2024年10月17日、ブロックチェーンアプリケーションや自律エージェント向けの分散型ストレージプロトコルであるWalrusは、パブリックテストネットの開始をX（旧Twitter）で発表しました。Walrusはすでに開発者向けのプレビューをリリースし、フィードバックを集めています。プロトコルの主な利点には、コスト効率の高いBlobストレージ、高い可用性、堅牢性があります。

ウォルラスはすでに使用されており、有名なブロックチェーンメディアの「Decrypt」がニュース記事、動画、画像をプラットフォーム上に保存し、暗号化されたメディア企業向けの改ざん防止コンテンツを作成しています。これにより、出版社と読者間の信頼関係が築かれます。この記事では、ウォルラスの技術アーキテクチャ、運用、およびWALトークンのトークノミクスについて詳細な概要を提供します。

ソース：x

ワルラスプロジェクト概要

Walrusは、Suiブロックチェーン上の分散型ストレージソリューションであり、Suiの開発チームであるMysten Labsが率いています。このチームの中核メンバーは以前、Facebookの現在は廃止されたブロックチェーンプロジェクトLibra（後にDiemに改名され、Silvergateに売却された）で働いていました。Walrusは、Libraプロジェクトから発展した新しいプログラミング言語「Move」を利用しています。

IPFSに基づく一般的なストレージプロジェクトとは異なり、Walrusは大規模なデータファイルの処理に焦点を当てています。ビデオ、画像、PDFなどの生データおよびメディアファイルを格納および配信するために設計されています。Walrusはこれらの大きなファイルまたはブロブを高速かつ効率的に格納し、柔軟性、スケーラビリティ、およびプログラム可能性を提供します。ビザンチン障害でも、プロトコルは高い可用性と信頼性を確保します。

開発チーム：Mysten Labs

Mysten Labs は、分散システム、プログラミング言語、暗号化の分野でのトップエキスパートからなるチームで構成されています。その創設者は、Meta の Novi Research のシニアエグゼクティブおよび Diem ブロックチェーンと Move プログラミング言語の主要アーキテクトです。Mysten Labs のミッションは、web3 のインフラストラクチャを構築することです。

ソース：メディウム

資金情報

Mysten Labsは2021年に設立され、2年間で驚異的な成長を遂げました。シリーズAの資金調達で3600万ドルを調達し、それに続くシリーズBで3億ドルを調達しました。このプロジェクトは、シリコンバレーベンチャーキャピタル企業のAndreessen Horowitz（a16z）から大きな関心を集めています。

他の投資家には、Binance Labs、Coinbase Ventures、およびFTX Venturesも含まれており、20以上の機関がMysten Labsの金融基盤を支援しています。

ソース: icodrop

分散型ストレージプロトコルの主要なタイプ

現在、分散ストレージプロトコルは、完全複製システムとリード・ソロモン（RS）符号化システムの2つの主要なタイプに分類されます。

タイプ1：完全複製システム

FilecoinやArweaveのような完全複製システムは、簡単なアクセスと移行を提供しますが、高いストレージコストや潜在的なシビル攻撃といったセキュリティリスクに直面します。たとえば、高いセキュリティを実現するには、ストレージ容量の25倍が必要になる場合もあります。この方法は許可なしの環境を保証していますが、信頼性は選択されたストレージノードの堅牢性に大きく依存します。

タイプ2：RS符号化システム

対照的に、RSコーディング（特定のタイプの消去コーディング）は、レプリケーション要件を大幅に削減し、セキュリティを向上させることができます。 RSコーディングは、ファイルをより小さなデータシャードに分割し、各シャードが元のファイルの一部を表しています。元のファイルを再構築するために、元のファイルを超える合計サイズのシャードの任意の組み合わせを使用できます。最大で三分の一のノードが悪意を持つ場合でも、RSコーディングはストレージオーバーヘッドをわずか3倍にするだけで十分なセキュリティを維持できます。

ただし、RSコード化されたシステムには、高い計算コストとスケーラビリティの制限などの課題があります。これらのシステムは、総データサイズとシャードの数が比較的小さい場合にのみ実用的です。さらに、ストレージノードがオフラインになり、置き換えが必要な場合、システムはすべての既存ノードがシャードを置き換えノードに送信する必要があり、著しいネットワーク転送オーバーヘッドが発生します。

使用されているプロトコルに関係なく、分散型ストレージシステムはデータの保持とノードの調整の課題に直面し、拡張性を制限します。これらの問題に対処するために、多くのシステムはストレージプロトコルを実装し、取引や暗号通貨の操作を処理するためにカスタムブロックチェーンを開発して全体的な効率性と機能性を向上させています。

ソース：Messari

ウォールラスはどのように機能しますか？

前述のように、Walrusは大規模なマルチメディアファイルを特に保存するために設計されています。これにより、2つの分散型ストレージの長所を組み合わせて、新しいプログラミング言語（Move）+ 新しいエンコーディングアルゴリズム（Red Stuff）+ SUIブロックチェーンという独自の第三のblobベースの分散型ストレージソリューションが作成されます。

これにより、ワルラスは数百のストレージノード（プロバイダ）にスケーリングし、最小限のストレージオーバーヘッドで高い柔軟性を実現できます。システムは完全に専用のブロックチェーンプロトコルを構築する必要はありません。代わりに、既存のSUIブロックチェーンを制御プレーンとして利用して、以下を管理します。

• ストレージノードのライフサイクル管理
• バイナリ ラージ オブジェクト (Binary Large Objects) のライフサイクル管理
• 経済的およびインセンティブメカニズム

この手法により、ウォルラスはブロックチェーンをゼロから開発することなくSUIブロックチェーンの機能を利用できるようになります。これにより、ウォルラスの設計と実装が簡素化されると同時に、分散型ストレージのための主要な機能が提供されます。

ソース：ウォルラスホワイトペーパー

基盤アーキテクチャ

Walrusのアーキテクチャは、ノードの障害や悪意のある活動の場合でも、コンテンツがアクセス可能であることを保証します。Walrusは、高速線形ファウンテンコード（消去符号化）に基づく高度な誤り訂正技術を利用し、ビザンチン障害への耐性を向上させ、動的に変化するストレージノードをサポートします。Walrusは、Suiスマートコントラクトを使用してストレージノードとブロブの検証を管理することで、そのコア機能を簡素化しています。

Walrusでは、クライアントがデータフローを調整し、データはパブリッシャーによってエンコードされ、安全に保存されます。メタデータと可用性の証明は、Suiブロックチェーンに保存され、Move言語を利用して合成性とセキュリティを提供します。また、ストレージ容量もトークン化されるため、Suiベースのアプリケーションとの統合が可能です。さらに、WalrusはSolanaやEthereumなどの他のブロックチェーンもサポートしています。データアクセスは、ストレージノードから情報を収集するアグリゲータを通じて容易に行われ、CDNやキャッシングシステムを介して配信されます。

コアコンポーネント

Blob（バイナリ大型オブジェクト）

blobは、ファイル（生データ）に相当する不変オブジェクトを表します。blobストレージソリューションは、主に画像、ドキュメント、ビデオなどの大量の非構造化データを対象としたクラウドストレージのために設計されています。このデータは通常バイナリ形式で保存され、特定のファイル形式に従う必要はありません。

新しいエンコーディングアルゴリズム：Red Stuff

Walrusの中心にあるのはRed Stuffで、これはファウンテンコードに基づく新しい2次元符号化アルゴリズムを導入しています。RS（Reed-Solomon）符号化とは異なり、ファウンテンコードは主にXOR（排他的論理和）演算に依存しており、数学的複雑さを単純化しています。以下は、ファウンテンコードとXORの概要です:

XOR（排他的なOR）は、2つの否定的な要素が肯定的になるという概念に似た論理演算子です。これは2つのオペランドに適用される論理分析の一種です。通常の論理ORとは異なり、XORは両方の値が同じ場合にはfalseを返し、値が異なる場合にはtrueを返します。

符号理論において、フェアリーコードはグラフベースの線形符号化技術に基づいたイレイジャーコードの一種です。パケットの欠落を減らすことで、誤り訂正性能をさらに向上させます。フェアリーコードの主な2つのタイプは、LTコードとラプターコードです。

単純に言えば、イレイジャーコーディングは、K個のソースデータブロックを取り、n個のエンコードされたデータブロックにエンコードすることを意味し、ここで n > K です。送信中、データが失われた場合、残りのデータブロック（K’受信データと呼ばれる）を使用して（再構築されたデータとして）、K’ ≥ Kの条件が満たされている限り、元のデータを再構築することができます。これにより、どのブロックが失われたかに関係なく、元のデータを回復できます。下の図に対応します。

ソース：researchgate

ストレージと検索：Blobの読み書きをサポート

Walrusは、blobの書き込みと読み取りの両方をサポートしています。また、誰でもblobが保存されており、後で取得できることを証明することができます。

Walrusのblob書き込みプロセスは、ブロックチェーン技術を分散ストレージと統合しています。ライターはRed Stuffアルゴリズムを使用してblobをエンコードし、それらをブロックチェーンに登録してストレージスペースを取得し、フラグメントをストレージノードに配布します。その後、ストレージ証明書がブロックチェーン上に公開され、blobの可用性が確認されます。このプロセスにより、ブロックチェーンを使用してメタデータを管理し、ストレージを調整しながら、分散ストレージとデータの信頼性が確保されます。

読み取りプロセス中、ユーザーはストレージノードからコミットメントとブロブのプライマリフラグメントを要求できます。十分な有効な証拠が集められると、ブロブは再構築され検証されます。Red Stuffの特性により一貫した読み取りが可能であり、通常の条件下では、ユーザーは元のブロブサイズよりわずかに多いデータをダウンロードする必要があります。システムは高需要のシナリオにインセンティブを提供し、読み取り効率を維持します。これについては「インセンティブメカニズム」セクションで詳しく説明します。また、アグリゲータとキャッシングの使用は、ブロブの再構築の頻度を減らし、全体的なパフォーマンスを向上させるのに役立ちます。

コスト効率と非同期データ整合性：Red Stuff + エラーコーディング

以前に議論されたように、分散型ストレージプロトコルの主な2つのタイプは完全複製とRSコーディングです。Walrusは、これらの方法は低オーバーヘッドと強力な保証を提供する一方で、長期的な展開には適していないと考えています。長期間にわたって実行される大規模システムでは、ストレージノードは障害、フラグメントの損失、または頻繁なノードの入れ替わりに対して脆弱です。許可されていないシステムでは、ストレージノードはインセンティブを持っていても自然に離れることがあり、データの損失を引き起こします。原因に関係なく、新しいノードのために失われたフラグメントを回復するには、膨大なデータ転送コストがかかります。

したがって、ウォルラスは、失われたデータの回復コストは、回復が必要なデータ量に比例するべきだと提案しています。さらに、ネットワーク内のノード数が増加するに従い、これらの回復コストは減少すべきです。

これを実現するために、Red Stuffは2次元のコーディング技術（XORロジックに基づく）を使用してデータをフラグメントに分割し、ストレージノードに分散させます。これにより、データの一部が失われた場合でも、データ全体をダウンロードする必要なく、より効率的なデータの回復が可能となります。

ソース:ワルラスホワイトペーパー

高度な消去符号化を活用することで、ワルラスはストレージコストを格納されたブロブの約5倍のサイズに保ちます。各ブロブのエンコードされたデータは、異なるストレージノードに分散して配置され、非同期データの整合性を確保します。このアプローチは、従来の完全複製方法よりも費用効果が高く、各ブロブを一部のストレージノードにのみ格納するプロトコルよりも高い耐障害性を提供します。

ソース：ワーラスホワイトペーパー

柔軟なアクセス

ユーザーは、Walrusをコマンドラインインターフェース（CLI）、ソフトウェア開発キット（SDK）、およびweb2 HTTPテクノロジーを介して操作できます。 Walrusは、従来のキャッシュとコンテンツ配信ネットワーク（CDN）との互換性があり、すべての操作をローカルツールを使用して実行できるようにし、分散化を最大限に活用するよう設計されています。

ウォルラスのトークノミクスとインセンティブメカニズム

セイウチの経済的な課題は、セイウチがコントロールプレーンとしてSuiブロックチェーンを使用し、ブロックチェーンの合意のセキュリティを継承しているため、通常のブロックチェーンとは異なります。セイウチは、ステークホルダーがサイクルごとに候補のストレージノードにトークンを委任するDelegated Proof-of-Stake（DPoS）メカニズムを採用しています。DPoSシステムはシビル攻撃を防ぎ、ガバナンスとステーキングのためにWALトークンを使用して、効率的なネットワーク運営を促進します。ストレージノードはネットワークに参加するためにWALトークンをステークしなければなりません。DPoSネットワークは、ノードが参加したり離れたり、賭けを調整したり、協力しなかったりしても、データを回復できるようにします。ガバナンスはまた、良い行動を促進するために罰則を決定します。

ただし、ネットワークが分散化されているため、ノードの入れ替わりは時間の経過とともに「共有地の悲劇」を引き起こす可能性があります。そのため、長期的なコミットメントを確保することは、ウォールラスシステムにとって重要な課題です。

これに対処するために、Walrus は、競争力のある価格設定、効率的なリソース割り当て、および最小限の敵対的行動を確保するための経済的およびインセンティブ システムを設計しました。ステーキングベースの経済モデルを導入し、報酬とペナルティを使用してインセンティブを調整し、長期的なコミットメントを実施します。このシステムには、ストレージ リソースと書き込み操作の価格メカニズムが含まれており、パラメーター調整のためのトークン管理モデルによって補完されています。

WALトークンのステーキングとガバナンス

セイウチのトークノミクスは、主にWALトークンを中心に展開しており、ストレージノードまたはその代表者がWALトークンをセイウチのセキュリティの基盤としてステーキングします。良い行いは報われ、悪い行いは罰せられます。セイウチのステーキングメカニズムは、ステーキングとデータシャードの割り当て、ステーキング解除プロセス、報酬とペナルティの蓄積、資産のセルフカストディに必要な調整の4つのコアコンポーネントで構成されています。この設計により、参加者に柔軟性とインセンティブを提供しながら、セキュリティと効率性を確保します。

1）委任ステーキングとデータシャードの割り当て

Walrusには委任されたステーキングレイヤーが含まれており、すべてのユーザーがネットワークセキュリティに参加できます。ノードはユーザーのステークを引き付けるために競い合い、それによってシャードの割り当て方法が決まります。ユーザーは、評判、賭けた資本、手数料率に基づいて、賭けるノードを選択します。サイクルがロックされると(図5のチェックポイント「c」など)、ステークは選択したストレージノードにコミットされ、次のサイクルの総ステークに対するノードの割合に応じてデータシャードが割り当てられます。

ストレージノードは、Walrusが最低資本要件を課さないため、コミットする資本の量を選択するか、資本をコミットしないことを選択することもできます。この柔軟な設計により、さまざまな規模と資本力のノードが参加でき、委任者は各ノードの適合性を自由に評価できます。

手数料率保護

ワルラスは手数料率に関する保護を提供します。ワルラスは、ノード（つまり、ストレージプロバイダー）に対して、各サイクルの締め切り前に手数料率を設定することを要求し、この手数料率はサイクル全体で変更されません。このメカニズムの目的は次のとおりです:

• 委任者（すなわち、ステーカー）に透明性と予測可能性を提供すること。彼らはサイクル全体で支払わなければならない手数料率を明確に知ることができます。⁠⁠
• ノードが突然手数料を大幅に引き上げるのを防ぐために、ノードが次のサイクルの手数料を引き上げることを決定した場合、委任者は新しい料率が発効する前に十分な時間を与えられます。⁠⁠

ステークされた資産の自己保管

ウォルラスはSUIと同様のセルフカストディモデルを採用しています。ユーザーが資金をステークすると、資金は直接ウォルラスシステムに転送されるのではなく、それらの資金はユーザー独自のカストディアルオブジェクトにパッケージ化されます。これによりシステムの脆弱性が低減され、ユーザーはステークされた資産に追加の機能を構築することができますが、いくつかの運用上の課題が生じる可能性があります。

ワーラスはステークされた資本を減額することができますが、資金の保管権を持っていないため、未払いのペナルティを追跡する必要があります。ユーザーがWALトークンを引き出そうとすると、ウォルラススマートコントラクトにカストディアルオブジェクトを提示してアンロックする必要があり、未払いのペナルティはステークされた金額から差し引かれます。ウォルラスはまた、ペナルティを他の参加者に分配する必要がある場合に資金繰りの課題に直面することがあります。極端なケース（例：ノードのステークが完全に削減された場合やオブジェクトが返却されない場合など）に備えて、ウォルラスは償還のために初期元本の5%を保有するリザーブファンドを保持しています。

2）シャードの移行

シャードの移行は、システムがノード間のストレージ負荷を均衡させる必要がある場合、またはノードがオフラインになったり、ノードの相対的なステークに変更があった場合にトリガーされるメカニズムです。このプロセスは、ネットワークのパフォーマンスを維持するために、異なるノード間でデータシャードを再分配します。

シャード移行には、割り当てアルゴリズム、協力的な転送パス、および回復パスの3つのフェーズがあります。

1. 割り当てアルゴリズム：各サイクルの終わりに、システムはアルゴリズムを実行し、各ノードのステークおよびその他の要因に基づいて、次のサイクルのノード間でシャードをどのように割り当てるかを決定します。注意：GEN、SUI、gateはそれぞれGEN、SUI、gateと翻訳してください。
2. 協力パス：これはシャードの転送の主要な方法です。ノードは、シャードを1つのノードから別のノードに転送するために調整します。転送が成功した場合、追加の操作は必要ありません。
3. リカバリパス:協調転送が失敗した場合(たとえば、受信ノードがすべてのデータを受信できなかったり、受信の確認に失敗した場合など)、システムはリカバリメカニズムをアクティブにします。これには、転送の失敗の原因となったノードにペナルティを課し、他のノードを回復に関与させることが含まれる場合があります。

シャードの移行メカニズムにより、ウォールラスネットワークのダイナミックなバランスとセキュリティが保証され、システムがノードの変更に適応し、潜在的な攻撃を防ぎます。

3) ストレージ書き込み操作の価格設定と支払いメカニズム

分散システムとして、ウォルラスはリソースの価値と割り当てを決定するメカニズムが必要です。このメカニズムにより、ノードは競争力のあるサービスを提供しながら、適切に報酬を受け取ることができ、経済的インセンティブを提供します。固定価格と前払いモデルは、価格の変動リスクを最小限に抑えることで、システムに安定性をもたらします。

価格メカニズム＆支払いプロセス

各エポックの開始時に、ストレージノードはストレージと書き込みの価格に投票します。システムは、66.67パーセンタイル(ステークウェイトによる)を最終価格として選択します。ユーザーは、BLOB を登録するときに書き込み料金を支払い、ストレージを購入するときにストレージ料金を支払います。これらの手数料は、エポックの終了時に関連するノードに分配され、公正な価格設定と円滑なシステム運用を保証します。

4)WALトークンガバナンス

ウォールラスのガバナンスは、システムパラメータを調整するWALトークンを通じて行われます。 シャードの回復とデータチャレンジに関連するパラメータなど、4つの主要なパラメータが調整の対象となります。 各エポックのステーキング期限前に、任意のウォールラスノードはパラメータを調整する提案を提出することができます。 ノードは提案に投票し、投票権は総ステーク（委任ステークを含む）に比例します。 提案には50％以上の承認が必要で、クオーラムを満たす必要があります。次のエポックで実装されます。

インセンティブメカニズム

ストレージの課題

Walrusシステムのストレージチャレンジメカニズムは、ストレージノードとシステムの経済的な安全性の遵守を確保します。

ストレージの課題に対するインセンティブポリシーは、次のように要約できます。 セイウチのシステムは、定期的にランダムなチャレンジを使用して、ストレージノードが保存していると主張するデータを格納しているかどうかを確認します。ノードは、選択した BLOB の証明を提供することで、これらの課題に対応する必要があります。ノードがこれらの課題で優れたパフォーマンスを発揮した場合(50%以上の肯定的な報告を受けた場合)、そのノードは責任を果たしたと見なされます。逆に、パフォーマンスの低いノードは、ステークされたトークンをスラッシングするなどのペナルティに直面します。このインセンティブメカニズムは、主にノードが誠実に行動し、ネットワークの整合性を維持することを奨励します。

リードリワード

ワルラスの主な目標は、堅牢なブロブストレージを提供することです。ストレージノードには無料かつ高速な読み取りサービスを提供することを奨励していますが、強制するものではありません。一部のストレージノードは、ワルラスをサポートするために読み取りサービスを提供する意思がありますが、ストレージのみを提供するノードも存在します。もし偶然にもすべてのノードが他のノードに読み取りサービスを提供することを期待している場合、クライアントの読み取り要求が無視されてワルラスシステムの正常な動作に影響を与える可能性があります。この問題に対処するために、ワルラスは3つの読み取りインセンティブスキームを提供しています。

1)ノードサービスモデル:ユーザーはストレージノードと有料契約を結び、データを読み取ることができます。これには、直接有料のエンドポイントやエンタープライズレベルの契約が含まれる場合があります。この方法は、キャッシュとコンテンツプロバイダーがセイウチと対話するための主要な方法になる可能性があります。

2）オンチェーンバウンティ：読み取りが失敗した場合、ユーザーはオンチェーンでバウンティを投稿することができます。ストレージノードはデータを提供することでバウンティを獲得します。この方法はSUIスマートコントラクトを介して実装されていますが、手間がかかり複雑かもしれません。

3)ライトノードサンプリング:この方法では、ライトノードを追加の参加者として導入し、レイヤー2の分散型セキュリティ保証を提供します。これにより、ライト ノードは、ベストエフォート読み取りを通じてストレージ ノードから直接シンボルをサンプリングしたり、キャッシュ経由で BLOB をダウンロードして再エンコードしたりできます。この方法は複雑ですが、より堅牢で、コミュニティ参加の道筋を提供します。

これらの計画は、ウォルラスシステムの可用性と効率を確保しつつ、その分散化された性質を維持することを目指しています。

結論

Walrusは、2Dコーディング技術と委任されたプルーフオブステークメカニズムを組み合わせた革新的な分散型データストレージシステムです。この組み合わせにより、効率的で安全、かつ費用対効果の高いデータストレージソリューションをユーザーに提供します。このシステムは、柔軟なアクセス方法と堅牢なインセンティブメカニズムにより、ネットワークの安定性と信頼性を確保しながら、効率的なデータ復旧と低コストのストレージを実現します。セイウチの巧妙な経済モデルは「コモンズの悲劇」を防ぎ、WALトークンを通じて実装された分散型ガバナンスメカニズムは、システムの自律性と持続可能性をさらに高めます。

投資の観点から見ると、Walrusは急速に発展する分散型ストレージ市場で特異な位置にあります。それは従来の中央集権型ストレージの問題を解決するだけでなく、効率とコストの面で著しい競争上の優位性を提供します。しかし、新興のプロジェクトであるため、Walrusは技術的な課題やセキュリティリスクに直面する可能性があり、その長期的な成功は実用的な適用の採用率に大きく依存しています。

全体として、Walrusはデータストレージにおけるブロックチェーン技術における重要なブレークスルーであり、長期投資家に潜在的に貴重な機会を提供します。これは、分散型ストレージの将来の方向性を示しており、データ管理とプライバシー保護に革命的な変化をもたらす可能性を秘めています。しかし、すべての新興技術投資と同様に、投資家はリスクを包括的に評価し、プロジェクトの開発軌道と市場の反応を注意深く監視して、十分な情報に基づいた投資決定を下す必要があります。