The GraphとPocket Networkを例に挙げて、分散型データ計算インフラストラクチャがどのように機能するかについて話します。
分散型ウェブアーキテクチャにおいて、信頼できるノードインフラは分散型コンピューティングにとって重要です。出典：The Block年次研究報告
編纂：氷河web3実験室
Web3の未来は、複数のブロックチェーンを横断する分散型、安全で不変のデータ基盤に依存します。しかし、Web3は3つの重要な課題に直面しています:
1）データをブロックチェーンからアプリケーションに効果的に転送する方法；
2）複数のブロックチェーンを横断してデータにアクセスする方法；
3）AとBを分散型の方法で実現する方法。
分散型のWebアーキテクチャにおいて、信頼できるノードインフラは分散型コンピューティングにとって重要です。分散型の計算ネットワークは、一般的に3つの構成要素に分けられます:
1. アプリケーション。 これらはAPIリクエスト（例：クエリ、リレー）を送信するソフトウェアで、これらのリクエストは任意の公共または暗号化されたデータベースノードにルーティングされます。
2. ノード。 これらは分散されたサーバーで、データベースインデックスの保存、アプリケーションへのセッション情報の送信、アプリケーションが送信したAPIリクエストへのサービス、アカウント残高や作業報告などのネットワーク状態の保存などの機能を提供します。
3. ネットワーク層。 分散型プロトコルを運営するエコシステムを維持し、ガバナンス、プロトコルルール、関与する参加者、および彼らが参加する経済ゲームを含みます。
以下の図に示すように、リレーまたはインデックスノードはアプリケーションとブロックチェーンノード（または他の分散型サーバーネットワーク）の間に位置し、そこからデータを取得します。ブロックチェーンノードからのデータを処理した後、関連情報を中央集権型または分散型アプリケーションサーバーに送信します。
次に、2つのケーススタディを通じて、分散型計算インフラがどのように機能するかを説明します：The GraphとPocket Network。
The Graph：分散型インデックスとクエリ
Web3アプリケーションは、フィルタリングまたは検索を通じてブロックチェーンからデータをクエリできます。ブロックチェーンはデータを保存し、状態遷移を処理するため、このプロセスは遅く、計算量も大きくなりますが、データをインデックス化することはありません。インデックス化により、関連データを見つける速度が向上し、計算の要求が低くなります。
The Graphが登場する前、dapp開発者はユーザーや顧客のために独自のデータベースインデックスを構築していました。しかし、このアプローチではインデックスデータが集中型データベースに保存され（分散ノードではなく）、dappの信頼性が低下しました。
多くのチームにとって、独自のインデックスサーバーを構築することも無駄でした。The Graphでは、サブグラフがどのデータを保存し、どのように保存するかを示します。プロジェクトのサブグラフは通常プロジェクト開発者によって定義されますが、誰でも自由にこれらのサブグラフを定義できます。
次に、Graphノードはそのデータをデータベースインデックスに保存し（サービスサブグラフを作成）、関連するブロックチェーン（例：イーサリアムブロックチェーン）のイベントの変更を継続的にスキャンし、データを適宜更新します。
その後、アプリケーションはGraphQLクエリ生成のエンドポイントを通じて、統一されたクエリ言語を介してクロスチェーンデータインデックスにアクセスする可能性があります。インデックスノードは最初はThe Graphによって所有され運営されていましたが、今年の初めに10のプロジェクトがホスティングサービスからThe Graphの分散型メインネットに移行を始めました。
最終的に、The Graphの目標は完全に分散型のデータ経済のビジョンを実現することです。この経済モデルでは、Graphプロトコルがルールを定義し、誰でもこれらのルールに従ってGraphノードを運営またはクエリできます。
サービス保証を提供しながら、The Graphはどのようにしてその匿名の供給者を分散化しているのでしょうか？すべてはネットワーク層に帰着します。このグラフは他の分散型計算ソリューションと同様のネットワーク構造を持ち、以下の4つの特性を備えています:
供給（データ提供者）と需要（アプリケーション、ユーザー）がオープンな市場で出会います。
供給者はサービス保証を確保することを目的とした経済ゲーム（ステークトークン）に参加します。
供給者のパフォーマンスは何らかのメカニズムによってチェックされます（暗号証明または「漁師」によって彼らの作業品質をチェックし、不正行為を正しく報告することで報酬を得ます）。
供給者がその職務を果たさなかった場合、彼らは何らかの程度の罰を受けます（保有するトークンの一部を失うか、収益サービスに参加するために選ばれない）。
Graphは作業トークンモデルを利用しており、このモデルではGraphノード提供者がサブグラフリストによって定義された作業インデックスデータを受け取ります。このモデルはサービス品質の経済的インセンティブメカニズムを導入しており、インデクサーは不正確なデータを提供することで仕事の機会を失ったり、削減されたり（トークンを失う）する可能性があります。
Graphのネットワーク層または「クエリ市場」には4つの主要な参加者が含まれています。これらの参加者のトークンインセンティブメカニズムは、高品質のサービスを確保し、トークンのユーティリティを提供することを目的としています。
開発者。 これらの実体はサブグラフを定義します。現在、彼らは通常、特定のプロトコルの開発者であり、そのプロトコルのデータのためにサブグラフを作成します。しかし、理論的には誰でも公共ブロックチェーンからのデータのサブグラフを作成できます。現在、開発者はユーザーのリクエストに対して支払う必要があります。
最終的に、The Graphは、第二層ソリューションがWeb3ウォレットに広く実装されるとき、最終ユーザーが自分自身のクエリに対して支払うことを想定しています。
インデクサー。 これらの実体は、The Graphネットワークからの作業を得るためにGRTを受け取ります。彼らの仕事には、各サブグラフリストのグラフノード上でブロックチェーンデータをインデックス化することが含まれます。インデクサーの収入（および委任者の収入）は、インデックス作業の報酬から得られます。プロトコルの集団クエリ料金はGRTの比率に応じてインデクサー（および委任者）に分配され、彼らはGRTの毎年3％のインフレからもインデックス報酬を得ます。
キュレーター。 これらの実体は、どのサブグラフがより良い品質を示すかを示し、インデクサーがどのサブグラフノードをインデックス化する必要があるかを知る手助けをします。任意の開発者は分散型ブロックチェーンデータを使用してサブグラフを開始できるため、The Graphネットワークはこれらの参加者を必要としています。
管理者は特定のサブグラフの背後にGRTをマークすることでインデクサーに信号を送ります。彼らのサービスに対して、彼らは信号を送ったサブグラフから生じるクエリ料金の一部を得ます。このシェアは、キュレーターが信号を送った早い到着時間に基づいて報酬が支払われる結合曲線によって決定され、キュレーターがサブグラフの将来の人気を予測できる予測市場を生み出します。
委任者。 これらの実体はGRTをインデクサーに委任し、インデクサーが得たインデックス報酬とクエリ料金を共有します。委任プログラムとインデクサーの利害関係は、インデクサーのGRT利害関係によって制限されます。これは双方にインセンティブを生み出します。
委任者は「最良の」インデクサーに委任することで（これらのインデクサーはキュレーターによって決定された最も重要なサブグラフをインデックス化します）、より多くの報酬を得ます。インデクサーは「委任者」の資金を獲得することでより多くの利益を得るため、インデクサーは委任者と公正に利益を共有することを奨励されます。
現在、The Graphネットワークには7306名の代表者、2266名のキュレーター、160名のインデクサーがいます。The Graphは、中央集権的な実体が責任を負わずに分散型計算ネットワークを成功裏に運営する方法の例です。これは、データをブロックチェーンからアプリケーションに持ち込み、統一されたクエリ言語を介して複数のブロックチェーンを横断してデータに便利にアクセスできる作業の分散型ソリューションを示しています。
Pocket：ノードインセンティブ問題の解決
The Graphと同様に、Pocketにもアプリケーション、ノード、ネットワーク層があります。おそらく主な違いは、PocketがWeb3の成長ポテンシャルを制限する特定の問題、ノードインセンティブ問題の解決に焦点を当てていることです。
一方、The Graphは自らを「Web3のGoogle」と例え、世界中のブロックチェーン情報を整理し、普遍的にアクセス可能で有用にすることを目指しています。分散型ネットワークが繁栄するためには、信頼できるノードインフラを開発する必要があります。しかし、開発者にとって、自分のアプリケーションのバックエンドサポートを提供しながら、自分の完全なノードをホスティングすることは現実的ではありません。
そのため、Web3開発者は集中型ソリューションに大きく依存し、単一障害点、安全リスク、プライバシー侵害などの集中化リスクをもたらします。現在、信頼できる第三者が運営するノードインフラが不足しています。
個人や企業が運営する完全なノードが不足している理由の1つは、ネイティブなリレーションノードインセンティブの欠如です（他の理由には設定の複雑さや不便さが含まれます）。この問題を解決するために、Pocket Networkは個人や企業に対して、アプリケーションニーズのある任意のブロックチェーンに完全なノードを展開し、運営することを奨励しています。
トークンインセンティブ、暗号証明、擬似ランダム選択アルゴリズムの組み合わせにより、Pocketは信頼できる分散型リレーションネットワークを構築できます。このネットワークでは、開発者がより高いセキュリティと低コストでクロスチェーンデータにアクセスできます。
再び問題が発生しました。Pocketは、私たちが知らない分散型サービスプロバイダーのネットワークを通じてどのようにサービス保証を提供しているのでしょうか？信頼の欠如は再び分散型ネットワーク層を通じて構築されますが、ルールとインセンティブプログラムはThe Graphとは異なります。
Pocketの主な違いは、セッションモデルを使用していることで、The Graphネットワークのノードのようにインデックスデータを保存するノードに依存していません。Pocketノードには3つの機能があります：それに接続するアプリケーションにセッション情報を提供し、アプリケーションが送信するリレーリクエストにサービスを提供し、作業を割り当て、作業報告を検証するためのPocketネットワークの状態に関する情報を保存します。
セッションは、アプリケーションとノード間の相互作用を調整するためにネットワークが使用するメカニズムです。これらはデータ構造であり、Pocketネットワークの状態に関するノードに保存されたデータを使用して、擬似ランダムにアプリケーションを各チェーン内の最大5つのノードの集合にペアリングし、アプリケーションが支払うサービスを提供します。
次に、Pocketネットワーク内の2つの重要な役割はアプリケーションとリレーノードであり、これらはPocketブロックチェーン（アプリケーションとノード間のインフラ供給に関する合意を確保するためのtendermintベースのデータベース）の検証者およびブロック生産者でもあります。
ノードは、セッション中にサービスしたリクエストの数に応じて報酬を得ます。各リレー（例：MetaMaskが残高を取得するための呼び出し、取引履歴を取得する、取引を送信する、スマートコントラクトをクエリする）は、ノードによってサービスされ、プロトコルによって検証され、0.01 POKTを生成します。検証された各リレーの報酬は以下のように分配されます:
1）サービスノードが89％を占める
2）10％がPocket DAOに
3）ブロック生産者に1％
最終的に、Pocket NetworkはThe Graphと同じコア問題を解決します。すなわち、ブロックチェーンデータをアプリケーションに効率的に取り込み、クロスチェーンデータに便利にアクセスし、これらのプロセスを分散化することです。しかし、範囲は異なり、Pocketはノードインセンティブを通じて統一されたクロスブロックチェーンAPIになることに焦点を当てており、The Graphはブロックチェーンデータの統一された検索エンジンになることに焦点を当てています。
集中型のブロックチェーンインフラ技術では、ブロックチェーンデータにアクセスするために必要なのは、ブロックチェーンノードに接続することだけです。これらのノードは、The GraphやPocket Networkのような分散型の個人や企業のネットワークに分散されることもあれば、中央の実体（InfuraやAlchemyなど）によって所有され運営されることもあります。違いを示すために、以下の図を参照してください。
ブロックチェーンデータに関して、集中型ポータルと分散型ポータルの主な違いは、ノードの運用を維持する責任が企業にあることです------それらのすべての操作は「企業層」にグループ化できます。 完全なアーカイブノードデータへのアクセスを提供するだけでなく、企業層の参加者は、フィルタリングや検索を含むクエリを容易にするためにデータベースインデックスを設定することを決定できます。
集中型計算ネットワークのいかなる設定にも、一定の利点とコストがあります。利点の面では、集中型ソリューションはデータネットワークの実現、開発、維持を容易にすることができます。たとえば、数年のうちに、AlchemyとInfuraはプロトタイプと開発を促進するためのさまざまなツールを開発し、公開することができました。
しかし、これはさまざまな形のセキュリティリスクと単一障害点をもたらします。たとえば、Infuraのイーサリアムインフラは昨年大規模な障害が発生し、MetaMaskを含む人気サービスのETHおよびERC-20トークンの価格フィードが遅延しました。また、BinanceやBithumbを含む主要な暗号取引所が一時的にETHおよびERC-20トークンの引き出しを無効にしました。
Infuraは、そのイーサリアムインフラのいくつかのコンポーネントが古いバージョンのGethクライアントにロックされていたことに起因すると述べています。事後分析は、イーサリアムの分散化と集中型ブロックチェーンインフラプロバイダーへの過度の依存に関する議論を引き起こしました。
とはいえ、InfuraとAlchemyは基本的なブロックチェーンデータを所有または制御していないことに注意が必要です。むしろ、彼らは分散型データの集中型ポータルとして機能しています。
必要であれば、別の集中型および分散型インフラプロバイダーを使用して同じデータにアクセスできます。または、自分自身の完全なノードを構築して自分のサービスを提供することもできます。インターネットサービスプロバイダーを例に挙げることができます------もしComcastが倒産した場合、私たちは別のインターネットサービスプロバイダーに切り替えてインターネットに接続できます。
議論
関与する利点と欠点に基づいて、集中型と分散型インフラソリューションは、Web3の次のイテレーションで異なる役割を果たす可能性があります。たとえば、プロジェクトの一部が高度なプロトタイプと開発ツールを必要とする場合、この場合、AlchemyやInfuraのような集中型ソリューションがこれらの部分に適している可能性があります。
プロジェクトの他の部分が信頼性と安全性を追求する場合、The GraphやPocket Networkのような分散型ソリューションがこれらの部分に適している可能性があります。展望は、分散型、安全で不変のブロックチェーンデータベースに基づく新しいWebであり、集中型と分散型インフラストラクチャが通信することになります。
次に、Pocket Networkの最近のネットワーク活動と収益の急増の背後にある数字と要因を分析することで、いくつかの分散型ブロックチェーンインフラがどのように魅力を得ているかを研究します。ほぼ100％の稼働時間を維持することで、これらの分散型データプロバイダーがどのように成長するWeb3経済を支えているかを見ることができます。
ケーススタディ:
ネットワーク活動
2021年以前のPocketの使用と成長を研究するために、まず平均日次リレー量に注目します。リレーは、任意の公共データベースノードへのアプリケーションリクエストです。以下の図は、2021年1月から11月までの平均日次リレー量を4日ごとにプロットしています。
Pocket Networkの使用は、特に10月からのネットワーク活動の爆発的な成長を目撃しています。主な推進力は何でしょうか？まず、今年2月にPocket NetworkはFuseにイーサリアムインフラを提供することを発表しました。Fuseは分散型決済システムを構築するためのプラットフォームです。
イーサリアムのサイドチェーンとして、Fuseは安定した、良好に機能するFuse-イーサリアムブリッジを必要とします。Pocketと統合することで、Fuseはプラットフォームをさらに分散化し、ユーザーのプライバシーを向上させ、自分のイーサリアムノードを運営するコストと効率を低下させることができます。
その後、8月にPocketはxDaiチェーンをサポートすることを発表しました。これは、イーサリアム上のDaiによってブリッジされた安定コインであるxDaiをサポートする別のイーサリアムのサイドチェーンです。xDaiの主なユースケースの1つは、MMO空間の征服ゲームDark Forestでの迅速かつ低コストの取引を実現することです。同様に、Pocketと統合することで、xDaiは分散化を増し、彼らのイーサリアムインフラニーズを「アウトソーシング」できます。
最近、PocketがHarmony RPCトラフィックを処理することを発表した後、ネットワーク活動は10月から急増しました。Harmonyは第1層のブロックチェーンで、ランダム状態シャーディングを使用することで、イーサリアムと相互運用可能な第2層拡張ソリューションとして機能し、低コストで高速な安全なブロック確認を可能にします。
当時、HarmonyネットワークのAPI呼び出しは5000万から1億の間で急増し、彼らはスケーラブルで分散型のAPIを通じてトラフィックを再ルーティングしようとしました。現在、開発者はPocketのフロントエンドAPIポータルからHarmony RPCエンドポイントを作成し、彼らのdappで使用できます。これらのPocket駆動のエンドポイントは、dappに追加の弾力性、信頼性、プライバシーレイヤーを提供します。
Pocketネットワーク内のアプリケーションスタブは、ネットワーク内でアプリケーションとして登録されたエントリーポイントです。アプリケーションは、ネットワーク内のバインディングにPOKTをロックして、ネットワークノードリレーによって実行されるスループット配分を受け取ります。このバインディングのルールは、Pocket DAOが設定した通貨政策とプロトコルルールによって決定されます。
以下の図に示すように、今年の初め以来、アプリケーションがリレーリクエストを予約するために使用するPOKTの金額はより安定して増加しています。
毎日のリレーリクエストの準備金は、アプリケーションが賭けたPOKTの数に40を掛けたものに等しいです。次に、アプリケーションは「支払った」（十分なPOKTを投資した）ことがわかります。毎日約10億回のリレーを予約し、約1.6億回、つまり16％の予約を使用しています。しかし、これは驚くべきことではありません。アプリケーションはネットワーク活動の急増に備えてバックアップバッファを持つべきです。
最終的に、これらの保有トークンがリレーリクエストの準備金を使い果たしたと仮定すると、約10億回のリレーがリレー提供者、Pocket DAO、およびPOKTブロック生産者に「収益」として支払われます。これらの収益と報酬をより詳細に分析してみましょう。
収益とリターン
リレーを収益に変換するには、リレーの数に0.01（各リレーで生成されるPOKTの数）とPOKTの価格を掛けるだけです。以下の図は、2021年のPOKTの月収を示しており、日々の平均接続ポイントと月ごとのPOKT価格に基づいています。4月から11月までの価格データを取得できます。
5月から7月にかけて、ネットワーク活動は減少しましたが、同時にイーサリアムネットワークと暗号市場全体の活動も減少しました。しかし、Harmonyネットワーク接続の端末が設立された後、Pocketの四半期収益は大幅に増加したことは明らかです。
また、各リレーのノードのリレー数を総リレーのノード数で割り、0.89（89％の発行POKTが分散サービスノード、Pocket DAO、10％、1％のブロック生産者に分配される）を掛けることで、各ノードがどれだけのPOKTを得ているかを確認できます。以下の図は、2021年1月1日から2021年11月8日までの各検証ノードの平均日次報酬を4日ごとに示しています。
今年の初め、POKTノードはネットワーク内のノードが少なかったため、より多くの毎日の報酬を得ていました。以下の図は、1月1日から11月8日までのネットワーク内の活動検証者ノードの数を4日ごとに示しています。
これまでのところ、年初以来、活動検証者ノードは600ノードを少し超えるところから今日の9000ノードを超えるまで、15倍以上増加しています。今月、平均日次報酬は各検証者ノードあたり161 POKT（約118ドル、0.73ドル/POKT）に急増し、年間で300％以上のPOKT報酬をネットワーク内の各ノードに提供しています（各ノードが15150 POKTの最小数を持っていると仮定）。
長期的には、これらの報酬は必ずしも持続可能ではありません。魅力的な報酬は、より多くのノード提供者を引き寄せ、さらに総検証者報酬と供給希薄化によって支払われるPOKT報酬（各リレーで0.01 POKTを生成）を分ける可能性があります。さらに、供給希薄化によって支払われる報酬が収益として見なされるべきかどうかという問題もあります。
一方で、これらは確かにPocketサービスの実際の需要を表しています。もう一方で、Pocketネットワーク上で作業を実行するたびに、アプリケーションとノードの利害関係が希薄化します。11月のピーク時に計算すると、これは年間約4.12億ドルの時価総額の増加に相当します。
つまり、Pocket DAOは近い将来に新しいPOKTの発行を削減するために投票する可能性があります。さらに、これらの驚くべき数字にもかかわらず、Pocket Networkは依然としてその集中型競合のごく一部のトラフィックしか処理できません。2020年には、Infuraが1日で24億以上のイーサリアムリレーをサービスしました。
巨大なアドレッシング市場とHarmonyのようなプロトコルがPocketと成功裏に統合されることを考えると、ますます多くのプロトコルがPocket Networkを通じてトラフィックを再ルーティングし、集中型ブロックチェーンインフラへの依存から生じる問題を防止または対処することが期待されます。この分散型インフラが数十億のdappユーザーを持つWeb3経済を支えることができるかどうかは、ノードとネットワーク技術の弾力性と理想的な耐障害性に依存します。
