ブロックチェーンのデータ可用性（Data Availability、DA）とは、ネットワーク参加者全員がトランザクションを検証するために必要な完全なデータにアクセスできることを保証する仕組みです。これはブロックチェーンの基本原則である「信頼せず、検証する」（Don't trust, verify）の土台となる重要な概念です。
ロールアップ（Rollup）やその他のレイヤー 2 ソリューションがブロックチェーンの主要なスケーリング戦略として確立されるにつれ、安全で効率的なデータ可用性への需要が急増しました。現在、DA ソリューションはロールアップ中心のスケーリングの基盤として機能し、高頻度の DeFi トレーディングから毎秒数千トランザクションを処理する大規模ゲームアプリケーションまで、幅広いユースケースをサポートしています。
ブロックチェーンのスケーリング環境は、特化型 DA ソリューションの登場により変革的な変化を遂げました。本記事では、Sunrise、Avail DA、Celestia、EigenDA および Ethereum の EIP-4844 の特徴について詳細に分析し、比較します。
エコシステムの理解
現在の DA ソリューションは主に以下の 2 つのカテゴリーに分類されます。
- レイヤー 1 DA ソリューション
- これらは目的特化型のブロックチェーン（Sunrise、Avail DA、Celestia、Ethereum EIP-4844）であり、専用のバリデーターネットワークを通じて分散型のセキュリティを提供します。
2. データ可用性委員会（DACs: Data Availability Committees）
- データの可用性を証明する責任を持つグループで、以下のように分類されます、
- 中央集権型 DACs：固定された信頼できる参加者のグループ
- 分散型 DACs：経済的インセンティブによって安全性が確保されるオープン参加型。EigenDA は EigenLayer の Actively Validated Service（AVS）メカニズムを通じてこれを実装しています
パフォーマンスメトリクス
| DA LAYER | THROUGHPUT (MB/S) | CONFIRMATION TIME | VERIFICATION | NETWORK SECURITY |
|---|---|---|---|---|
| Sunrise | 5+ MB/s | 7 sec + proofs | Optimistic with off-chain storage | Proof-of-Liquidity |
| Avail DA | 0.1-3.2 MB/s | 20 sec + proofs | KZG commitments with validity proofs | Nominated Proof-of-Stake |
| Celestia | 1.33-6.67 MB/s | 6 sec + 10 min | Fraud proofs in optimistic system | Delegated Proof-of-Stake |
| EigenDA | 15 MB/s | ~15 min | Committee structure & KZG commitments | Decentralized committee structure |
| Ethereum EIP-4844 | 0.067-1.067 MB/s | ~15 min | PeerDAS (Danksharding) & erasure coding | Proof-of-Stake (>1 million validators) |
処理能力
定量的な比較のため、各ソリューションの秒あたりのスループット（MB/秒）を見てみましょう。
- Sunrise: 5+MB/秒（オフチェーンの blob（バイナリラージオブジェクト）ストレージを活用し、スケーラブルなスループットを実現）
- Avail DA: 0.1MB/秒、ベンチマークでは 6.4MB/秒までスケーラブルであることが示されています
- Celestia: 1.33MB/秒、ガバナンスによって 6.67MB/秒まで拡張可能
- EigenDA: 15MB/秒 分散型委員会構造によりこの高いスループットを実現
- Ethereum EIP-4844: 0.067MB/秒、PeerDAS 実装後は 1.067MB/秒まで向上する計画
データ可用性確認までの時間
各ソリューションは異なるアプローチを採用しているため、確認時間にも違いがあります。
Sunrise
- 基本ブロック時間は 7 秒
- データ可用性の不正証明（fraud proof）のための追加時間が必要
Avail DA
- ブロック時間は 20 秒
- データ可用性の有効性証明のための KZG（Kate-Zaverucha-Goldberg）コミットメント生成に追加時間を要します
Celestia
- ブロック時間は 6 秒
- データ可用性の不正証明のために最大 10 分間の検証ウィンドウが設けられています
EigenDA
- 約 15 分で、Ethereum の決済タイミングに連動しています
Ethereum EIP-4844
- 完全なファイナリティ（確定性）の達成には約 15 分かかります
速度を超えて：データ保証の仕組み
データ可用性 vs データ取得可能性
よく見落とされがちな重要な区別として、データ可用性とデータ取得可能性の違いがあります。
- データ可用性：ネットワーク参加者がデータを即時に再構築できるという保証
- データ取得可能性：データの可用性が確認された後、長期的にデータをダウンロードしアクセスできる能力
Sunriseはオフチェーンの blob ストレージアーキテクチャを通じて、この両方の側面に独自に対応しています。
- DA レイヤーを通じた即時的なデータ可用性の保証
- IPFS や Arweave などの永続的ストレージソリューションとの統合による長期的なデータ取得可能性の確保
- ストレージ選択に基づいた柔軟なデータ取得期間の設定が可能
一方、他のソリューションはネイティブな取得可能性機能が限定的であり、主に即時のデータ可用性に焦点を当てています。
- Avail DA と Celestiaはオンチェーンメカニズムを通じてデータ可用性の証明を提供
- EigenDAは委員会構造を使用して可用性証明を行います
- Ethereum EIP-4844は PeerDAS を通じてデータ可用性サンプリング（DAS）を実装する予定です
検証アプローチ
各ソリューションは、データが実際に利用可能であることを確保するために異なるアプローチを採用しています。
Sunrise
- オプティミスティック検証システム（楽観的検証方式）を実装しています
- オフチェーン blob ストレージとデータシャーディング（分散保存）を活用してバリデーターの負荷を軽減しています
- 即時のデータ可用性チェックと長期的なデータ取得可能性保証を組み合わせた総合的なアプローチを提供しています
Celestia
- オプティミスティックシステムにおいて不正証明を使用しています
- ファイナリティ達成のためには最大 10 分間のチャレンジ期間（異議申し立て期間）を要します
- すべてのデータをオンチェーンで維持する設計となっています
Avail DA
- 有効性証明を伴う KZG コミットメントを採用しています
- チャレンジ期間なしでより迅速なファイナリティを実現します
- データはオンチェーンに保存されます
EigenDA
- EigenLayer 内の AVS（Actively Validated Service）として動作します
- 委員会構造内で KZG コミットメントを使用しています
- セキュリティ強化のためにリステーキング（再ステーキング）の仕組みを活用しています
Ethereum EIP-4844
- データ可用性の改善のために PeerDAS（Danksharding 技術の一部）を実装予定です
- PeerDAS を通じて Reed-Solomon erasure coding（リードソロモン消失訂正符号）を導入する計画があります
- 現在の実装では、検証のためにフルノード（完全なブロックチェーンデータを保持するノード）が必要です
ネットワーク構造とセキュリティ
分散化アプローチ
- Sunrise: Proof of Liquidity（PoL、流動性証明）によって経済的インセンティブとネットワークセキュリティを整合させています
- Avail DA: バリデーターの分散を促進する Nominated Proof-of-Stake（NPoS、指名型ステーキング証明）を採用しています
- Celestia: Delegated Proof-of-Stake（DPoS、委任型ステーキング証明）を使用しています
- EigenDA: 分散型の委員会構造でセキュリティを確保しています
- Ethereum: 100 万以上のバリデーターを持つ Proof-of-Stake（PoS、ステーキング証明）システムにより高い分散性を実現しています
フルノードへの依存度
Sunrise はオフチェーン blob ストレージを通じてフルノードへの依存を最小化し、ネットワークのスケーラビリティを向上させている点で特徴的です。一方、他のソリューションはデータ検証のためにフルノードやライトクライアント（軽量クライアント）への依存度に違いがあり、それぞれ独自のトレードオフを提供しています。
DA ソリューションの選択指針
Sunrise はオフチェーン blob ストレージを重視し、即時のデータ可用性検証と柔軟なデータ取得可能性オプションを組み合わせた総合的なアプローチを提供しています。Ethereum EIP-4844 は大規模なバリデーター参加による高い信頼性を特徴とし、将来的には PeerDAS を通じて高度なデータ可用性サンプリング機能を導入する予定です。Avail DA はデータシャーディングを通じてスループットのスケーラビリティに重点を置き、EigenDA は EigenLayer のリステーキングメカニズムを活用して革新的なセキュリティモデルを構築しています。
データ可用性の課題に対するこれらの多様なアプローチは、ブロックチェーンアーキテクチャの進化—モノリシック（一体型）な設計から、より特化したモジュラー（組み立て式）なソリューションへの移行—を反映しています。この分野が成熟するにつれ、これらの異なる実装アプローチは、トラストレス（信頼を必要としない）な検証という根本原則を守りながら、ブロックチェーンのスケーリング可能性の限界を押し広げ続けています。
用語解説
- blob（Binary Large Object）: バイナリ形式の大きなデータオブジェクト。ブロックチェーンコンテキストでは、トランザクションデータを効率的に保存するために使用されます。
- KZG（Kate-Zaverucha-Goldberg）コミットメント: 暗号学的コミットメントの一種で、データの完全性を効率的に証明するために使用されます。
- 不正証明（fraud proof）: ネットワーク上で不正や誤りがあった場合に、それを証明するための仕組み。
- ファイナリティ（finality）: トランザクションが確定し、取り消されない状態に達したことを意味します。
- シャーディング（sharding）: データを複数の断片（シャード）に分割して処理や保存を効率化する技術。
- ステーキング（staking）: 暗号資産をネットワークにロックして、その見返りに報酬を得るとともにネットワークのセキュリティに貢献する仕組み。
- データ可用性（DA: Data Availability）: ブロックチェーンにおけるデータの検証可能性と可用性を保証する仕組み
- ロールアップ（Rollup）: メインチェーン外でトランザクションを処理し、結果のみをメインチェーンに記録することでスケーラビリティを向上させる技術
- レイヤー 2（Layer 2）: メインブロックチェーン（レイヤー 1）上に構築された二次的な技術で、スケーラビリティやトランザクションスピードを向上させる仕組み
- Proof of Liquidity（PoL）: Sunrise が採用する独自のコンセンサスメカニズムで、流動性の提供とネットワークセキュリティを結びつける仕組み
- オプティミスティック検証（Optimistic Verification）: トランザクションを最初は有効と仮定し、一定期間内に不正が証明されなければ確定する検証方式
- リステーキング（Restaking）: すでにステーキングされている資産を別のプロトコルのセキュリティ確保にも利用する仕組み
- Danksharding: Ethereum のスケーラビリティ向上のためのシャーディング技術で、データ容量を劇的に増加させる手法
- PeerDAS（Peer Data Availability Sampling）: ピア間でデータの可用性を効率的にサンプリングして検証する仕組み
- EigenLayer: Ethereum のセキュリティを再利用（リステーキング）して新しいサービスを構築するためのプロトコル
- AVS（Actively Validated Service）: EigenLayer のリステーキングメカニズムを活用した積極的に検証されるサービス
- KZG 多項式コミットメント: 大量のデータを簡潔に表現し、効率的に検証できる暗号学的手法
- フライホイール効果（Flywheel Effect）: システム内の各要素が相互に強化し合い、好循環を生み出す現象
- モジュラーブロックチェーン（Modular Blockchain）: 実行、決済、コンセンサス、データ可用性などの機能を分離し、各層を専門化したブロックチェーン設計アプローチ
- AltDA（Alternative Data Availability）: 代替データ可用性ソリューションを指す総称
- ファイナリティ時間（Time to Finality）: トランザクションが覆されないと確定するまでに要する時間
Discussion