データの可用性がLayer2にとってなぜこれほど重要なのか？

著者：鑑叔

イーサリアム財団の研究者ダンクラッド・ファイストは、ツイートの中で、イーサリアムを使用せずにデータの可用性を得ることはL2ではないと述べました。彼の言葉に従えば、多くのチェーンはL2の仲間から外されることになります。例えば、Arbitrum Nova、Polygon、Mantleなどです。

では、データの可用性とは一体何でしょうか？L2はどのようなデータの可用性の問題に直面しているのでしょうか？なぜデータの可用性層L2にはこれほど多くの議論があるのでしょうか？この記事では、これらの問題に焦点を当て、データの可用性の神秘的なベールを明らかにしようとします。

データの可用性とは

簡単に言えば、データの可用性とは、ブロック生産者がブロックのすべての取引データをネットワークに公開し、検証者がダウンロードできるようにすることを指します。

もしブロック生産者が完全なデータを公開し、検証者がダウンロードできる場合、私たちはデータが可用であると言います。もし彼らが一部のデータを隠し、検証者が完全なデータをダウンロードできない場合、私たちはデータが不可用であると言います。

データの可用性とデータの検索可能性の違い

通常、私たちはデータの可用性とデータの検索可能性を混同しやすいですが、実際には二者は大きく異なります。

• データの可用性は、ブロックが生成されたが、まだ合意によってブロックチェーンに追加されていない段階に関係しています。したがって、データの可用性は歴史的データとは関係なく、新しく公開されたデータが合意を通じて利用可能かどうかに関係しています。

• データの検索可能性は、データが合意を経て永遠にブロックチェーンに保存された後の段階、つまり歴史的データを検索する能力に関係しています。イーサリアムにおいてすべての歴史的データを保存するノードはアーカイブノードと呼ばれます。

したがって、L2 BEATの共同創設者は、全ノードには私たちに歴史的データを提供する義務はないと長いツイートの中で述べました。私たちがそれを得られるのは、全ノードが十分に親切だからです。

また、彼はデータの可用性（Data Availability）という言葉がその役割について誤解を招く可能性があるため、データの公開（Data Publishing）に置き換えるべきだと述べ、この見解はCelestiaの創設者からも支持を受けました。

L2におけるデータの可用性の問題

データの可用性という概念はイーサリアムに由来しますが、現在私たちが注目しているのはL2レベルでのデータの可用性です。

L2において、シーケンサー（Sequencer）はブロック生産者であり、彼らは検証者が取引の有効性を確認できるように十分な取引データを公開する必要があります。（シーケンサー（Sequencer）についての詳細は、洞察週刊の過去の記事《研究報告｜シーケンサー（Sequencer）の原理、現状及び未来》をお読みください。）

しかし、この過程では二つの問題に直面しています。一つは検証メカニズムの安全性を確保すること、もう一つはデータの公開コストを削減することです。以下で具体的に説明します。

検証メカニズムの安全性を確保する問題

私たちは、OP Rollupが取引の有効性を検証するために詐欺証明を使用し、ZK Rollupが有効性証明を使用していることを知っています。

• OP Rollupの場合：シーケンサー（Sequencer）が完全な追跡可能なブロックのデータを公開しない場合、詐欺証明の挑戦者は有効な挑戦を行うことができません。

• ZK Rollupの場合：有効性証明自体はデータの可用性を必要としませんが、ZK Rollup全体としてはデータの可用性が必要です。追跡可能なブロックのデータがなければ、ユーザーは残高を知ることができず、資産を失う可能性があります。

検証を安全に行うために、現在のL2シーケンサー（Sequencer）は一般的にL2の状態データと取引データを安全性の高いイーサリアム上に公開し、イーサリアムを利用して決済を行い、データの可用性を得ています。

したがって、データの可用性層は実際にはL2が取引データを公開する場所であり、現在の主流のL2はイーサリアムをデータの可用性層として扱っています。

データの公開コストを削減する問題

現在のL2はデータの可用性と決済がすべてイーサリアム上で行われており、十分な安全性を確保していますが、巨大なコストも負担しています。これがL2が直面している第二の問題、すなわちデータの公開コストを削減する方法です。

ユーザーがL2に支払う総ガスは、L2で取引を実行する際のガスとL2がL1にデータを提出する際のガスで構成されており、前者の費用は微々たるもので、後者がユーザー費用の大部分を占めています。データの可用性を確保するために公開される取引データは、L2がL1に提出するデータの主要部分を占めており、取引の有効性を検証する証明データはごくわずかです。

したがって、L2全体をより安価にするためには、データの公開コストを削減する必要があります。では、どのようにコストを削減するのでしょうか？主に二つの方法があります。

• L1でのデータ公開コストを削減すること。例えば、イーサリアムが間もなく行うEIP-4844のアップグレードです。EIP-4844のアップグレードに興味がある方は、洞察週刊の過去の記事《Web3の基礎知識｜Layer 2の大きな利点を簡単に理解する：EIP-4844》をお読みください。

• Rollupを模倣して、取引の実行をL1から切り離し、データの可用性もL1から切り離してコストを削減すること、つまりイーサリアムをデータの可用性層として使用しないことです。

L2におけるデータの可用性層に関する議論

L2におけるデータの可用性層に関する議論は、モジュラー・ブロックチェーンから始まります。モジュラー・ブロックチェーンとは、全体のブロックチェーンの各コア機能をデカップリングし、相対的に独立した各部分を形成し、さまざまな専用ネットワークの組み合わせを通じて単一のブロックチェーンの性能を拡張することです。

モジュラー・ブロックチェーンの層分けについてはまだ議論がありますが、現在一般的に受け入れられているのは、モジュラー・ブロックチェーンを四つの層に分けることです。すなわち、実行層（Execution）、決済層（Settlement）、合意層（Consensus）、データの可用性層（Data Availability）です。それぞれのモジュールの機能は以下の図の通りです。

モジュラー・ブロックチェーンはレゴブロックのようなもので、カスタマイズを通じて最良のブロックを使用して良好なモデルを構築し、ブロックチェーンの「不可能な三角」の問題を緩和します。

しかし、現在のL2は実行層をイーサリアムから切り離す以外の三つの層の機能は依然としてイーサリアム上で行われています。しかし、コストの観点から、多くのL2はデータの可用性層をイーサリアムから切り離す準備をしており、イーサリアムを決済層と合意層としてのみ使用することを考えています。

興味深いことに、イーサリアムはL2が他の場所からデータの可用性を取得することを望んでいないようです。イーサリアム財団の研究者ダンクラッド・ファイストは、イーサリアムをデータの可用性層として使用しないことはRollupではないとツイートで述べています。したがって、それはL2でもありません。

また、L2 BEATの最新のL2の定義でも、L1でデータを公開しないスケーリングソリューションはL2ではないと指摘されています。なぜなら、オフチェーンのデータ可用性ソリューションを使用すると、オペレーターが公開データを提供することが保証されないからです。

もちろん、L2とは何かについての具体的な定義はまだ確定していません。イーサリアム財団のメンバーやL2 BEATがL2がデータの可用性層をイーサリアムに留めるべきだと主張するのは、安全性の観点からのように見えますが、実際にはイーサリアムの地位が揺らぐことへの懸念があるのでしょうか？

イーサリアムのビジョンは、スーパーコンピュータプラットフォームになることです。その後、ネットワークの性能を向上させるために、Rollupを発展させ、多くのエコシステムがより安価なL2で発展することを余儀なくされました。しかし、安全性はイーサリアムによって提供されているため、イーサリアムの地位には大きな影響はありませんでした。しかし、L2がデータの公開に関わるデータの可用性層もイーサリアムから切り離すと、本質的にはイーサリアムの安全性への依存を弱め、徐々にイーサリアムから遠ざかることになります。これはイーサリアムの地位に対する脅威となります。

しかし、いずれにせよ、データの可用性層に関連するプロジェクトの発展を阻むことはできません。次回のデータの可用性に関する記事では、現在市場に出ている主要なデータの可用性ソリューションと具体的な関連プロジェクトについて詳しく紹介する予定です。ご期待ください。

参考資料：
【1】イーサリアム文書：データの可用性
【2】データの可用性に関する誤解：DA=データ公開≠歴史データ検索
【3】Validiumを排除？Dankshardingの提唱者の視点からLayer2を再理解する
【4】データの可用性チェック
【5】データの可用性と消去符号に関するメモ
【6】IOSG Ventures：データの可用性層を解体し、モジュラー未来の中で見落とされたレゴブロック