最新の1億4000万ドルの資金調達、分散型ストレージプロトコルWalrusの解釈

この記事は2024年9月25日に最初に公開されました

分散型ストレージネットワークArweaveはコンピューティングレイヤーAOを立ち上げ、ARコインの価格、生態、人気の逆流を成功裏に引き起こし、逆転戦とも言える戦いとなった。総合コンピューティングチェーンとして、Sui は分散型ストレージネットワーク Walrus を立ち上げることでどのような波を起こすのでしょうか?

背景

チーム

Solana の開発会社は Solana Labs、Aptos の開発会社は Aptos Labs、Sui の開発会社は Mysten Labs (とてもユニークですね) と呼ばれています。 Mysten Labsの創設者と従業員のほとんどは、Facebook（現Meta）によって解散されたブロックチェーンプロジェクトであるDiem出身です。

Walrus は、Mysten Labs によって「プロトコル、プラットフォーム」として分類される最新の製品であり、分散型ストレージネットワークです。 Walrus は英語で「セイウチ」を意味します。公式 Web サイトには、「セイウチのように繁栄する」、「セイウチのように適応できる」などのスローガンがあり、ストレージシステムとしてのプロトコルの信頼性と可用性を伝えています。

Suiとの連絡

Walrus は Sui 上に構築されており、Sui を使用してストレージスペースとメタデータの販売を調整します。ただし、Walrus を使用するには、Sui 上でアプリケーションや製品を構築する必要はなく、新しいガバナンストークン WAL が SUI の代わりにユーティリティトークンとして機能します。

競合製品の比較

分散型ストレージプロトコルは、一般的に 2 つの主要なカテゴリに分けられます。最初のカテゴリは完全に複製されたシステムであり、この分野の主な競合他社である Filecoin と Arweave がこのタイプのシステムの典型的な代表例です。このタイプの主な利点は、ストレージノード上でのファイルの完全な可用性であり、ストレージノードがオフラインになった場合でも、ファイルへのアクセスと移行が容易になります。この設定により、ストレージノードがファイルの回復に相互に依存する必要がないため、許可のない環境が可能になります。

このようなシステムの信頼性は、選択されたストレージノードの堅牢性に依存します。従来の 3 分の 1 の静的な敵対者モデルと候補ストレージノードの無限プールの仮定では、「12 ナイン」のセキュリティ (つまり、ファイルアクセスが失われる確率が 10^-12 未満) を実現するには、ネットワーク上に 25 を超えるレプリカを保存する必要があります。これにより、ストレージのオーバーヘッドが 25 倍になります。また、悪意のある人物がファイルの複数のコピーを保存しているふりをしてシステムの整合性を弱める、潜在的なシビル攻撃の問題もあります。

2 番目のタイプの分散ストレージサービスでは、リードソロモン (RS) エンコーディングが使用されます。 RS エンコーディングは、ファイルをスライスと呼ばれる小さな部分に分割し、各スライスは元のファイルの一部を表します。スライスの合計サイズが元のファイルのサイズより大きい限り、元のファイルをデコードできます。 RS コーディングにも欠点があります。エンコードおよびデコード処理は、フィールド演算、多項式評価、および補間に依存しており、計算コストが高くなります。これらの操作は、ドメインのサイズとスライスの数が比較的小さい場合にのみ実用的であり、エンコードされたファイルのサイズと参加するストレージノードの数が制限されます。そうでない場合、エンコードのコストが非常に高くなり、分散化の程度が制限されます。もう 1 つの問題は、ストレージノードがオフラインになり、別のノードに置き換える必要がある場合、完全に複製されたシステムとは異なり、データを 1 つのノードから別のノードに単純にコピーすることができないことです。 RS コードシステムでは、既存のすべてのストレージノードがスライスを交換ノードに送信し、交換ノードが失われたスライスを回復する必要があります。しかし、このプロセスにより、O(|blob|) のデータがネットワーク経由で送信されることになります。復元操作を頻繁に行うと、レプリケーションを削減することで得られるストレージの節約が減ります。

ストレージの課題

使用されるレプリケーションプロトコルに関係なく、既存のすべての分散ストレージシステムは、次の 2 つの追加の課題に直面します。

ストレージノードがデータを保持し、破棄しないようにするには、継続的な課題が必要です。これは、支払い用のストレージを提供するオープンな分散型システムでは重要ですが、現在のところ、各ファイルに個別のチャレンジが必要であるため、この方法ではシステムのスケーラビリティが制限されます。
ストレージノードには調整が必要です。システム内に誰がいるのか、どのファイルがストレージに対して支払われたのかを把握し、参加に対するインセンティブを実装し、不正使用を軽減するための課題とメカニズムを管理する必要があります。このため、上記の各システムは、トランザクションを実行するためにカスタムブロックチェーンを実装し、ストレージプロトコルに加えて暗号通貨を導入しました。

コアイノベーション

これらの課題に直面して、Walrus は分散型ストレージに異なるソリューションをもたらすことができるどのようなイノベーションを持っているのでしょうか?

簡単に言えば:

革新的な消失訂正符号化技術を使用することで、Walrus は、非構造化データブロックを、ストレージノードのネットワーク全体に分散され、保存される小さなシャードに迅速かつ堅牢にエンコードできます。最大 3 分の 2 のシャードが失われた場合でも、一部のシャードを使用して元のデータブロックを迅速に再構築できます。これは、既存のクラウドサービスと同等のレプリケーション係数を 4 ～ 5 倍に抑えながら、分散化と障害耐性の向上という利点を備えながら実現できます。

具体的には：

Walrus は、ビザンチンフォールトトレランス用に設計された新しい 2D エンコーディングアルゴリズムである RedStuff を導入しました。 RedStuff はファウンテンコードに基づいており、高速操作と高い信頼性の利点を兼ね備えています。

RedStuff は、単純な演算 (主に XOR、排他的論理和演算) を通じてデータをプライマリスライスとセカンダリスライスにエンコードします。これらのスライスはストレージノード間で分散され、各ノードは一意の組み合わせを保持します。異なる次元のエンコードの場合、RedStuff は異なるしきい値を使用します。プライマリディメンションでは、リカバリしきい値 f+1 が使用されます。これにより、データブロックが使用可能であることを証明するために必要な署名が 2f+1 個だけになり、レプリケーション係数がすでに 3 になるため、非同期書き込みが可能になります。

二次次元では、回復しきい値として 2f+1 を使用します。この設計により、初めて非同期ストレージの証明が実現され、追加レプリケーションは 1.5 倍のみ導入され、最終的な総レプリケーション係数は 5 倍未満になります。さらに重要なのは、失われたスライスは失われたデータの量に基づいて回復できるため、2D エンコーディングのおかげで帯域幅を節約できることです。

RedStuff の利点としては、RS エンコーディングと比較して、単純な XOR 演算を使用することでエンコーディング/デコーディングが高速化されること、ストレージオーバーヘッドが低いためシステムを数百のノードに拡張できること、高い復元力とフォールトトレランスを備えているため、ビザンチン障害が発生した場合でもデータを回復できることなどが挙げられます。

許可のないプロトコルである Walrus には、ストレージノードの自然損失に対処し、データの継続的な可用性を確保するための効率的な委員会再構成プロトコルが装備されています。エポック間で新しい委員会が現在の委員会に置き換わると、再構成プロトコルによって、可用性ポイント (PoA) を超えたすべてのブロックが引き続き利用可能であることが保証されます。 RedStuff の 2D エンコーディングにより、状態の移行がより効率的になり、一部のノードが使用できなくなった場合でも、他のノードが失われたスライスを回復できます。