2022年末まとめ：分散型ストレージの現状と未来

著者：Jason ， Puzzle Ventures

TL; DR

• 非コアデータをメインチェーンから分離し、DSN（分散ストレージネットワーク）に保存することは、スケーラビリティの問題を解決し、相互運用性とプライバシー保護を向上させるための主流のソリューションとなっています。

• Filecoinはマイナーのネットワークとストレージコストにおいて大きな優位性を持っていますが、Arweaveの永続的なストレージはNFTやソーシャルアプリケーションにより信頼性の高いソリューションを提供できます。

• L1拡張ストレージネットワークはDSNよりも高い相互運用性を提供する新しいソリューションを提供できますが、まだ検証の時間が必要です。

• 将来の分散ストレージシナリオには、完全な相互運用性、データの可用性、安全性、ミドルウェアやAPIを通じてユーザー/開発者に優しいオフチェーン計算が含まれるでしょう。

分散ストレージの発展の歴史

データストレージ分野は、テクノロジー界の発展の基盤であり、重点的に注目されてきた分野です。アマゾン、マイクロソフト、アリババなどが提供する集中型クラウドストレージサービスに基づいて、クラウドストレージ市場は2021年には1000億ドル以上の市場規模を形成し、明らかなトップ効果が見られます（アマゾン40%、マイクロソフト22%、アリババクラウド10%、データ出典：Gartner）。Web3の爆発に伴い、一部の分散ストレージプロバイダーが伝統的なクラウドストレージ市場が満たせないニーズを満たし始めました。

現在、大多数のdAppは依然としてAWSに展開されており、イーサリアムのノードもマージ前に50%以上がAWS上で稼働していました[1]が、Web3プロジェクトはバックエンドとメタデータを分散ストレージと接続する重要性と必然性を徐々に認識しています。Ethereum.orgの定義によれば、分散ストレージはp2pネットワークで構成されており、各オペレーターは全体データの一部を所有し、アルゴリズムを通じて復元可能なデータ共有システムです[2]。

分散ストレージは多くの問題を解決できますが、データプライバシーの保護や検閲耐性など、現在の分散システムの発展はまだ成熟しておらず、多くの解決すべき問題があります。（メイン）チェーン上のストレージソリューションの試行を経て、DSN（分散ストレージネットワーク）が現在の主流のソリューションとなっています。このソリューションは、ストレージ容量をほぼ無限に近づけ、データの安全性とプライバシーを保証します。

表1 ブロックチェーンデータストレージソリューションの比較

具体的なチェーン上の拡張ソリューションについては、以下のリンクを参照してください：https://zhuanlan.zhihu.com/p/48078642

筆者は、オフチェーンのストレージ層がWeb3エコシステムの重要なインフラストラクチャとなり、ホットストレージとコールドストレージの方法で、あらゆるプロトコル層や実行層のデータストレージの問題を解決することになると考えています。

将来的には、「不可能な三角形」の拡張問題は、ストレージ層を完全に分離しながら相互運用性を維持する方法で解決され、コールドストレージ層の上に構築されたミドルウェアやAPIなどのサービスを通じてデータ計算、呼び出し、プッシュの効率を向上させることができるでしょう。

分散ストレージの発展現状：分類と規模

分散ストレージは本質的にWeb3エコシステムのアプリケーション層にサービスを提供するため、ソリューションはエンドユーザーのニーズを満たすことにより傾斜しています。つまり、より効率的で低コストの方法でデータの保存、計算、呼び出しのニーズを実行することです。分類の観点から見ると、Arweave、Filecoin、Storjはすでに独立した3つの主要な分散ストレージネットワークを形成しており、FilecoinとStorjはより分散化されたP2Pストレージネットワークであり、Arweaveはより緊密に組織されたストレージノードネットワークです。

一方で、異なるタイプのストレージアグリゲーションネットワークは、ユーザーの費用最適化やストレージの便利さを満たすため、徐々により魅力的なゲートウェイとなっていますが、依然としてArweaveやFilecoinの上に構築されています。また、EthStorageを代表とするL1拡張ネットワークは、主チェーンDA層を直接呼び出し、追加の計算能力を提供する設計に焦点を当てており、L1と深くリンクしています。

（注：図中のプロジェクトは現存するプロジェクトと新プロジェクトを主に含み、過去のプロジェクトは含まれていません）

出典: Puzzle Ventures

また、基盤となるストレージネットワークの上に構築された独立した計算ネットワークや調整型ミドルウェアも分散ストレージエコシステムの補完部分ですが、エコシステムdAppが主であり、この記事では重点的に議論しません。

発展規模の観点から見ると、Filecoinは収益、FDV、市場シェアのいずれの観点からも圧倒的にリードしており、ユーザーのストレージ使用度も増加し続けています。しかし、300万ドルを超える四半期収益はWeb2でもWeb3でも多いとは言えず、ほぼ独占的な状況でのことです。したがって、分散ストレージの全体的なトラックにはまだ大きな発展の余地があります。

表2 分散ストレージQ3 2022の収益と規模

出典: Messari, Web3 Index, CoinGecko

ArweaveとStorjの四半期収益はまだ10万ドルのレベルにあり、日収は千ドルを超える程度であり、まだその市場規模に達していません。一つの理由は、熊市全体の市場が低迷していることに関連していますが、もう一つは現在のDSNストレージソリューションがWeb3と完璧に一致する転換点に達していないことです。将来的には、DSN市場全体が一方でより多くのミドルウェアやアグリゲーターを必要とし、ユーザーの流量を提供する必要があり、他方で自身のコストと価値を不断に調整・最適化する必要があります。

主流のソリューション：FilecoinとArweaveの比較

1）機能性

現段階では、FilecoinとArweaveが採用している異なる技術アーキテクチャが機能性の違いをもたらしています。Fundamental Labs[3]の研究報告によれば、機能性の評価フレームワークを以下のように定義しています：ストレージ範囲の柔軟性、ストレージの永続性、冗長性回避能力、データストレージのインセンティブ性、ストレージデータの普遍性、データの可用性。ある意味で、ArweaveとFilecoinは互補的なソリューションです：Arweaveはデータストレージの永続性と安定性に重点を置き、メタデータや履歴データなどに適しています。一方、Filecoinはより柔軟なストレージソリューション（ストレージ時間、種類）を提供し、個人や非重要データのストレージに適しています。

出典：Fundamental Labs

最新の技術開発の進捗を見ると、Filecoin version 17 "Shark"はストレージプロトコルのプログラマビリティを確立し、ストレージ層にスマートコントラクトのインタラクション層を追加しました。来年2月にはFEVMシステムを導入する予定です。Filecoin上のデータの可用性と活発度は向上し、より多様な相互運用性をサポートできるようになります。これがFilecoinのArweaveに対する柔軟性の優位性です。一方、Arweaveはデータの安全性、ノードのインセンティブの安定性（エンダウメント）、ストレージの入口に力を入れており、永続的なストレージという理念に対して信仰を「充電」し続けています。したがって、どちらのソリューションが優れているかを断言するのは難しいですが、いずれにせよ、これら2つの分散ストレージプロトコルは、分散ストレージの基本的なニーズを満たすために機能面で比較的成熟した発展を遂げています。

2）費用

同様に、FilecoinとArweaveの費用を直感的に比較することは難しく、この記事ではできるだけ合理的な方法で両者の費用を形成する感覚を提供することを目的としています。データの可比性を形成するために、この記事では同等のストレージサイズで200年のストレージ時間内の価格を比較対象としています（Arweaveは一般的に200年のストレージをサポートできると考えられています）。

表3 クラウドストレージ費用の比較（データは2022年12月から取得）

出典：Amazon.com, Arweavefees.com, File.app, Filfox.info

表3からわかるように、AWSの最も基本的なS3 Standardプランの価格は約$0.023 per GB per monthであり、200年のストレージには$55.2 per GBが必要です。一方、長期的なコールドストレージに適したGlacier Deep Archiveプランは価格を$2.38 per GBに抑えることができますが、年間のアーカイブ回数には制限があります。ArweaveはARトークンの価格変動に応じて異なる価格が発生し、2022年12月の価格は$1.42 per GBであり、つまり約5年のストレージでS3 standardのストレージコストと同等になります。

一方、Filecoinの価格計算は複雑であり、異なるマイナーが提供する価格に差があり、FILトークンの価格、ストレージ時間、データ呼び出しの頻度が価格に影響を与えます。しかし、いずれにせよFilecoinのストレージコストはArweaveやS3に比べて数桁安く、ほぼゼロコストのストレージと見なすことができます。

しかし、価格は最も重要な要素でしょうか？Arweaveの永続的なストレージはWeb3にとってより重要な意味を持っています。例えば、NFTがメタデータや画像データを失うと、瞬時に価値を失い、開けないリンクになってしまいます。一方、Filecoinのストレージプロトコルでは、過度に分散化された管理方式がGarbage Collectionのリスクを引き起こす可能性があり、つまりストレージファイルのノード内で特定の文書にスターを付けていない場合、誤って削除されるリスクがあります。

同時に、Filecoinのストレージの時間が期限切れになると、ストレージプロバイダーを更新する必要があり、このプロセスでもリスクが生じやすいです。対照的に、ArweaveはARのインセンティブメカニズムを通じてノードにデータを200年間保存するよう奨励し、ARの将来的な価値下落に対しても相応の補償インセンティブを提供し、ストレージプロセス中に周期的なランダムチェックを通じてノードがデータを完全に保存していることを確認します。これらの措置は、各ノードが完全なストレージデータを通じてインセンティブを得られるようにし、保存されたデータの安全性と信頼性を保証するためのものです。ハッカー事件が頻発するWeb3の世界では、データストレージの信頼性がもたらす価値は単純なストレージ価格では測れません。

3）エコシステム

分散ストレージのエコシステムには、マイナー/ノードとエコシステムdAppsが含まれます。
表4 FilecoinとArweaveのエコシステムデータ比較

出典：Filscan.io, Messari

Filecoinはコミュニティの構築が早く、注目度が高いため、現在のストレージ力は約18.9EBであり、Arweaveの17万倍です。しかし、Arweaveは3年以上の発展期間の中でFilecoinよりも2.5倍のストレージ力成長率を形成しており、Filecoinの成長率は実際には安定した直線に近づいています。時価総額の観点から見ると、Arweaveの現在のFDVはFilecoinの約40%であり、Arweaveは将来的にFilecoinのストレージ力エコシステムを迅速に追い越すと判断できます。

Filecoinが今年11月に発表した将来計画[4]によれば、Filecoinは今後、計算とより広範なデータオンボーディングのニーズを満たすことに取り組む予定であり、真にWeb3のLayer 0となることを目指しています。ストレージ力の拡張の観点から、FilecoinはFIL+やESPA Bootcampsのようなインセンティブプログラムを通じて、より多くのマイナーがノード構築に参加することを促進しています。

データオンボーディングと計算に関して、FilecoinはNFTメタデータやWeb2データソースなどの具体的な細分市場に注目し、Filecoin Virtual Machineを通じてチェーン上の計算力を構築し、これらのデータをより便利に使用できるようにします。最新のFilecoin提案（FIP-0044、FIP-0045）からも、データオンボーディングが現在の発展の重点であることがわかります。

一方、Arweaveの最新の2.6バージョン[5]では、主な焦点はコスト削減と効率向上であり、ハードウェアのイテレーションなどを通じて全体のストレージコストとストレージ価格を下げ、データの保存と呼び出しの効率を向上させることを目指しています。したがって、Arweaveはより良い基盤環境を構築することで、より多くの開発者やユーザーを引き付け、エコシステムプロジェクトを通じてゲートウェイ、計算などのさらなるユースケースを満たすことを希望しています。

したがって、Filecoinの論理は、統一された、ストレージビジネスに特化し、マイナーエコシステムに依存する分散ストレージネットワークを提供することです。一方、Arweaveは標準的なWeb3エコシステムのようであり、完璧な基盤アーキテクチャとインセンティブメカニズムを提供することで、開発とユーザーフレンドリーな環境を構築し、ユーザー数とdApp数の有機的な成長を実現します。

エコシステムプロジェクトの観点から見ると、ArweaveではBundlr、Kyve、ArDrive、KwilDBなど、技術最適化、ストレージ入口、アプリケーション拡張方向に向けた優れたプロジェクトが孵化されており、ほとんどのプロジェクト責任者は若い起業家であり、発展の潜在能力が大きいです。Filecoinのエコシステムプロジェクトは数の基数が大きいという利点があり、Filecoinエコシステムはより広範なストレージ関連のニーズを満たすオープンソース環境のようですが、重点的な発展方向はありません。

新しいソリューション：アグリゲーションネットワークとL1拡張ネットワーク

1）アグリゲーションネットワーク

アグリゲーションネットワークの概念は、Filecoinが立ち上がった初期から存在しており、Coldstackなどの初期プロジェクトがその例です。しかし、Coldstackは大きな成功を収めていません。その理由は、純粋なUberスタイルのアグリゲーターがストレージ効率を実際に向上させることができず、さらなる価値を提供できないからです。ストレージプロトコルのアグリゲーションネットワークは、ユーザーのストレージ効率とコストの痛点を解決できますが、アプローチは多様です。

まず、これらのアグリゲーションネットワークは、FilecoinやArweave自身のゲートウェイよりも優れている必要があります。FilecoinがFVMチェーン上の計算に向かって進化するにつれて、Filecoinの上に構築された追加の計算能力を提供するアグリゲーションネットワークが排除される可能性があります。次に、異なるアグリゲーションプロトコルは、FilecoinやArweaveが実現しにくい問題を解決する必要があり、単一のアグリゲーショントラフィック入口を作るのではなく（少なくとも初期の切り口ではない）、単一のトラフィック入口は最終的にFilecoinとArweave自身によって制御されることになります。

JackalはFilecoinの上に構築され、データのプライバシーと安全性を向上させることに特化したアグリゲーターソリューションです。既存のファイルに対してAES-256暗号化を提供し、Cosmosを通じてPoSコンセンサスのL1チェーンを構築して管理と課金を行います。これはFilecoinの上にプライベートクラウドストレージプロトコルの層を追加することに相当します。

同時に、JackalはProof-of-Persistenceアルゴリズムを通じて3倍のファイルコピーを提供し、ストレージ価格を最適化します。冗長性とコストは分散ストレージの核心的な問題ではありませんが、データのプライバシーと安全性の向上はFilecoinが短期間で達成するのが難しいことです。4EVERLANDはFilecoin、Arweave、Dfinityを基盤ストレージ層として統合したクラウドコンピューティングプラットフォームであり、dAppに分散ストレージ、計算、ネットワークのコア能力を提供し、基盤の分散ストレージ層とアプリケーション層の接続層を構築することに特化しています。

現時点では、Webホスティングとバケットが主な2つの製品であり、ホスティングは4EVERLANDの200以上のゲートウェイの加速を受けてフロントエンドホスティングを完了でき、バケットはアグリゲートゲートウェイです。これらの2つの製品は、ユーザーフレンドリー性の観点から分散ストレージの実際の使用度を大幅に向上させ、多通貨支払い、データパネルなどの詳細な最適化問題を解決しています。

2）L1ストレージ拡張ネットワーク

L1ストレージ拡張ネットワークは、本質的に既存のLayer 2と同じであり、L1の性能とスケーラビリティを向上させるソリューションの総称です。EthStorageは、ストレージ拡張を中心にした最初のLayer 2ソリューションであり、主に3つの機能を含みます：Proof of Publication、External Data Retention、Access Protocol。

Proof of Publicationは、特製のKZGコミットメントとReed-Solomonコードを通じてストレージデータのCRUD機能を実現し、FilecoinとArweaveは現在CRDしか実現できません。Update機能を追加し、Access ProtocolのようなEthereumコントラクト上にホスティングされたリソースを直接レンダリングできるWeb3 URL機能と組み合わせることで、Web3メール、Web3ブログ、Web3ドライブなどのチェーン上のアクティビティを簡単に実現できます。これらの試みは、将来のWeb3の大規模なアプリケーションに役立ちます。

一方、EVM互換性とチェーン上ストレージの特性により、FilecoinやArweaveに比べてインタラクションパスが短く、したがってコンビナビリティも高くなります。例えば、EthStorageはNFTのメタデータをEVM環境にチェーン上で保存し、スマートコントラクトを通じてNFTの組み合わせなど、プログラマビリティが必要な新しいプレイを実現し、ユーザー体験を改善します。チェーン上データ（大規模な）のプログラマビリティは、将来的に新しいDefi、Gamefi、Socialfiアプリケーションを生み出すでしょう。現時点では、L1ストレージ拡張ネットワークとDSNネットワークは互補的であり競争的であり、EVMエコシステム内で生存し、そのストレージパラダイムを公式の標準に進化させるには時間が必要です。

将来の発展の可能性

全体として、FilecoinとArweaveはこれまでの発展を経て分散ストレージの代表的なプロジェクトとなり、分散ストレージの0から1のプロセスが基本的に完了したことを示しています。発展理念において、非チェーン上のコアデータをストレージ層に分割することは、イーサリアムのスケーラビリティの主要な手段となっています。

同時に、ストレージアグリゲーションネットワークとL1拡張ネットワークは補完と拡張として、より効率的で低コストでユーザーの具体的なニーズを満たすことができ、基盤となるDSNネットワークにはまだ多くの解決すべき問題があります：エコシステムアプリケーションが少ない、ストレージと計算が分離されている、Web2のオンボーディングが難しいなどの問題がDSNの次の成長に向かうのを妨げています。将来的には、以下のようなタイプのプロジェクトが次の成長のエンジンとなる可能性があると判断します：

1. DSNアグリゲーター：異なる/同じDSNネットワーク上に構築されたアグリゲーション入口で、費用最適化の選択、統一トークン支払い、データ可用性/呼び出しサービスなど、ユーザーフレンドリー性を向上させるツールを提供します。類似プロジェクト：Lighthouse, 4EVERLAND
2. オフチェーン計算：Filecoinはすでにチェーン上の分散計算のレイアウトを持っていますが、純粋なチェーン上計算ではより複雑な計算要求を満たすことができません。チェーン上データとオフチェーン計算を組み合わせた包括的なソリューションは、より複雑な計算を完了することでデータの使用価値を向上させ、ユースケースを拡大します。類似プロジェクト：KwilDB, Tableland
3. L1ストレージ拡張ネットワーク：L1ストレージと計算力拡張の利点は、L1エコシステムと深く接続できることです。ソーシャルやゲームのようなデータストレージニーズが大きいプロジェクトを満たし、公式の承認を得た後に迅速に大規模な統合を実現できます。類似プロジェクト：EthStorage
4. 第三者データセキュリティネットワーク：既存のDSNに保存されているデータを保護し、ストレージノードを監査、バックアップ、ハッカー攻撃を防ぎ、関連する補償保険プランを提供します。類似プロジェクト：Jackal

参考文献：
[1]https://cointelegraph.com/news/3-cloud-providers-accounting-for-over-two-thirds-of-ethereum-nodes-data
[2]https://ethereum.org/en/developers/docs/storage/
[3]https://6pjecoitbb3mbacc67rvmct3gbugplnty5ptok4rgunlo24tvq.arweave.net/89JBORMIdsCAQvfjVgp7MGhnrbPHXzcrk_TUat2uTrA
[4]https://filecoin.io/blog/posts/the-filecoin-masterplan/
[5]https://arweave.news/arweave-2-6-major-upgrade-more-data-less-energy