去中心化ストレージプロジェクト分析：MEMO と Filecoin、Arweave の比較

著者：OxCarna

Web3.0の到来に伴い、ブロックチェーン技術による分散型変革が深遠な影響を与えています。この変革の中で、データは社会経済の運営を促進する重要な生産要素であるだけでなく、価値の流通と継承を持つ資産となり、その保存方法にも前例のない注目が集まっています。

NFTやメタバースなどの最前線の分散型アプリケーションは、分散型ストレージを重要な支えとして立たせています。本稿では、永続的なストレージの分析を基に、ストレージ技術、システムガバナンスの基礎、拡張性能の3つの側面から、分散型ストレージプロジェクトMEMOとFilecoin、Arweaveの違いを分析します。

一、永続的なストレージについて

人類の歴史の中で、多くの文明の記録が偶然または人為的に破壊されてきました。科学技術の発展が新たな時代に入る中で、文明の継続に対する期待から、人類は永続的なストレージの解放を試み続けています。

2019年、GitHubはコードの永続保存計画を開始し、少なくとも1000年間保存することを目指しています。GitHubは、さまざまなデータ形式や場所を横断して複数のコピーを保存する方法を設定し、データを北極の永久凍土の深さ250メートルにフィルムの形で保存することさえ行い、将来のデータ喪失のリスクを解決しようとしています。

GitHubが設立した千年ストレージ計画に比べて、分散型ストレージは、複数の組織や形式を超えた複雑なストレージ方法を超越し、ブロックチェーンと一連の技術メカニズムを通じて実現しようとしています。

分散型ストレージの先駆者として、Filecoin、Arweave、MEMOのビジョンはすべて永続的なストレージに関連しています。Filecoinのビジョンは「人類の重要な情報を保存することを目指す」、Arweaveはアレクサンドリア図書館の復興を提唱し、MEMOは「人類の情報データを永続させる」ことを目指しています。

この3者の中で、表面的にはArweaveが永続的なストレージの理念に最も合致しているように見えます。なぜなら、データを「チェーン上」に直接保存し、一度の支払いで長期間保存するモデルを採用しているからです。一方、FilecoinとMEMOは、保存期間と必要なストレージの大きさに応じて段階的に支払うモデルを採用しています。しかし、Arweaveは完全にオープンなネットワークであり、誰でもアクセス可能ですが改ざんはできません。このモデルは公開データの保存には適していますが、プライバシーデータの保存には適しておらず、低価値データが長期間ストレージリソースを占有する可能性があります。

情報の伝達は自然選択のプロセスであり、低価値データは時間とともに徐々に消失し、高価値データは周期を越えて自発的に継承され続けます。データを永続的に保存するために一度きりの方法を希望することは、そのデータの価値を過大評価している可能性が高く、個人の百年の生命を基準に永続を測ることはあまりにも曖昧です。

データの階層的な特徴から見ると、人類文明の進程に影響を与える科学技術、歴史、文化などの重要なデータには永続的な保存の必要がありますが、IoTや自動運転などの回転データは、現在の社会経済の運営に重要な役割を果たしているものの、長期間保存する必要はありません。したがって、永続的なストレージは壮大なビジョンですが、すべてのデータが永続的に保存される価値があるわけではありません。

永続的なストレージの最良の理解は、現在保存されているデータの安全性と信頼性を保証することです。なぜなら、永続はすべての現在から成り立っており、現段階でデータの安全性と信頼性が保証されて初めて、永続的なストレージが実現する可能性があるからです。したがって、ストレージの最も合理的な組織方法は段階的な支払いであり、社会と時間がどのデータが永遠に伝えられる価値があるかを選択することです。

データの安全性と信頼性は、複数の同時に存在する複雑な技術の高度な協力を必要とします。分散型ストレージが誕生してから10年も経っていない現在、時間の基準で評価する方法はありませんが、ストレージ技術、システムガバナンスの基礎、拡張性能の3つの側面から評価を試みることができます。

二、ストレージ技術

分散型ストレージについて話すと、多くの人はストレージ自体よりもブロックチェーンに注目することが多いです。

ブロックチェーンは20年足らずの新興技術であり、その分散型で改ざん不可能な特性から、人々は世界を変える期待を寄せています。一方、ストレージ技術は数千年にわたって情報を記録し、伝承するために使用されてきました。ブロックチェーンが世界を変えるという壮大なビジョンに対して、ストレージは控えめで温和でありながら、長い歴史を持つ存在です。

ストレージの応用はより基盤的なものでありますが、それが簡単に実現できる技術であるわけではありません。むしろ、それは典型的な技術集約型および資本集約型の産業です。私たちは、従来のクラウドストレージ市場がアマゾン、グーグル、バイドゥなどの数社の大手インターネット企業によって独占されているのを目にしています。技術と資本が築いた厳重な壁によって、小規模な企業が到達することは困難です。

ストレージとブロックチェーンが衝突し、分散型ストレージが誕生しました。Filecoin、Arweave、MEMOにとって、分散型は名前の前に付けられた接頭辞に過ぎず、彼らの本質は依然としてストレージプロジェクトであり、ストレージ技術は当然無視できません。

ストレージ技術は数千年の歴史を持ち、最近数十年でデジタルストレージに進化しました。アマゾンのクラウドをはじめとする従来のクラウドストレージの使用性能は実際には十分に高いですが、中央集権的な運営モデルがもたらすプライバシーの保証が難しいことや、サーバーの故障によるサービス停止の問題は批判されています。従来のクラウドストレージサービスプロバイダーの先進技術をブロックチェーンと組み合わせることで、非常に先進的な技術にアップグレードされるでしょう。

しかし、現在多くの分散型ストレージプロジェクトが使用しているのは、比較的原始的なストレージ技術です。冗長性メカニズムに関して言えば、FilecoinとArweaveは原始的な多重コピー冗長性を採用しており、MEMOはエラー訂正符号と多重コピーを組み合わせた冗長性方式を採用しています。

多重コピーは、コンピュータストレージが誕生した時から存在する原始的な冗長性戦略であり、原理は各対応ノードにデータの完全なバックアップを作成することです。初期の小規模データに対しては、多重コピー技術を使用することで必要を満たすことができます。しかし、その後データ量が急増した場合、引き続き多重コピー技術を使用するとストレージスペースに巨大な挑戦をもたらします。そのため、後に大容量データストレージの問題を解決するために、現在のクラウドストレージの巨人たちが使用しているエラー訂正符号技術が発明されました。

エラー訂正符号は、データを小さなブロックに分割し、一定の冗長性チェックコードを加えた後、異なるノードに分散して保存する技術です。多重コピー技術と比較して、エラー訂正符号はストレージコストの削減において顕著な貢献をします。例えば、1Gのデータを5重コピー冗長性モデルで保存する場合、最大で4つのノードのデータ喪失に耐えられ、必要なストレージコストは5Gです。5+5エラー訂正符号モデルを使用すると、最大で5つのノードのデータ喪失に耐えられますが、必要なストレージコストはわずか2Gです。同じ5倍の冗長性であっても、5+5エラー訂正符号モデルのストレージコストは5重コピーモデルの40%に過ぎません。

MEMOは二重冗長性メカニズムにより、ストレージスペースの利用率を大幅に向上させ、ユーザーにより多くの選択権を与えています。ストレージアクセス頻度が低いデータにはデフォルトのエラー訂正符号モデルを使用し、ストレージアクセス頻度が高いデータには多重コピーモデルを選択できます。冗長性メカニズムに加えて、MEMOはデータ修復機能も開発しており、RAFI技術を使用して失効したデータブロックを迅速に発見し、データ修復の効率を数倍に向上させることができます。

したがって、冗長性メカニズムの観点から見ると、FilecoinとArweaveは原始的なストレージ技術とブロックチェーンの結合であり、MEMOは最先端のストレージ技術とブロックチェーンの結合です。

三、システムガバナンスの基礎

システムの運営ルールは、運営の安定性と持続性に重要な役割を果たします。システムガバナンスの基礎において、Filecoin、Arweave、MEMOの3者の間には大きな違いがあります。

経済モデルの観点から見ると、FilecoinとArweaveは出塊によってストレージを奨励しています。彼らのユーザーの役割は2種類あり、ストレージユーザーとマイナーです。Filecoinには検索マイナーという役割もありますが、検索マイナーとストレージマイナーは相互に兼任できるため、Filecoinの本質的な役割は2種類だけです。

運営原理において、FilecoinはIPFSのインセンティブ層として、コピー証明と時空証明をコンセンサスの基礎として採用しています。その運営モデルは出塊の封装であり、データを成功裏に封装したマイナーのみが出塊権を得る資格があり、そのデータストレージと封装成功率は高度に関連しています。Arweaveは一種のブロックチェーンとして、「アクセス証明」（Proof of Access）とPoWコンセンサスをインセンティブの基礎として採用しており、従来のブロックチェーンとの違いは、各ノードが全てのチェーン上のデータを同期する必要がなく、マイナーは一部のブロックをダウンロードするだけで即座に検証を開始できる点です。

MEMOは出塊によってストレージを奨励するのではなく、システムエコシステムのバランスを維持するために相互に関連し、相互に制約する3つの役割を設計し、スマートコントラクトを利用してシステムの自治を実現しています。ストレージユーザーUserとストレージ提供者Providerに加えて、MEMOは中間管理者Keeperという役割も設計しています。Keeperの主な機能は、ストレージノードProviderに対して挑戦を行い、契約通りにストレージされているかを検証することです。この役割はシステムの安定した運営において重要な役割を果たします。

Filecoinとは異なり、MEMOの3つの役割は相互に独立しており、相互に兼任することはできません。Userは消費者であり、Providerは提供されたストレージスペースの大きさと期間に基づいて利益を計算し、KeeperはUserの支払いから一定割合の管理利益を得ます。役割間の取引はスマートコントラクトによって自動的に実行されます。

もしFilecoinとArweaveの2つの役割が直線でつながっているとすれば、MEMOの3つの役割は三角形を形成しています。幾何学では、三角形は最も安定した構造と見なされており、MEMOは3つの独立した役割の設計によってシステムの三足鼎立を実現し、運営をより安定させています。

データの完全性を保証するために、MEMOは公開検証メカニズムを開発しており、Keeper役割はそのメカニズムにおいて重要な管理と監視の機能を担っています。経済的利益を得るすべてのノードは監視を受けなければならず、例えば、各ProviderはKeeperの挑戦を受け入れなければならず、各Keeperも他のKeeperの挑戦を受け入れなければなりません。これにより、環環相扣の関係が形成されます。役割間の共謀攻撃を防ぐために、この公開検証メカニズムはKeeper以外の第三者も検証に参加できるようにし、検証の公開性、予測不可能性、ランダム性を保証しています。

さらに、MEMOはユーザー評価制度を設計しており、Userは協力したProviderとKeeperを評価する権利を持っています。信頼度の高い役割は将来的により多くのサービス機会を得ることができます。この評価制度とKeeper役割の設計、スマートコントラクトの展開が相まって、MEMOのシステムガバナンスの基礎を構成し、システムの運営をより安定かつ健康にしています。

• 拡張性能

現在、大量のデータが数十年の寿命を持つハードディスクに保存されています。したがって、長期保存の実現は拡張性能に対する究極の試練です。拡張性能を試すために、分散型の程度、参加のハードル、信頼性、可用性、エネルギー消費などのいくつかの側面から分析できます。

3つのプロジェクトの中で、FilecoinとArweaveは出塊によってストレージを奨励していますが、計算能力の競争が参加のハードルを高くしています。

Filecoinは封装出塊に依存しており、その封装プロセスは複雑なコーディングと計算のプロセスです。これは、高性能で計算能力の大きい専門的なデバイスのみが参加に適していることを意味し、一般的なデバイスは計算能力が限られているため参加が難しく、Filecoinは避けられない集中化に向かっています。

Arweaveはブロックチェーン構造のBlockweaveを採用しており、データを「チェーン上」に保存していますが、従来のブロックチェーンのようにデータを全ネットワークでバックアップするのではなく、マイナーがランダムにブロックを取得する形式でストレージを奨励しています。これにより、マイナーはできるだけ多くの歴史的ブロックや「希少」ブロックを保存するよう奨励されますが、全ネットワークでバックアップを行っていないため、このモデルも避けられない集中化の程度の低下をもたらします。

一方、MEMOは全く新しい設計理念と計算能力の競争に依存しないモデルを採用し、完全な分散型を保証しています。アーキテクチャ設計において、MEMOは従来のブロックチェーンストレージアーキテクチャを最適化し、革新を行い、役割と取引情報のみをブロックチェーンに記録し、膨大なデータを共有経済のモデルでエッジストレージデバイスに保存します。この普通のエッジデバイスを利用するモデルは、完全な分散型を保証するだけでなく、参加のハードルを大幅に低下させます。

さらに、新しい世界の構図の中で、炭素排出は分散型ストレージの重要な価値基準の1つになるでしょう。Filecoinの封装プロセスとArweaveのPoWコンセンサスプロセスは、いずれも高エネルギー消費のプロセスです。Filecoinはデータをチェーン下に保存していますが、検証プロセスは依然としてチェーン上で行われ、Arweaveはストレージと検証の両方をチェーン上に置いています。一方、MEMOはランダム検証関数を使用して公開検証メカニズムをチェーン下で設計しており、このメカニズムにより、MEMOは安全性を犠牲にすることなく低エネルギー消費と高可用性を実現しています。

低いハードルでの参加により、MEMOは拡張の広がりを得ており、完全な分散型と低エネルギー消費、高可用性により、拡張の深さも得ています。また、信頼性の面でも、MEMOは先進的なストレージ技術を用いて分散型ストレージの最前線に立っています。MEMOは、数々の革新と独自の技術を通じて、データの各瞬間における完全性の約束を実現しています。

ブロックチェーンの誕生は計算とストレージの分離を促し、スマートコントラクトの展開とKeeper役割の設計により、インセンティブと出塊が分離され、これらの分離がMEMOの理念の精髄となり、完全な分散型、低冗長性、低エネルギー消費、高信頼性、高可用性の分散型クラウドストレージの代表となっています。