イントロダクション

ブロックチェーン技術の急速な発展に伴い、シングルチェーンブロックチェーンは拡張性と相互運用性の厳しい課題に直面しています。ユーザー増加に伴い、ETHなどの主要プラットフォームでは取引手数料が大きく上昇し、分散型アプリケーションの普及に深刻な影響を与えています。これらの問題に対処するため、開発者たちは常に創造的な解決策を模索しています。そして、Availの誕生はこの問題に対する新たな方向性を提供しています。カンクンのアップグレード後、ETHエコシステムの取引手数料が著しく低下し、同時に、モジュール化技術はブロックチェーンの発展における重要な物語となっています。上半期には、CelestiaやEigenDAなどのモジュール化ブロックチェーンがトレンドをリードし、Availも7月23日にAvail DAメインネットをリリースするなど、モジュール化分野で重要な一歩を踏み出しました。

モジュラーブロックチェーンの中核プロジェクトであるAvail、EigenDA、およびCelestiaは、サービス領域では類似していますが、インフラストラクチャ、実行モデル、およびトークンエコノミーデザインにはそれぞれ特徴があります。

チームの背景

Avail は、Polygon から発展し、2023 年に中立的な実体として独立しました。データ可用性（DA）問題が業界の焦点になる前に、Anurag Arjun は他の人たちと協力して Plasma チェーンを開発し、Ethereum の拡張性問題を解決しようとしました。このチェーンは Polygon に 190 億ドルの収益をもたらしましたが、理想的な拡張性の解決策にはなりませんでした。このプロセスで、Anurag はすべてのブロックチェーンが最終的に同じ障害に直面することに気付きました。Rollup 取引コストの約 80% は DA に関連しているため、彼はコスト効率の高い DA 層を構築することが、多くのブロックチェーンの拡張問題を解決する可能性があると考えました。

この考えは Anurag だけでなく、多くの L1 ブロックチェーンプロジェクトも DA レイヤーになろうとしており、ETH ブロックチェーンは Rollup ルートを通じて DA ソリューションを探求しており、他の L1 プロジェクトもこの領域でイノベーションを行っています。Anurag は、DA に特化した L1 ブロックチェーンが独自の利点を持つと考えています。

AnuragはMATIC中に現在のAvail共同創設者であるPrabal Banerjeeと出会いました。当時、Banerjee氏は暗号学とセキュリティ領域の博士号を取得しており、後に研究員としてチームに参加しました。2人はスケーラブルなDAレイヤーを構築することに取り組んでいます。ZK証明技術の台頭に伴い、2人は有効性の証明を組み合わせたブロックチェーン設計を行い、AnuragがPolygonで100億規模のプロトコルを構築する経験を活かし、さらにデータの可用性問題の解決策を促進しました。

シングルチェーンからモジュラーへ

出典：Avail 公式ドキュメント

底層計算リソースの競争が激化するにつれて、ETH坊の単一チェーンでの処理、決済、ソート、およびデータの可用性の問題が次第に露呈し、拡張性が制約されています。業界は単一チェーンアーキテクチャを再評価し、新しい解決策を探し始めています。

Rollups は、実行をオフチェーンに移し、モジュラーなアーキテクチャを導入することで、L1 ネットワークの混雑を効果的に緩和し、ユーザーの取引コストをドロップし、同時に取引処理能力を向上させました。このようなアーキテクチャはオンチェーンの効率を著しく向上させますが、イーサリアムの制限されたブロック空間は依然としてボトルネックであり、需要が増加するにつれてこの問題が再び発生する可能性があります。現在、Dapps はデータ転送と決済に L1 を依存しており、一方で Rollups はこれらのプロセスを処理するために L1 を利用しています。Rollups はブロック空間の使用を最適化していますが、ブロック空間は依然として非常に狭い状況です。

イーサリアムロールアップのL1トランザクションを分析したところ、DAコストがコストの90%を占めており、これはロールアップの最大の費用源でもあり、収益のほとんどがL1パブリッシングトランザクションデータの支払いに使用されていることがわかりました。

Rollupsのように、オフチェーンへの実行を移行し、Availのアーキテクチャに基づいてデータの可用性を専用レイヤーに下げることができます。Availは、開発者に柔軟で使いやすく安全なデータの可用性レイヤーを提供し、拡張性、ガバナンス、分散化の問題を解決します。

Availのモジュラ構造

Availは、データの利用可能性、集約性、および共有のセキュリティを組み合わせたモジュラーテクノロジースタックを利用して、Web3の統一を加速することを目指しています。Availは、ロールアップによってオフチェーンのトランザクションデータを公開することで、Validium（楽観的なロールアップの場合はOptimium）が形成されます。ValidiumとSovereign Rollupsは、Availが提供する低信頼性のデータの利用可能性と順序付けサービスに依存することができます。

ここでは、ValidiumsとSovereign Rollupsに対するAvailのサポートについて簡単に説明します。

1. トランザクションの送信: 既存のほとんどのロールアップと同様に、トランザクション呼び出しデータがバッチ処理され、状態ルートが Avail DA に送信され、一意のアプリケーション ID を使用してロールアップのソースが示されます。
2. データ拡張と消去符号化：Avail DAに提出されたトランザクションは、消去符号化処理を経て、ブロックがn個の元のブロックに分割され、2n個に拡張され、その中から任意のn個のブロックを選択してデータを再構築することができます。
3. コミットメントの作成: Avail DA は冗長データを取得し、各ブロックに KZG 多項式コミットメントを適用します。 これらのコミットメントは、データの整合性の暗号化証明として機能し、保存されたデータが正確で不変であることを保証します。
4. ブロック伝播：バリデータは KZG コミットメントを含むブロックを受け取り、これらのコミットメントを再生成して正確性を検証し、このブロックについてコンセンサスに達します。
5. ライト クライアント ネットワーク: ライト クライアントは DAS を利用してブロック データの整合性を検証します。 これは、各サンプリングユニットのブロックヘッダーのコミットメントと、KZG多項式開口検証によって実現されます。 これにより、KZGのコミットメント全体を再構築したり、不正の証拠に頼ったりする必要がなくなります。
6. 証明検証: ライトクライアントは、データマトリックスから生成されたユニットレベルの証明を通じて構成証明検証を実行します。

Availは詐欺証明ではなく有効性の証明を使用しているため、ライトクライアントは状態の最終決定後にデータの利用可能性と正確性を検証することができます。さらに、ライトクライアントネットワークはデータの利用可能性のサンプリングを通じて高いデータの利用可能性を確保します。より多くのライトクライアントが参加するにつれて、サンプリング能力が向上し、より大規模なブロックをサポートできるようになります。ユーザーはノートパソコンやスマートフォンでこれらのライトクライアントを実行することさえでき、ネットワークの効率をさらに向上させることができます。

出典：Avail 公式ドキュメント

技術的特徴

ライトクライアントのアプリケーションシナリオ

現在、多くのアプリケーションシーンは、仲介者がフルノードを維持し、ユーザーがこれらの仲介者を通じてブロックチェーンと間接的にやり取りすることに依存しています。データの利用可能性が保証されていないため、ライトクライアントは従来のアーキテクチャの理想的な代替手段とはなっていません。Avail はこの問題を解決することで、より多くのアプリケーションが仲介者に依存せずに直接ブロックチェーンネットワークとやり取りできるようにしています。Avail はフルノード操作をサポートしていますが、ほとんどのアプリケーションはフルノードを実行する必要はなく、少数のノードでもスムーズに動作することができます。

データ可用性サンプリング（DAS）

従来のライトクライアントに似たAvailのライトクライアントは、ブロックヘッダーデータのみをダウンロードする必要があります。さらに、ブロックデータの一部の内容をランダムに抽出してデータの可用性をサンプリングすることで、その正確性を検証します。リカバリーコードとKZG多項式コミットメントを組み合わせることで、ライトクライアントは詐欺証明に依存せずに、データの可用性をほぼ100％保証し、わずかな固定クエリのみを実行することができます。

消去コーディングとデータの可用性

消去コーディングは、データをシャーディングすることで、一部のデータが失われても他のシャーディングから元の内容を復元できます。ブロックチェーンアプリケーションでは、悪意のある行為者が一部のデータを隠そうとしても、システムは他のシャーディングからデータを復元できます。この仕組みはデータ利用可能性の信頼性を大幅に向上させ、データ改ざんを防ぐ能力をさらに強化します。

KZG コミットメント

KZGコミットメントは、Aniket Kate、Gregory M. Zaverucha、およびIan Goldbergによって2010年に提案された効率的な多項式コミットメント手法であり、最近ではゼロ知識証明の構造で広く採用されています。Availのアーキテクチャにおいて、KZGコミットメントは以下の利点を持っています:

1. 値を簡潔な方法で約束し、ブロックヘッダーに記録します；
2. ライトクライアントがデータの可用性を検証することを許可します；
3. 其暗号化バインド機能により、誤った約束の生成をほぼ不可能にし、詐欺証明の必要性を減らしています。

アベイルズのユニファイドレイヤー

Avail は、基盤となるデータ可用性 (DA) レイヤー、Nexus Unity レイヤー、および追加のセキュリティレイヤーである Fusion から始まる統合テクノロジー スタックである Avail の Unity レイヤーを構築してきました。 Availは、スケーラブルなデータ可用性レイヤーでWeb3エコシステム全体を支え、KZG多項式の約束を活用する有効性の証明を活用して、即時で信頼性の高いデータ可用性を確保し、ロールアップの成長、接続、安全性の維持、適応を可能にします。

アベイルズDA

出典：Avail 公式ドキュメント

Avail DAは、GRANDPAとBABEのコンセンサスアルゴリズムを採用した、データ可用性の最適化に特化した基盤インフラストラクチャであり、他のDAレイヤーとは異なります。この設計により、Avail DAは高いスケーラビリティを持ち、データ可用性サンプリング（DAS）および有効性の証明により、低コストで信頼性の高いデータ保護を提供します。

Avail DAのコアはトランザクションの優先順位付けと公開を可能にする一方、ユーザーはブロック全体をダウンロードする必要なく、ブロックデータの可用性を検証できます。 Avail DAのデータ無関係性はその定義機能の1つです。 EVM、WASM、およびカスタムランタイムを含むさまざまな実行環境をサポートし、さまざまなブロックチェーンアプリケーションに多機能な基盤を提供しています。

Nexusを利用できます

出典：Avail 公式ドキュメント

Avail Nexusは、ウェブ3エコシステムを統一するためのパーミッションなしフレームワークで、内部と外部のブロックチェーンを接続し、Avail DAを信頼基盤として利用し、バリデータとして機能します。Nexusには、ZKコーディネータのロールアップが含まれており、証明の集約、バリデータレイヤー、オーサライザーの選択メカニズム、スロットオークションメカニズムが統合されています。Nexusは、定期的に集約された証明をEthereumとAvail DAレイヤーに提出して検証し、クロスチェーンインタラクションの信頼性を確保します。

アベイルズフュージョン

出典：Avail 公式ドキュメント

第三の柱であるAvail Fusionは、Availエコシステムおよび全体のweb3に追加のセキュリティを提供します。その核心理念は、マクロ経済レベルでは、統一されたシステムには統一されたセキュリティが必要であるということです。Fusion Securityは、BTC、ETHなどの成熟した生態系のローカル資産を活用することで、Availコンセンサスにセキュリティを提供しています。このメカニズムは、外部トークンを使用して異なるブロックオンチェーンでコンセンサスを達成することを初めて試みました。

Avail Fusionは、2つのタイプの資産のステークをサポートしています：成熟した暗号資産と新興のRollupトークン。現在、Fusionのプロトタイプには2つのステークモジュールが含まれています：1つはAvailブロックオンチェーンで実行され、もう1つは資産変換ステークモジュールです。Avail Fusionの最初のパブリックプロトタイプはまだ開発中であることに注意してください。

Availのノードタイプ

Availのアーキテクチャは従来の単一のブロックチェーンとは異なりますが、全ノード、ライトクライアント、アーカイブノード、および検証ノードなど、さまざまなノードタイプをサポートしています。

• 全ノード：全ノードは、ブロックのダウンロードと正確性の検証を担当しますが、コンセンサスプロセスには参加しません。彼らの存在はシステムに余分な冗長性と柔軟性を提供しますが、必要なコンポーネントではありません。
• バリデーター:バリデーターは、ブロックを生成し、トランザクションにブロックが含まれているかどうかを判断し、トランザクションが注文される順序を維持することで、ネットワークがコンセンサスに達するのを助けます。
• ライトクライアント：ライトクライアントは、フルノードを実行することなく、Availのデータ可用性層（DA）と対話することができます。また、リモート対等ノードを信頼する必要もありません。これは、新しいブロックごとにデータ可用性サンプリング（DAS）を実行することで実現されます。
• RPCノード：RPCノードは、開発者や外部ユーザーがAvailネットワークとの間でリモートインタラクションを行うためのAPIを提供するゲートウェイです。

ライトクライアントは、Availネットワーク上の確認済みブロックを監視し、新しいブロックの事前に設定されたデータユニットのデータ可用性サンプリング（DAS）を実行します。検証に成功した後、システムはユーザーの信頼度レベルに基づいて、ブロック内の一定数のデータユニットの確定性を計算します。

経済モデル

トークン配布

AvailDAメインネットのリリースに伴い、チームは条件を満たすユーザーにAVAILトークンのエアドロップを行いました。総供給量は100億枚です。そのうち6%はエアドロップと公共分配に使用され、30%はエコシステムの開発に、23.88%はコミュニティと研究に、14.12%は投資家に配分され、20%はコア貢献者に配分されます。

出典：Avail 公式ドキュメント

ステーク

AVAIL トークンの用途はエコシステムのガバナンスと流動性ステークをカバーしています。公式にはまだガバナンス計画が詳細に公表されていませんが、誰もが Avail のインフラ全体で AVAIL をステークしてステーク報酬を獲得することができます。

ステーク方面では、Availはサブストレートエコシステムから継承されたノミネートプルーフオブステーク（NPoS）コンセンサスメカニズムを採用しています。ステークはNPoSで重要な役割を果たしています。AVAILトークンをステークすることで、ユーザーはネットワークのセキュリティを向上させ、対応する報酬を受け取ることができます。ステークするトークンが多ければ多いほど、ネットワークのセキュリティが向上します。なぜなら、ネットワーク攻撃に必要なトークンのコストもそれに伴い上昇するからです。

ステークの応用シーンは以下の通りです:

• Avail DA ステーク：ユーザーは AVAIL トークンをバリデータやノミネーションプールにステークして、ネットワークのセキュリティを確保し、Web3 ゲームや分散型金融プラットフォームなどさまざまなアプリケーションシナリオをサポートすることができます。ステークしたユーザーは報酬を受け取ることができます。
• Avail Nexus Staking:シーケンサーは、トランザクションの送信とソートに参加するためにAVAILトークンをステークし、パフォーマンスの良い人に報酬を与え、パフォーマンスの悪い人にペナルティを課します。
• Avail Fusion ステーク：AVAIL トークン以外にも、BTC や ETH のような他の主要な暗号化資産をステークすることができ、ネットワークのセキュリティをさらに強化することができます。ステーク参加者は対応するリターンを受け取ることができます。

注意が必要なのは、ユーザーがステークを解除したい場合、28日間のアンバインドプロセスを完了する必要があることです。この期間中、AVAILトークンは使用や転送ができません。

課題

ロールアップ競争リスク

Availの成長は、成熟したエコシステムと内部相互運用性の解決策を持つ大規模な汎用ロールアップの影響を受ける可能性があります。これにより、Avail Nexusの価値が低下する可能性がありますが、現在、特定のアプリケーションロールアップの数が急増しており、ユーザーが高度に断片化されていることから、それは起こりにくい状況です。

DAソリューションをめぐる競合

市場には、CelestiaやEigenDAなどのさまざまなDAソリューションが登場していますが、ETH坊はEIP-4844を通じて、データの公開オプションとしてのブロブを導入しました。DAレイヤー間の激しい競争とロールアップによるデータ公開コストへの感度の低下がドロップする可能性があり、その結果、ロールアップは検証済みのDAソリューションを選択する傾向があるか、ETH坊で完全なダンクシャーディングを実現した後、データの公開に依存する可能性があります。

共有セキュリティリスク

Avail Fusionが提供する共有セキュリティモデルは、複数のトークンと AVAIL トークンのステークに依存しており、複数資産のセキュリティに対するユーザーの懸念があります。一部の開発者は、単一の資産（例えばETHまたはBTC）からのセキュリティを求めるかもしれません。また、Avail Fusionが十分なセキュリティを提供できない場合、開発者は経済的により強力なDAソリューションに移行する可能性があります。

付加価値サービスエコロジーの競争

他のステークまたは共有セキュリティ製品は、おそらくロールアップに特化した付加価値サービスエコシステムを持っているかもしれません。たとえば、EigenLayerは分散化された順序付け、データの可用性、そして高速な最終性などの機能を提供する可能性があり、それによって競争力が向上するでしょう。