導入

ブロックチェーン技術の急速な発展に伴い、モノリシックブロックチェーンはスケーラビリティと相互運用性の深刻な課題に直面しています。イーサリアムのような主要なプラットフォームでは、ユーザーの需要が高い時期に取引手数料が高騰し、分散型アプリケーションの採用を大きく妨げています。これらの問題に対処するために、開発者は常に革新的なソリューションを模索してきましたが、Availの出現はこれらの問題を解決するための新しい方向性を提供します。カンクンのアップグレード後、イーサリアムエコシステムの取引コストは大幅に低下し、モジュラー技術はブロックチェーン開発における重要な物語となっています。今年の上半期には、CelestiaやEigenDAなどのモジュラーブロックチェーンがトレンドをリードし、7月23日、AvailはAvail DAメインネットを立ち上げることで、モジュラー分野で大きな一歩を踏み出しました。

モジュラーブロックチェーンのコアプロジェクトの1つとして、Avail、EigenDA、Celestiaが同様の分野にサービスを提供しています。ただし、それぞれに、インフラストラクチャ、実行モデル、およびトークンの経済設計の点で独自の特性があります。

チームのバックグラウンド

AvailはPolygonから派生し、2023年に独立した中立的な組織となりました。データの可用性（DA）が業界の焦点となる前、アヌラグ・アルジュンは他の人々と協力してPlasmaチェーンを開発し、Ethereumのスケーラビリティの問題を解決することを目指しました。このチェーンはPolygonに190億ドルの収益をもたらしましたが、最終的には理想的なスケーリングソリューションにはなりませんでした。このプロセスを通じて、アヌラグはすべてのブロックチェーンが最終的に同じ課題、つまりデータの可用性に直面することを認識しました。Rollupトランザクションの約80％はDAに関連するコストですが、彼は複数のブロックチェーンのスケーラビリティの問題を解決できる費用対効果の高いDAレイヤーの創造を想像しました。

この考えはアヌラグに限らず、多くのレイヤー1（L1）ブロックチェーンプロジェクトもDAレイヤーとして位置づけようと試みました。例えば、EthereumはRollupアプローチを通じてDAソリューションを探求しており、他のL1プロジェクトもこの領域で革新しています。アヌラグは、DAに特化したL1ブロックチェーンは独自の利点を提供すると信じています。

Maticでの彼の経験を通じて、暗号化とセキュリティの博士号を取得中だったAvailの共同創設者であるPrabal Banerjeeと出会った。後にPrabalは研究者としてチームに加わり、二人はスケーラブルなDAレイヤーの構築に取り組んだ。Zero-Knowledge Proof（ZK）技術の台頭とともに、二人は正当性証明に基づくブロックチェーン設計を統合した。Polygonで10億ドル規模のプロトコルを構築した経験を活かし、データの利用可能性の課題に対処するためのソリューションの開発を進めた。

モノリシックからモジュール化へ

ソース：公式ドキュメントを利用できます

基盤となる計算リソースをめぐる競争が激化する中、イーサリアムのモノリシックアーキテクチャ(単一のチェーン上で実行、決済、注文、データ可用性(DA)を処理する)は、特にスケーラビリティの面でその限界をますます明らかにしています。これにより、業界はモノリシックモデルを再評価し、新しいソリューションを模索するようになりました。

Rollupsは、実行をオフチェーンに移行することでモジュラーアーキテクチャを導入し、レイヤー1(L1)ネットワークの輻輳を緩和し、ユーザーのトランザクションコストを削減し、トランザクションスループットを向上させました。このアーキテクチャはオンチェーンの効率を大幅に向上させましたが、イーサリアムの限られたブロックスペースは依然としてボトルネックであり、需要が高まるにつれて、この問題が再浮上する可能性があります。現在、分散型アプリケーション(Dapps)はデータの送受信と決済をL1に依存していますが、Rollupsはこれらのプロセスを管理するためにL1を使用しています。ロールアップはブロックスペースの使用を最適化しましたが、ブロックスペース自体は依然として希少なリソースです。

Ethereum RollupsのL1トランザクションを分析すると、DAの費用がRollupの費用の90%を占め、最も大きな支出源となっていることがわかります。この費用の大部分は、トランザクションデータを公開するためのL1手数料の支払いから生じています。

Rollupsが実行をオフチェーンにオフロードするのと同様に、Availのアーキテクチャはデータの利用可能性を専用のレイヤーに移動することを可能にします。Availは、スケーラビリティ、ガバナンス、分散化の課題に対応する柔軟で使いやすく安全なDAレイヤーを開発者に提供します。

Availのモジュラーアーキテクチャ

Availは、データの利用可能性、集約、共有セキュリティを統合したモジュール式の技術スタックを活用して、Web3の統一を加速することを目指しています。Availを使用してオフチェーンのトランザクションデータを公開するロールアップは、Validium（オプティミスティックロールアップの場合はOptimiumと呼ばれます）のようなシステムを形成します。ValidiumとSovereign Rollupは、低信頼のデータの利用可能性と順序付けサービスにAvailを頼ることができます。

以下は、AvailがValidiumsとSovereign Rollupsをサポートする方法の概要です。

1. トランザクションの提出: ほとんどの既存のロールアップと同様に、トランザクションデータはバッチ処理され、状態ルートがAvail DA（データ可用性）に提出されます。各バッチには、ロールアップの起源を表す一意のアプリケーションIDが関連付けられています。
2. データ拡張と消去コーディング: Avail DA に送信されたトランザクションは、消去コーディングを受けます。データ ブロックは n 個の元のチャンクに分割され、2n 個のチャンクに展開されます。2n セットの任意の n 個のチャンクを使用して元のデータを再構築し、冗長性とフォールト トレランスを確保できます。
3. Commitment Creation: Avail DA applies KZG polynomial commitments to the redundant data, ensuring its integrity through cryptographic proofs. These commitments ensure that the stored data is accurate and tamper-proof.
4. ブロック伝播:バリデーターはKZGコミットメントを含むブロックを受け取り、それらを再生成してその正確性を検証します。その後、ブロックの有効性はコンセンサスによって決定されます。
5. ライト・クライアント・ネットワーク: ライト・クライアントは、データ可用性サンプリング (DAS) を使用してブロック・データの整合性を検証します。これは、ブロックヘッダーのコミットメントに対してKZG多項式開口検証を実行することで実現され、完全なKZGコミットメントを再構築したり、不正証明に頼ったりする必要がなくなります。
6. 証明検証：軽量クライアントは、データマトリックスから生成されたセルレベルの証明を使用して証明検証を実行します。これにより、クライアントがフルブロックをダウンロードまたは検証することなく、データが利用可能で正しいことが保証されます。

Availは詐欺証明の代わりに有効性証明を使用しているため、ライトクライアントは状態の確定後にデータの可用性と正確性を即座に検証することができます。また、ライトクライアントネットワークはデータの可用性サンプリングを通じて高いデータの可用性を確保しています。より多くのライトクライアントが参加することで、サンプリングの能力が向上し、ネットワークがより大きなブロックをサポートできるようになります。これらのライトクライアントはノートパソコンやモバイルデバイスでも実行することができ、ネットワークの効率を向上させます。

出典：利用公式ドキュメント

技術的な特長

Light Client Use Cases

現在、多くのブロックチェーンアプリケーションは、フルノードを維持するために仲介業者に依存しており、ユーザーは直接ブロックチェーンに接続するのではなく、これらの仲介業者を介して間接的に相互作用しています。データの可用性が保証されていないため、軽量クライアントはまだ伝統的なアーキテクチャの理想的な代替手段にはなっていません。Availは、仲介業者に頼ることなく、アプリケーションが直接ブロックチェーンネットワークと対話できるようにすることで、この問題を解決します。

Availはフルノードの運用をサポートしていますが、ほとんどのアプリケーションはフルノードを実行する必要がないか、スムーズに機能するために最小限のノードのみが必要です。これにより、ブロックチェーンネットワークへの参加に必要なリソース要件が大幅に削減され、より多くの参加者が軽量なインフラストラクチャを介して直接チェーンとやり取りすることで分散化が向上します。

データ可用性サンプリング（DAS）

従来のライトクライアントと同様に、Availのライトクライアントはブロックヘッダーデータのみをダウンロードする必要があります。さらに、ブロックデータの一部を無作為にサンプリングし、データ可用性サンプリング（DAS）を通じてその可用性を検証します。消去符号化とKZG多項式コミットメントを組み合わせることで、ライトクライアントは詐欺証明に依存せずに、ほぼ100%のデータ可用性を確保できます。また、わずかかつ一定数のクエリのみを必要とします。

Erasure Codingとデータの可用性

エラスチックコーディングは、データをフラグメントに分割し、データの一部が失われても元のコンテンツを復元する仕組みです。ブロックチェーンアプリケーションでは、悪意のある参加者がデータの一部を隠そうとしても、システムは他のフラグメントからそれを復元することができます。このメカニズムにより、データの可用性サンプリングの信頼性が大幅に向上し、データの改ざんに対するシステムの耐性もさらに強化されます。

KZGコミットメント

KZGコミットメントは、2010年にAniket Kate、Gregory M. Zaverucha、およびIan Goldbergによって開発された効率的な多項式コミットメント方法であり、最近のゼロ知識証明システムで広く採用されています。Availのアーキテクチャでは、KZGコミットメントは以下の利点を提供します。

• ブロックヘッダーに記録された値への簡潔なコミットを許可します。
• 軽量クライアントは、これらのコミットメントを通じてデータの利用可能性を検証できます。
• KZGコミットメントの暗号化バインディングプロパティにより、偽のコミットメントを生成することはほぼ不可能になり、詐欺証明の必要性が大幅に低下します。

Availの統合レイヤー

Availは、基盤となるデータ可用性(DA)レイヤー、Nexus統合レイヤー、Fusionと呼ばれる追加のセキュリティレイヤーから始まる包括的なテクノロジースタックである「統合レイヤー」を構築しています。スケーラブルなデータ可用性レイヤーにより、AvailはWeb3エコシステム全体をサポートすることを目指しています。Avail は、KZG 多項式コミットメントに基づく有効性の証明を使用して、リアルタイムで信頼性の高いデータの可用性を確保し、ロールアップの成長、相互接続、セキュリティの維持、および適応を可能にします。

Avail DA

ソース：公式文書が利用可能です

Avail DAは、データの利用可能性に特化した基本的なアーキテクチャです。GRANDPAおよびBABEの合意アルゴリズムを利用し、他のデータ利用可能性レイヤーとは異なる設定となっています。この設計により、Avail DAは高いスケーラビリティを持ち、Data Availability Sampling (DAS)および妥当性証明を通じて低コストで信頼性のあるデータ保証を実現しています。

その中核となるのは、Avail DAがトランザクションの優先順位付けと公開を行うと同時に、ユーザーがブロック全体をダウンロードせずにブロックデータの可用性を検証できるようにすることです。Avail DA の特徴の 1 つは、データに依存しない性質です。EVM、WASM、カスタム・ニュー・ランタイムなど、さまざまな実行環境をサポートし、幅広いブロックチェーン・アプリケーションのための汎用性の高い基盤を提供します。

利用可能なネクサス

ソース：利用可能な公式ドキュメント

Avail Nexusは、Availエコシステムの第2の柱であり、Web3エコシステムを統合するために設計された許可なしのフレームワークです。Avail DAを信頼できる基盤として使用し、検証ハブとして機能します。Nexusは、証明の集約、検証レイヤー、シーケンサー選択メカニズム、スロットオークションシステムを統合したZK-coordinated Rollupシステムを採用しています。Nexusは定期的に集約された証明をEthereumとAvail DAレイヤーに提出し、クロスチェーン操作の信頼性を確保します。

アベイルズフュージョン

ソース：公式ドキュメントを利用

Avail Fusion（第3の柱）は、Availエコシステムと広範なWeb3スペースに追加のセキュリティを提供します。Fusionの核心コンセプトは、統一されたシステムには経済レベルでの統一されたセキュリティが必要であるということです。Fusion Securityは、BTCやETHなどの確立されたエコシステムのネイティブアセットを活用することで、Availのコンセンサスを強化し、Availのコンセンサスにセキュリティを提供します。これは、ブロックチェーン間で合意を達成するために外部トークンを使用する試みとして初めてのものです。

Fusionは、確立された暗号通貨と新興のロールアップトークンの2種類のアセットステーキングをサポートしています。現在、Fusionのプロトタイプには2つのステーキングモジュールが含まれており、1つはAvailブロックチェーン上で動作するもの、もう1つは資産変換ステーキング用です。Avail Fusionの最初の公開プロトタイプはまだ開発中であることに注意することが重要です。

Availのノードタイプ

Availのアーキテクチャは従来のモノリシックブロックチェーンとは異なりますが、フルノード、ライトクライアント、アーカイブノード、およびバリデータノードをサポートしています。

• フルノード：フルノードは、ブロックのダウンロードと正確性の検証を担当しますが、コンセンサスプロセスには参加しません。フルノードはシステムへの追加の冗長性と耐障害性を提供しますが、ネットワーク機能には必須ではありません。
• Validatorノード：Validatorノードはブロックの生成、含めるトランザクションの決定、および順序の維持において重要です。これらのノードはネットワークが合意に達するのを支援します。
• ライトクライアント:ライトクライアントを使用すると、ユーザーはフルノードを実行したり、リモートピアノードに依存したりすることなく、Availのデータ可用性(DA)レイヤーと対話できます。これは、新しく作成されたすべてのブロックに対してデータ可用性サンプリング(DAS)を実行し、ブロック全体をダウンロードせずにデータの可用性を確保することで実現されます。
• RPCノード：RPCノードは、リモートインタラクションのためのAPIを提供し、Availネットワークとのやり取りにおける開発者や外部ユーザーのゲートウェイとして機能します。

ライトクライアントは、Availネットワーク上の確定ブロックを監視し、各新しいブロック内の事前指定されたデータユニットに対してDASを実行します。正常な検証が行われると、システムはユーザーが必要とする信頼レベルに基づいて、ブロック内のデータユニットのサブセットの確実性を計算します。

経済モデル

トークン配布

Avail DAメインネットの立ち上げに伴い、チームはAVALトークンを適格なユーザーにエアドロップし、総供給量は100億トークンに達しました。分布の内訳は次のとおりです。

• エアドロップと公開割り当ての場合は 6%
• エコシステム開発のための30%
• コミュニティと研究のための23.88%
• 14.12%の割り当てが投資家に行われました
• コアコントリビューターに割り当てられた20%

ソース: 公式ドキュメントを利用できます

ステーキング

AVAILトークンは、エコシステムのガバナンスやリキッドステーキングなど、複数の目的に役立ちます。公式のガバナンスフレームワークはまだ完全に詳細が明らかにされていませんが、誰でもAvailのインフラストラクチャ全体にAVAILをステーキングしてステーキング報酬を獲得することができます。

ステーキングでは、AvailはSubstrateエコシステムから継承されたNominated Proof-of-Stake（NPoS）コンセンサスメカニズムを採用しています。ステーキングは、ユーザーがAVAILトークンをステークしてネットワークのセキュリティを向上させ、報酬を獲得するためにこのシステムで重要な役割を果たします。ステークされるトークンが多ければ多いほど、ネットワークのセキュリティが向上し、ネットワーク攻撃のコストも増加します。

ステーキングアプリケーションには、次のものが含まれます:

• Avail DA Staking:ユーザーは、AVAILトークンをバリデーターやノミネーションプールにステークして、ネットワークを保護し、Web3ゲームやDeFiプラットフォームなどのさまざまなアプリケーションをサポートすることができます。ステーカーは、貢献に対して報酬を獲得します。
• Nexusステーキングを利用可能にする：トランザクションの送信と順序付けに参加するには、シーケンサーはAVAILトークンをステークする必要があります。高性能のシーケンサーは報酬を受け取りますが、性能が低いものは罰せられます。
• Avail Fusion Staking: AVAILトークン以外にも、BTCやETHなどの主要な暗号資産をステーキングして、ネットワークセキュリティを強化することができます。ステーカーは報酬を受け取ることができます。

ユーザーがトークンのステーキングを解除したい場合は、28日間のアンボンディング期間を経る必要があります。この間、AVAILトークンは使用や送金ができませんので注意が必要です。

チャレンジ

ロールアップ競争リスク

アベイルズの成長は、エコシステムと内部相互運用性ソリューションを確立した大規模な汎用ロールアップによって挑戦される可能性があります。これらのロールアップは、最終的に外部の相互運用性システムに依存しなくなる可能性があり、Avail Nexusの価値が低下する可能性があります。ただし、アプリケーション固有のロールアップが急増し、ユーザーが直面する高度な断片化により、このシナリオの可能性は低くなります。

DAソリューションの競争

複数のデータ可用性（DA）ソリューション、例えばCelestiaやEigenDA、およびEthereumの今後のEIP-4844は、「ブロブ」をデータ公開オプションとして導入し、DAレイヤーの競争が激化しています。ロールアップのデータ公開コストへの感度とDAソリューション間の激しい競争は、確立されたDAシステムを好むか、特に完全なダンクシャーディングが実装されると、Ethereumのネイティブデータ可用性に頼る可能性があります。これは、AvailのDAソリューションの採用に影響を与える可能性があります。

共有セキュリティリスク

Avail Fusionによって提供される共有セキュリティモデルは、AVAILトークンとともに複数の資産をステーキングすることに依存しており、これらのさまざまな資産のセキュリティに関するユーザーの懸念を引き起こす可能性があります。一部の開発者は、複数のトークンに依存するのではなく、ETHやBTCなどの一つの確立された資産からセキュリティを得ることを好むかもしれません。また、Avail Fusionが十分なセキュリティを提供できない場合、経済的なセキュリティが強化されたDAソリューションに開発者が移行する可能性もあります。

付加価値サービスエコシステムとの競争

他のリステーキングや共有セキュリティ製品は、ロールアップに対応した付加価値サービスエコシステムを展開する可能性があります。たとえば、EigenLayerは分散型のシーケンシング、データの利用可能性、高速な確定サービスを提供することで、より競争力のある製品になるかもしれません。これらの追加機能は、より包括的で安全なソリューションを求める開発者を惹きつけるかもしれません。