Arweaveがゲームデザインを利用して永久ネットワークストレージを実現する方法を理解する

撰文：Amber Group

作者：Perry Wang

Arweave プロトコルのビジョンは、分散化され、スケーラブルで、永続的なオンチェーンデータストレージを提供することです。イーサリアムが世界のコンピュータと見なされるように、Arweave は決して忘れられない世界のハードディスクと見なすことができます。このプロトコルは、革新的なブロックチェーン技術と巧妙なゲーム理論設計メカニズムを組み合わせて、健全で持続可能なネットワークを構築します。

インセンティブによる永続的なストレージの実現

Arweave は、blockweaves と呼ばれる新しいデータ構造を使用しており、これはブロックチェーンの元の設計の反復更新です。各ブロックは、2つの以前のブロックにリンクされています：

• チェーン（ビットコインなどの従来のブロックチェーンに似た）内の前のブロック；

• ブロックチェーンの以前の履歴からのブロック（「recall ブロック」）

マイナーは、報酬を得るために新しいブロックを掘るために recall ブロックにアクセスする権限を持っている必要があります（ランダムアクセスの簡潔な証明、略して SPoRA）。recall ブロックの選択は予測不可能であるため、マイナーは大量のデータを保存するようにインセンティブが与えられ、正しい recall ブロックにアクセスする確率を高め、新しいブロックを掘り出してマイニング報酬を得ることができます。インセンティブメカニズムは、マイナーが良好なブロックを複製するのではなく、希少なブロックを保存することを奨励します。なぜなら、前者は同じレベルの報酬を競うマイナーの数が少ないことを意味するからです。

Arweave ブロック構築、出典 : Arweave 黄皮書

したがって、Arweave は確率とインセンティブ駆動のアプローチを採用して、データの複製性と永続的なストレージを確保します。これらのインセンティブの純効果は、ブロックがネットワークから廃棄される可能性がほぼゼロであることです。

ブロック廃棄確率感度表、出典： Amber Group。青色のハイライトは推定された現在の状態

上の図は、マイナーがランダムにブロックを保存することを仮定しています。マイナーは希少なブロックを保存するようにインセンティブが与えられているため、実際のブロック廃棄の確率は反映されている確率よりも低くなります。

一度の支払いで永続的なストレージ

Arweave ユーザーは、一度の前払いで自分のデータを永続的に保存します。これは、アマゾンウェブサービス（AWS）、グーグルクラウド、または Filecoin などのいくつかの Web2 または Web3 ストレージプラットフォームとは対照的で、これらのプラットフォームでは、ユーザーは通常、繰り返し取引を行う必要があります。私たちは、Arweave モデルが完全に異なる体験を提供すると信じています------Web3 により適した体験です。サブスクリプションの従量課金プラットフォームの顧客は、将来の価格上昇や条件の変更により「肉票」となる可能性がありますが、Arweave ユーザーは保存されたデータに無料で繰り返しアクセスできます。

ユーザーが支払うすべての取引手数料は、すぐにマイナーに全額渡されるわけではありません。むしろ、その約 86% は寄付基金に帰属し、時間の経過とともに寄付基金はマイナーに手数料を分配して、持続可能なマイナー経済（および永続的なストレージ）を確保します。寄付基金は現在、その準備金を蓄積しており、Arweave の permaweb（永続ネットワーク）が現在の表面ネットワークの数倍に達するまで、マイナーへの支払いを開始する予定はありません。

寄付基金モデルの持続可能性は、ストレージ価格が時間とともに低下するという仮定によって支持されています。過去 50 年間、ストレージコストは年平均 30.6% 減少しています。Arweave の取引価格モデルは これらのコストが毎年わずか 0.5% 減少することを保守的に見積もっています。

注意すべきは、CPU 分野のムーアの法則の進展が鈍化しているにもかかわらず、現在の消費ストレージハードウェア分野の最大データ密度は、研究で達成された密度や理論的最大限界を大きく下回っていることです。仮に非常に楽観的な 30% のデータ密度年成長率を仮定しても、理論的限界に達するには 400 年以上かかります。言い換えれば、Arweave の寄付基金モデルのビジョンは、マイナー経済を数世代にわたって維持することです。

効果的なゲーム理論デザインの活用

ピアツーピア（P2P）ダウンロードプロトコル BitTorrent は 2001 年に導入され、最大の P2P ファイル共有プロトコルとなり、一時は世界のインターネットトラフィックの 60% 以上を占めていました。その成功は、主に「楽観的な以牙還牙」（optimistic tit-for-tat）戦略と呼ばれる優れたゲーム理論デザインに起因しています。BitTorrent ノードは他のノードと楽観的に協力しますが、協力しない行動には罰を与え、ネットワーク内の大多数の参加者が良性の行動をとるよう促します。

Arweave はこの効果的なフレームワークデザインを参考にしています。Arweave ネットワーク内の各マイナーは、他のノードをランク付けするための独自のアルゴリズムを持ち、自分が最も効用が高いと見なすノードに基づいてランク付けし、それに応じて自分の希少なリソースを配分します。したがって、Arweave のネットワークは非常に強いレジリエンスと新しい環境への適応能力を持っています。

例えば、今年の 3 月、Arweave ネットワーク内のいくつかのノードは、一部のマイナーがプールソフトウェアを使用していることを特定しました。これらのマイナーの行動は、Arweave がデータの複製性を最大化する目標に損害を与えるものでした。その後、別のグループのマイナーは、これらのマイナーの優先度を下げるようにランク付けアルゴリズムを修正し、無料ローディング行動を阻止し、ネットワークの全体的な健康状態を改善しました。

構築：スケーラビリティの解放

今年の 9 月、Arweave は効果的な第 2 層（L2）スケーリングソリューション Bundles を発表しました。Bundles を使用すると、各 Arweave 取引がオフチェーンに移動し、他の取引と一緒にグループ化され、1 つの大きな取引としてメインチェーンに戻されます。この方法を利用することで、非常に大きなデータファイルを Arweave ネットワークに簡単にアップロードできるようになります。9 月には 単一のブロックに 47GB のデータがアップロードされました。Bundles は、取引の確定性と開発者体験を改善することもできます。Bundles のリリースは、blockweave のサイズの段階的な成長を促進し、ユーザーと開発者の間に強い共鳴が生まれたことを示しています。

Bundling による段階的成長、出典 : Viewblock

市場競争の状況

Arweave は通常、最も有名な分散型ストレージプラットフォームである Filecoin と比較されます。

Filecoin は Protocol Labs によって 2014 年に設立され、Protocol Labs チームはインターplanetary ファイルシステム (IPFS) の背後にいるチームです。IPFS は、コンテンツアドレッシングを使用してファイルを識別する分散型データストレージの基礎技術プロトコルです。現在、多くのファイルはその位置（どのサーバーに保存されているか）によって見つけられていますが、IPFS はデータが何であるかによってファイルを識別します。ユーザーはこれらの識別子を使用して、互いにファイルを共有およびダウンロードできます。Filecoin は、IPFS データをホスティングするノードにインセンティブを与える経済層として機能します。

Arweave と Filecoin の間には、経済モデルに多くの違いがあります。Filecoin は従量課金モデルで運営されており、AWS やグーグルクラウドの料金メカニズムに非常に似ています。Arweave とは異なり、Filecoin は主に一時的なストレージソリューションを提供し、永続的なストレージソリューションを提供していません。

さらに、Filecoin プロトコルでは、ユーザーとノードの間に数千種類の異なる契約があり、それぞれ異なるストレージ条件（価格、期間、複製回数など）があります。それに対して、Arweave プラットフォームでは、実際には 1 種類の契約しか提供されていません：データは永続的に保存されます。

Arweave と Filecoin モデルの違い

したがって、私たちは Arweave が Filecoin（および類似の変種）と直接競争することはないと考えています。両者のソリューションは実際には相補的である可能性があります。ある場合には、永続的なストレージデータがよりコスト効率が良く、他の場合には短期的なストレージに支払う方が意味があります。
実際、Arweave と類似の価値提案を持つ別のプラットフォームを見つけるのは難しい------IPFS が最も近いですが、後者には経済的インセンティブがなく、ファイルは依然として IPFS ネットワークから廃棄される可能性があります。例えば、Infura の IPFS 固定サービスは、6 ヶ月間アクセスされていないユーザーのデータを削除します。

Arweave、Filecoin、Sia の比較、出典： Web3 Index, Viewblock, Siastats, Filecoin, Chronobot, CoinGecko, プレスリリース

Web3 スタックにおけるユースケース

Arweave は最初のメインネットの立ち上げ後、緩やかに成長しましたが、今年は多くの Web3 アプリを受け入れることで顕著な市場の魅力を得ました。以下では、Arweave が市場のフィット感を見つける方法を示すいくつかのユースケースを概説し、permaweb がもたらす独自の機会をより明確に示します。

NFT にセキュリティを提供

NFT の購入者は理論的には不変で永続的なオブジェクトを購入しています。しかし、これらのファイルはほとんどチェーン上に保存されていません------ほとんどの NFT プロジェクトにとって、チェーン上の保存コストは高すぎて手が出ません。その代わりに、NFT のスマートコントラクトは通常、実際のコンテンツを指す単純なトークン URI に保存します。

これには問題があります：ほとんどの URI は永続性や不変性を保証できません。例えば、World of Women NFT プロジェクトは その画像ファイルを AWS に保存しています。これは、これらのファイルが将来的に変更または削除される可能性があることを意味します。@pencilflip の調査によると、22 のトップ NFT プロジェクトのうち、50% がそのファイルを中央集権的なサーバーに保存しています。

50% のプロジェクトがそのファイルを中央集権的なサーバーに保存しています、出典 : Pencilflip

IPFS でさえ永続性を保証できません。CheckMyNFT は、Grimes、Deadmau5、Steve Aoki などの ブルーチップアーティストの資産 を発見しましたが、これらは IPFS にホスティングされているにもかかわらず、一時的にオフラインになっています。別の例として、nft.storage はその提供するデータが「IPFS に無期限に利用可能である」と主張しています。しかし、その 利用規約 には、「データは Protocol Labs が NFT.storage プロジェクトを終了することを決定するまで無期限に存在し続ける」と警告されています。

この問題がますます顕著になる中、アーティストやクリエイターは、著名な NFT アーティスト Beeple やヒップホップスター Jay-Z を含む、Arweave の NFT ストレージプラットフォームをますます利用しています。

この NFT の持続性スコアは優れたものとして評価されています。この NFT に関連するメタデータの品質は、現在の業界標準を上回っています。メタデータはスマートコントラクトに保存され、すべての NFT プラットフォームが採用しているイーサリアム改善提案 (EIP) のすべての基準に準拠しています。この NFT に関連するメディアデータは、最も強力な分散型ファイルストレージシステムである Arweave に保存されています。

------サザビーズオークションハウスによる Jay-Z の最初の NFT Heir to the Throne の鑑定報告書

画像 NFT プロジェクトに加えて、Mirror（テキスト記事を NFT として）や Pianity（オーディオ NFT）などのメディアプラットフォームも、そのファイルを Arweave にホスティングしています。Arweave は分散型の永続性と不変性を提供する独自の利点を持っているため、NFT やクリエイター経済における Arweave の採用率の増加を引き続き目撃することが期待されます。

ユーザーインターフェース---隠れた中央集権的接点

DeFi の爆発的な成長は、ユーザーに自由にアクセスでき、自主的で透明なプラットフォームを提供することで無限の革新を解放できることを示しています。しかし、これらのプラットフォームは、フロントエンドユーザーインターフェースという隠れた中央集権的リスクに直面しています。クラウドプロバイダーは、dApp を停止および検閲する能力を持ち続けており、ほとんどのユーザーが古いバージョンを好んでも、開発者はフロントエンドの変更や「更新」を強制することができます。

このようなことはすでに起こっています。今年の 7 月、Uniswap は米国の規制政策への懸念から、そのフロントエンドからトークン化された株式を削除しました。ユーザーインターフェースの下にあるスマートコントラクトは依然として存在しますが、開発者はそれを隠そうとしています。これに応じて、ユーザーは Arweave に Uniswap の以前のユーザーインターフェース（UI）をアップロードしました。これにより、ユーザーは検閲される前の Uniswap バージョンにアクセスできます。permaweb には、Sushiswap、Compound、1inch の未検閲バージョンなど、他のプラットフォームもあり、検閲の脅威を最小限に抑えています。

ブロックチェーンストレージ

ブロックチェーンは、成長し続ける台帳です。これらの台帳は永遠に存在するべきですが、古いチェーンデータを保存したいと思う人はほとんどいません。ブロックチェーンネットワークの急速な発展に伴い、この問題はさらに複雑になっています。

ブロックチェーンネットワークの規模（単位：GB）、出典 : Blockchain.info

Solana のような高性能ブロックチェーンにとって、この問題は特に深刻です。Solana が生成するブロックは、イーサリアム、ビットコイン、ポルカドット（Polkadot）、Algorand、Cosmos が生成するブロックの合計の 2 倍以上に相当します。

開発者は内部ソリューションを設計するのではなく、Arweave の技術に目を向けました。

高性能スマートコントラクトプラットフォームを構築する際の課題の 1 つは、台帳データが高度にフォールトトレラントで分散型のストレージソリューションを持つことを保証することです……マルチチェーンの未来に入ると、ブロックチェーンは専門化し、相互運用可能であるべきです。完璧なソリューションがすでに存在し、私たちが構築できるものよりも経済的に合理的である場合、専用のストレージネットワークを構築し、検証者に強制するのは理にかなっていません。

------ Anatoly Yakovenko、Solana Labs の共同創設者

Arweave はすでに Solana、Cosmos、Polkadot、Avalanche、NEAR、Skale と 協力しています。ブロックチェーンインデックスプロトコル the Graph も Arweave をサポートします、アーカイブされたブロックチェーンデータへのより効率的なアクセスを可能にします。

その他のユースケース

上記ではいくつかのユースケースを示しましたが、Arweave の技術は Web3 と現実世界の複数の問題を解決しています。例えば、財務監査、メディアリリース および 情報アーカイブ。さらに、私たちは、Arweave の技術が新しい機能や特性を創造することで新しい市場やユースケースを生み出し、利用可能な市場の総規模をさらに拡大することを信じています。

トークン経済学

Arweave のネイティブトークン AR の創世供給量は 5500 万個です。最大トークン流通総量は 6600 万個の AR トークンになります。新しい AR トークンの発行はビットコインモデルに似ており、発行されるトークンは定期的に半減しますが、Arweave の発行速度は連続的に半減し、ビットコインは離散的な半減イベントを持っています。

現在、約 6400 万個の AR トークンが発行されています。発行されたトークンの約 22% は、顧問やプロジェクトチームが保有しているか、将来の使用や開発のために保有されています。これは、現在の一般の保有者が最大 24% の希薄化（22% は内部者からの現在のトークンの放出 + 2% の残りのライフサイクルインフレ率）に直面していることを示しています。

Arweave トークン供給タイムライン、出典 : Arweave 黄皮書 , Amber Group の推定値

Arweave プロトコルのストレージ需要が増加するにつれて、AR トークンの価値は上昇することが予想されます。さらに、取引手数料の大部分が Arweave の寄付基金に送られるため、トークンは公共流通から継続的に退出します。簡単な例を挙げると、Arweave ネットワークの総規模が 10PB に増加し、1TB の料金が約 200 AR（現在のコストは約 1TB あたり 480 AR）である場合、約 170 万個のトークンが公共流通から退出します。これらのトークンは最終的に再び流通に戻されます------マイナーはストレージコストを支払うためにそれらを売る必要があります------が、再び市場に出るペースは徐々に進行し、時間とともに変化する可能性があります。

したがって、Arweave ユーザーは、固定供給に対する需要の増加と、取引手数料が寄付基金に入ることによるトークンの流通退出という 2 つの方法で、自分が保有するトークンの価値が増加することを期待できます。

まとめ

Arweave の背後にいるチームは、このネットワークを慎重に立ち上げました。Arweave は 利益共有トークン を導入し、開発者が Arweave 上で構築されたアプリから「マイクロ配当」を得ることができるようにし、創業者が Arweave 上でアプリを構築するインセンティブを与えています。また、定期的に Open Web Foundry を開催しており、これは企業家がそのアイデアを Arweave のプラットフォームで市場に投入するのを支援する 6 週間のプログラムです。これらすべての取り組みは、Arweave エコシステムの繁栄に寄与しています。

出典 : Verto Protocol

Arweave は今やまだ始まったばかりです；実行と採用のリスクは数多く存在します。それにもかかわらず、Arweave の未来に対する目標は非常に大きいです。成功すれば、Web3 アプリのデフォルトの分散データプラットフォームになる可能性があります。より大きな視点から見ると、Arweave は私たちが真に永続的な人類の知識図書館を構築することに近づくことを可能にします。

出典リンク：medium.com