型アプリやプロトコルが、さらに分散型になるために特定のストレージネットワークとの統合を選択することです。

このセクションでは、SiaとStorjはエコシステムという点では際立っていないため、Filecoin、Arweave、Crustに焦点を当てます。

Source: Filecoin

Filecoinによって実証されたエコシステムには、上記の最初のカテゴリーに分類されるプロジェクトがすでに115あり、そのすべてがFilecoinの基本的なアーキテクチャに完全に基づいています。Filecoinエコシステムにおけるもう1つの重要なマイルストーンは、Filecoin仮想マシン（FVM）で、これはEther仮想マシン（EVM）と同様、スマートコントラクトにおけるコードの展開と実行に必要な環境を提供します。

Source: Filecoin

FVMによって、ファイルコイン・ネットワークは既存のストレージ・ネットワーク上でスマート・コントラクトを実行する能力を獲得しました。ユーザーの保存データをプログラミングする代わりに、FVMの開発者は、スマートコントラクト（非信頼の方法）を介して、そのデータがネットワーク上に保存されると、そのデータがどのように自動的または条件付きで動作するかを定義します。

• Filecoin上に保存されたデータに基づく分散型計算（計算が実行されるのは、データが保存されている場所のみです。

  
  

• クラウドファンディングによるデータセット保存プログラム - 犯罪や温暖化に関するデータなど、社会的に重要なデータの保存に誰でも資金を提供できる

• Smart Storage Marketplaces - 例えば、異なる時間帯、レプリケーション階層、特定の地域内のアクセス可能性に基づいて、ストレージ料金を動的に調整する

  
  

数百年のストレージと永続的なホスティング - 世代を超えて利用できるようにデータを保存するなど




• データDAOまたはトークン化されたデータセット - 例えば、データの価値をトークンとしてモデル化し、その上で実行される計算をオーケストレーションしトランザクションするためにDAOを形成する

  
  

• ローカルに保存されたNFT-NFTを追跡する登録レコードとNFTコンテンツを同居させるなど

  
  

• 時間ロックされたデータ検索-企業によって公開された後にのみレコードのロックを解除するなど。関連するデータセット

  
  

• Collateralisation (例えば、特定のユーザーからのFIL+トランザクションのオファーを受け入れる、または定義された時間のウィンドウで容量を追加するなど、ストレージプロバイダーに定義された目的の融資を行う)

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ソース：Filecoin

同時に、FVM VMの中核はWebassembly（WASM）に基づいています。この選択により、開発者はWASMにコンパイルする任意のプログラミング言語でネイティブの上位層アプリケーションを書くことができます。この機能により、Web3の開発者は、既存の知識を使用し、特定の言語に関連する学習曲線を回避することができるため、より簡単に始めることができます。

開発者は、ソースコードにほとんど変更を加えることなく、既存のイーサネットのスマートコントラクトを移植することもできます。イーサネット・ネットワークの監査済みで実戦テスト済みのスマート・コントラクトを再利用できるため、開発者は開発コストと時間を節約でき、ユーザーは最小限のリスクでその実用性を享受できます。

また、Filecoinも注目に値します。Plusは、大規模で貴重なデータセットを割引価格で保存するためにユーザーを補助するように設計されたプログラムです。ネットワークにデータをアップロードしたい顧客は、公証人と呼ばれるコミュニティメンバーの選抜グループに申請することができ、公証人はDataCaps（データクォータ）と呼ばれるリソースを審査し、顧客に割り当てる。顧客はDataCapsを使って、ストレージ・プロバイダーとの取引を補助することができる。

ファイルコイン・プラス・プログラムは多くの利点をもたらし、ファイルコイン・ネットワークをよりアクティブにし、貴重なデータの保存はブロックの需要を生み出し続けます。2022年にファイルコイン・プラスが開始されると、18倍のデータが保存されることになります。

クラストのエコシステム構築の努力は、ファイルコインやアルウィーブの努力と比較して好意的だ。クラストはFilecoinやArweaveとは異なるエコシステム構築への道を歩んでいる。Crustは、サードパーティの開発者にCrust上で独自のエコシステム・アプリケーションを構築するよう奨励するのではなく、既存のWeb3アプリケーションと直接連携してサービスを提供することを好んでいる。その主な理由は、CrustがPolkadot上に構築されており、EtherとCosmosのエコシステムはCrustプロジェクトチームによって初期に検討されたオプションであったが、彼らのテクノロジーパスと十分な互換性がなかったためである。Crustは、高度にカスタマイズ可能な開発スペース、オンチェーンアップグレード、オンチェーンガバナンスを提供するPolkadotのSubstrateフレームワークを好んでいる。

出典：クラスト・ネットワーク

クラストは開発者サポートに優れています。Crust Developer Toolkitが導入され、js SDK、Github Actions、Shell Scripts、IPFS Scanが含まれ、さまざまなWeb3プロジェクトの統合の好みを満たすことができる。現在、この開発キットは、Uniswap、AAVE、Polkadot Apps、Liquity、XX Messenger、RMRKなど、さまざまなWeb3プロジェクトに統合されています。

公式ウェブサイトによると、現在、150以上のプロジェクトがCrust Networkと統合されています。公式サイトによると、現在150以上のプロジェクトがCrust Network統合と統合されています。これらのアプリケーションの大部分（34％以上）はDeFiプロジェクトです。これは、DeFiプロジェクトがデータ検索に高いパフォーマンスを要求することが多いためです。

前述したように、クラスト・ネットワークでは、データは少なくとも20ノード、多くの場合は100ノード以上に複製されます。このため、初期の帯域幅は大きくなるが、複数のノードから同時にデータを取得できるため、ファイル検索が高速化され、障害やノードがネットワークから離脱した場合に強力な冗長性が得られる。クラスト・ネットワークは、他のチェーンのようにデータの補充や修復のメカニズムを持たないため、このような高レベルの冗長性に依存している。このような分散型ストレージ・ネットワークの中では、クラスト・ネットワークが最も若い。

Source: Arweave, the latest ecosystem landscape

Arweaveもまた、上記のように強固なエコシステムを持っています。ここにハイライトされているのは、Arweaveのみをベースとした約30のアプリです。Filecoinの115のアプリほど多くはありませんが、これらのアプリは依然として基本的なユーザーニーズを満たし、インフラ、取引所、ソーシャル、NFTなど幅広い分野をカバーしています。

特に注目すべきは、Arweave上に構築された分散型データベースで、主にブロック組織をデータストレージに利用する一方、ユーザー側でオフチェーン計算を行う。その結果、Arweaveの使用コストはチェーン上に保存されるデータ量によってのみ決定されます。

ストレージベースのコンセンサスパラダイム（SCP）として知られる、このチェーンからの計算の分離は、ブロックチェーンのスケーラビリティの課題を解決します。

SCPの実装に成功したことで、Arweave上で数多くのデータベースを開発する道が開かれました。

• WeaveDB:Arweave上のスマートコントラクトとして構築されたキーバリューデータベース。

• HollowDB:Arweave上のスマートコントラクトとして構築されたキーバリューデータベースで、データの検証可能性のためにホワイトリストアドレスとZKプルーフを使用します。ZK証明はデータの検証可能性を保証するためにも使用されます。

  
  

• Kwil：P2Pノードの独自のネットワークを実行するSQLデータベースだが、ストレージ層としてArweaveを使用する。アクセス制御ロジックには公開鍵と秘密鍵のペアを使用し、データ検証には独自のコンセンサスメカニズムを使用する。

  
  

• Glacier:ZK-Rollupとして設計されたNoSQLデータベースで、データ可用性レイヤーとしてArweaveを使用しています。アクセス制御ロジックには公開鍵と秘密鍵のペアを使用し、データの検証可能性にはZKプルーフを使用する。

  
  

分散型ストレージの成長は、いくつかの核となる要因に左右される。これらの要因は、その特徴に基づいて、一般的な市場の見通し、技術、国民の意識の3つに大別することができる。これらの要因は相互に関連し補完し合っており、さらに微妙なサブカテゴリーに分けることができる。以降の段落では、各要因のより詳細な内訳を説明する。

インターネットが現代の生活に浸透するにつれ、クラウドストレージサービスはほぼすべての人にとって不可欠なものとなっています。世界のクラウドストレージ市場は2022年に786億ドルという驚異的な規模に達し、その成長軌道は衰える気配を見せません。その成長軌道はとどまるところを知らない。ある市場調査によると、2027年までに、この業界の評価額は1837億5000万ドルに達する可能性があるとのことです。

一方、IDCは、クラウドストレージ市場の価値が2029年までに3760億ドルになると予測しています。データストレージに対する需要の高まりは、2025年までに世界のデータ領域が175ゼタイトに拡大するというIDCの予測によってさらに示されています。このような有望な見通しがあることから、分散型ストレージは、Web2の代替品として、市場全体の成長の恩恵を受け、上昇軌道に乗ると結論づけることができます。

Web3の重要なインフラの1つとして、分散型ストレージの成長は、暗号通貨市場全体の拡大と本質的に関連しています。ストレージ需要の急増を考慮せずとも、デジタル資産の採用が増え続ければ、分散型ストレージの市場規模は着実に拡大する可能性が高い。分散型インフラなくして真の分散化は実現できない。暗号通貨の普及が進むことは、分散化の重要性に対する一般の理解が深まり、分散型ストレージの利用が促進されることを示唆しているのかもしれません。

データの価値はしばしば、それが提供する分析的な意味合いに反映される。BacalhauやShaleのようなプロジェクトはこの課題に取り組み、Filecoinに力を注いでいる。その他の注目すべきプロジェクトには、FluenceやSpace and Timeがあり、それぞれAIクエリシステムや計算マーケットプレイスを開発している。

計算ベースの製品が盛んになるにつれ、計算リソースに対する需要も高まるだろう。

この需要は、追加の計算能力を必要とするユーザー向けのピアツーピアGPUコンピュートネットワークである$RNDRの価格推移から垣間見ることができる。RNDRの年初来パフォーマンスは驚異的な500％増で、投資家の需要増への期待を反映している。これらの産業が成熟し、エコシステムがより包括的になるにつれて、分散型ストレージの採用は、ユーザーがそれに群がるにつれて劇的に増加するでしょう。

分散型物理インフラネットワーク（DePINs）は、現実世界のデジタルインフラをWeb3のエコシステムに統合するブロックチェーンベースのネットワークです。DePINsの主要分野には、ストレージ、コンピュート、コンテンツ配信ネットワーク（CDN）、仮想プライベートネットワーク（VPN）などがあります。これらの変革的なネットワークは、暗号経済的なインセンティブとブロックチェーン技術を採用することで、効率性と拡張性を高めようとしています。

DePINの強みは、好循環を生み出す可能性にあります。DePINの強みは、好循環を生み出す可能性にある。第一に、このプロトコルは参加者にインセンティブを与えるよう設計されたトークンエコノミーを採用しており、多くの場合、実際のアプリケーションやネットワーク利用を強化するトークンを通じて、参加者にインセンティブを与えます。この経済モデルが確立されると、トークン価格の高騰とプロトコルの利用が急速に注目を集め、ユーザーと資本の流入が促進される。この資本プールとユーザーベースの拡大は、より多くのエコロジービルダーと開発者を業界に引き付け、サイクルを永続させる。DePINの中核であるストレージもまた、DePINの拡大の主な受益者のひとつとなるだろう。

AIの急速な発展は、暗号エコシステムの成長を触媒し、あらゆる分野の開発を加速させると予想されます。エコシステムの成長を触媒し、デジタル資産のあらゆる分野での発展を加速させることが期待されます。AIは、ストレージ需要を刺激し、分散型物理インフラネットワーク（DePIN）の重要性を高めるという2つの主な方法で、分散型ストレージのインセンティブを生み出します。

ジェネレーティブAIベースの製品の数が指数関数的に増加するにつれ、それらが生成するデータも増加しています。このデータの急増がストレージ・ソリューションの需要を煽り、分散型ストレージ市場の成長を促進しています。

ジェネレーティブAIは大きな成長を遂げたが、今後もその勢いは衰えることはないだろう。EnterpriseAppsTodayによると、ジェネレーティブAIは2025年までに全世界で生成されるデータの10％を占めるようになるという。さらにCAGRは、ジェネレーティブAIが年平均成長率36.10％で成長し、2032年までに1886億2000万ドルに達すると予想しており、その計り知れない可能性を示しています。

この1年で、ジェネレーティブAIの人気は大幅に高まり、Google Trendsが過去1年間で大幅に増加したことが、Google TrendやYouTube検索で明らかになっている。この成長は、分散型ストレージソリューションの需要に対するAIの好影響をさらに浮き彫りにしています。

AI技術に必要なストレージとコンピューティングリソースの急増は、DePINの価値を強調しています。ウェブ2.0インフラ市場が中央組織によってコントロールされた独占企業によって支配されている中、DePINはコスト効率の良いインフラとサービスを求めるユーザーにとって魅力的な選択肢となります。リソースへのアクセスを民主化することで、DePINは大幅に低いコストを提供し、それによって普及が進む。AIが上昇を続ける中、その需要はDePINの成長をさらに促進するだろう。ひいては、分散型ストレージ産業の拡大にも貢献する。

ファイルコインバーチャルマシン（FVM)はFilecoin自体の可能性を引き出しただけでなく、分散型ストレージ市場全体に革命をもたらしました。Filecoinは市場で大きなシェアを持つ最大の分散型ストレージ・プロバイダであるため、その成長は基本的に業界全体の拡大と並行しています。FVMの登場により、Filecoinはデータ・ストレージ・ネットワークから完全な分散型データ経済へと変貌を遂げました。FVMの登場により、ファイルコインはデータ・ストレージ・ネットワークから完全に分散化されたデータ経済へと変貌を遂げました。永続的なストレージを可能にするだけでなく、FVMはDeFiをエコシステムに統合し、それによってさらなる収益機会を生み出し、より多くのユーザーベースと資本フローを業界に引き寄せます。

FVMのローンチから100日後の6月22日の時点で、ファイルコインのネットワークはピークに達していました。FVMが稼動してから100日後の6月22日現在、1,100以上のユニークなdApp対応スマートコントラクトがファイルコインネットワークにデプロイされています。さらに、これらのFVMを搭載したdAppとのやり取りを開始するウォレットが8万以上作成されています。

FVMエコシステム内のプロトコルは現在、すべてDeFiに関連しており、$FILの実用性を高めています。

FVMエコシステム内のプロトコルは現在、すべてDeFiに関連しており、$FILの有用性を高めています。

さらに、他のストレージネットワークもFVMのような仮想マシンメカニズムを導入し、エコロジーブームを巻き起こすと予想しています。たとえば、Crust Networkは7月17日に正式にEVMストレージを開始し、Crustメインネット、Polkadot、EVMコントラクトを組み合わせて、あらゆるEVMパブリックチェーンにシームレスにストレージを提供する新しいCrustプロトコルを構築しました。

ゲームであれソーシャルアプリであれ、EVMパブリックチェーンに耐性のある分散型データベースサービスを必要とします。分散型データベース・サービスは、検閲に耐え、高速な読み書きを可能にします。分散型データベースは、現在のWeb3アプリケーションを強化し、さまざまなドメインにおける新しいアプリケーションやエクスペリエンスの開発をサポートすることができます。

• Decentralised Social - 大量のソーシャルデータを分散型データベースに保存することで、ユーザーは自分のデータをよりコントロールしやすくなります。プラットフォーム間の移行が可能になり、コンテンツの収益化の機会を解き放つことができます。

  
  

• ゲーム- プレイヤーデータ、ゲーム内アセット、ユーザー設定、その他のゲーム関連情報の管理と保存は、ブロックチェーンベースのゲームの重要な側面です。分散型データベースは、このデータが他のアプリやゲームによってシームレスに交換・結合できることを保証します。GameFiの領域で現在ホットなトピックはフルチェーンゲーミングで、これは静的リソースストレージ、ゲームロジック計算、アセット管理を含むすべてのコアモジュールをブロックチェーンに展開することを意味する。高速の読み取りと書き込み機能を備えた分散型データベースは、このビジョンを実現するために不可欠なインフラです。

ゲームとソーシャルアプリは、最も多くの人が利用している業界です。アプリはインターネット上で最もユーザーが多く、今年2月に爆発的にヒットしたDemusのようなキラーアプリを生み出す可能性が最も高い業界です。また、Web3のゲームやソーシャルアプリの爆発的な普及も、分散型データベースに対する大きな需要を生み出すと信じています。

市場の展望と技術に加えて、社会的認知が分散型ストレージ市場の成長の主な原動力となっています。分散型ストレージ市場の成長を牽引する重要な要素。集中型ストレージと分散型ストレージを比較すると、後者の数多くの利点が明らかに浮き彫りになります。

しかし、より多くのユーザーを惹きつけられるかどうかは、より多くの人々がこれらの利点を認識するかどうかにかかっている。これは長いプロセスになる可能性があり、業界全体で協調して取り組む必要があります。

コンテンツ出力からブランド露出マーケティングに至るまで、業界のプレーヤーは、分散型ストレージがいかにクラウドストレージの分野に革命を起こしているかを伝える努力をしなければなりません。この努力は他の成長要因を補完し、市場の拡大とテクノロジーの進化の影響を増幅させます。

全体として、分散型ストレージは技術的に困難なインフラ産業であり、投資サイクルは長いが、大きな成長の可能性を秘めている。

投資サイクルが長いのは、分散型テクノロジーの反復サイクルが本質的に長いことと、プロジェクト開発者が分散化と効率性の微妙なバランスを見つける必要があることが主な原因です。データのプライバシーと所有権を確保しながら、効率的で可用性の高いデータ保存・検索サービスを提供するには、間違いなく広範な調査が必要になる。IPFSでさえ、しばしば不安定なアクセスを経験しますし、Storjのような他のプロジェクトは十分に分散化されていません。

この市場の潜在的な成長も大いに期待されています。2012年だけで、AWS S3は1兆個のオブジェクトを保存しました。オブジェクトが10MBから100MBであることを考えると、AWS S3だけで10,000から100,000ペタバイトのストレージを使用したことになる。

メッサリ氏によると、最大のプロバイダーであるファイルコインのストレージ利用率は、2022年末までにわずか3%程度になるという。つまり、Filecoin上の約600ペタバイトのストレージスペースしか活発に利用されていないということだ。分散型ストレージ市場には、まだまだ成長の余地があることは明らかだ。

また、AIデピンの台頭により、いくつかの主要な成長ドライバーが市場の拡大に拍車をかけるため、分散型ストレージの将来については明るい見通しを維持しています。

参考文献

[1]The Essential Guide to Decentralised Storage

[2]Decentralised Databases: The Missing Piece of Web3

[3]Crust Wiki

[3]Crust Wiki<

[4]Arweave: A Protocol for Economically Sustainable Information Permanence

[5]Filecoin からのブログ

[6]The Most Complete Analysis of Decentralised Storage Technologies