ブロックチェーンへのファイル保存は、ブロックチェーン愛好家や開発者の間で議論の的となっている重要なトピックです。技術的にはブロックチェーンに直接ファイルを保存可能ですが、高額なコストとストレージ容量の制限により、実用的なアプローチとは言えません。ブロックチェーン技術を活用し、分散型かつ費用対効果の高い方法でファイルを保存する代替ソリューションを探っていきましょう。
ブロックチェーンに直接ファイルを保存することが現実的ではない理由
ブロックチェーンに直接ファイルを保存することは、分散型ファイルストレージにとって論理的な解決策のように思えますが、実際には実用的ではありません。ブロックチェーンに直接ファイルを保存することが現実的ではない理由がいくつかあります。
まず、ブロックチェーンへのファイル保存は非常に高額になる可能性があります。ブロックチェーンのトランザクションは「ガス」と呼ばれる手数料を支払うことで処理され、これはネットワーク上でトランザクションを実行するために支払われる費用です。ブロックチェーンにファイルを保存するコストは、ファイルのサイズに比例します。例えば、この記事を執筆時点でのイーサリアムブロックチェーンに1MBのファイルを保存する場合、ガス代だけで約$57,332.91かかり、これはほとんどのユーザーにとって実行可能なオプションではありません。
イーサリアムでは、ブロックサイズは最大サイズ制限ではなく、ガス制限によって決定されます。ガス制限とは、トランザクションを完了するためにユーザーが必要とするガスの最大量（エネルギー単位）です。ガス制限が高いほど、トランザクションを完了するために必要な作業量が増えます。このコストは、イーサリアムネットワーク上のトランザクションの負荷に応じて変動します。
例えば、標準的なガス価格20,000で、ブロックに1キロバイトのデータを保存するには約640,000ガスのガスが必要です。イーサリアムの現在のブロック制限は1,500万ガスで、需要に応じて3,000万ガスまで拡張できます。したがって、ガス制限によっては、イーサリアムのブロックサイズは最大46キロバイトになります。
ブロックチェーンへのファイル保存の高コストの例として、イーサリアムブロックチェーンを取り上げましょう。
イーサリアムでの1kbの保存コスト
イーサリアムはスロットという単位でデータを保存します。各スロットは256ビットのサイズです。
イーサリアムのイエローペーパーによると、256ビットのスロット1つを保存するには20,000ガスのガスが必要です。
8ビットが1バイトになるため、1スロットは32バイト（256/8= 32バイト）です。
1kbは1024バイトに等しいため、32スロット（1024バイト/32バイト = 32スロット）になります。
1kbを保存するために必要なガスの量は、32スロット×20,000ガス = 640,000ガスです。
ファイルをコールデータトランザクションのフィールドに含める場合、追加のガスがかかります。
各バイトは16ガスのコストがかかるため、合計は32スロット × 32バイト × 16ガス = 16,384ガスになります。
すべてのトランザクションの基本ガス手数料は21,000ガスです。
したがって、1kbを保存するために必要な総ガス量は、640,000 + 16,384 + 21,000 = 677,384ガスです。
1ガスは0.00000005ETHに相当します。
したがって、1kbを保存するには、677,384ガス × 0.00000005 = 0.0338692ETHの費用がかかります。
ETHの現在の価格は$1,787.57であるため、1kbを保存するコストは$60.66になります。
イーサリアムでの1MBの保存コスト
1MB = 1,000,000バイト
1,000,000バイト / 32バイト = 31,250スロット
31,250スロット × 20,000ガス = 625,000,000ガス
31,250スロット × 32バイト × 16ガス = コールデータ用に16,000,000ガス
基本ガスコストは21,000ガスです。
総ガス量 = 625,000,000 + 16,000,000 + 21,000 = 641,021,000ガス
1ガスは0.00000005ETHに相当します。
したがって、1MBを保存するには、641,021,000ガス × 0.00000005 ETH = 32.05105 ETH = $57,332.91の費用がかかります。
明らかに、このコストはほとんどのユーザーや企業にとって障壁となり、ブロックチェーンに直接ファイルを保存することは非現実的なオプションです。しかし、より実用的で費用対効果の高い分散型ファイルストレージの代替方法が存在し、次のセクションで探求していきます。
分散型でのファイル保存
分散化はブロックチェーン世界における基本的な概念であり、ファイルストレージについても同様です。分散型ファイルストレージは、データが単一の中央場所に保存されず、それが単一障害点となり得ることを防ぎます。分散型ストレージシステムでは、データは複数のノードやコンピュータに分散して保存されるため、攻撃や改ざんに対してより強固で脆弱性が低くなります。この分散アーキテクチャにより、単一のエンティティがデータを完全に制御することがなくなり、透明性と説明責任が確保されます。
分散型ファイルストレージシステムでは、メタデータが重要な役割を果たします。メタデータは他のデータを記述するデータであり、コンテキストを提供することで、特定のファイルの管理と検索を容易にします。分散型ファイルストレージの文脈では、メタデータには通常、ファイルの場所、アクセス権限、その他の属性に関する情報が含まれます。メタデータはブロックチェーンに保存されるため、不変で透明性があり、データが改ざんされないことが保証されます。
ブロックチェーンに直接ファイルを保存することは、高額なコストと技術的な制限により現実的ではありませんが、ドキュメントのハッシュをオンチェーンに保存し、ドキュメント全体を別の場所に保管することは実用的な解決策です。ドキュメントは集中型データベースや分散型ファイルストレージシステムに保存でき、ハッシュはブロックチェーンに保存されます。SHA-256などの安全なハッシュアルゴリズムを通じてドキュメントを通し、ハッシュをブロックに保存することで、ハッシュ値はドキュメントの一意なデジタル指紋になります。このアプローチは、ハッシュ値がドキュメント全体よりもはるかに小さいため、スペースとコストを大幅に節約します。さらに、入力の変更が元のドキュメントとは全く異なる新しいハッシュ値を生み出すため、元のドキュメントの整合性と真正性を保証します。
分散型ストレージネットワーク
分散型ストレージネットワークは、データを分散かつ安全な方法で保存する手段を提供します。単一のサーバーやデータセンターにデータを保存する従来の集中型ストレージサービスとは異なり、分散型ストレージネットワークはグローバルなノードネットワーク上にデータを保存します。これにより、データは複数の場所に冗長に保存されるため、データ侵害やデータ損失に対して脆弱になりにくくなります。
分散型ストレージネットワークの例には、Arweave、Filecoin、Storjがあります。これらのネットワークは、ユーザーが未使用のストレージスペースをトークンやその他の報酬と引き換えに貸し出すことで機能します。ユーザーがファイルを保存したい場合、ファイルは複数のピースに分割され、ノードネットワーク全体に分散されます。データは暗号化され、複数のノードに複製されるため、1つのノードが失敗してもデータは引き続き利用可能です。次のセクションで、ArweaveとFilecoinについて詳しく探求します。
Arweave
Arweaveの分散型ストレージへの革新的なアプローチは、パーマウェブ（permaweb）と呼ばれ、Arweaveの上に構築された永続的で分散型のウェブです。パーマウェブは、モジュール式で相互交換可能なプロトコルのセットで構成されています。これは、従来のウェブの致命的な欠陥である「記憶の欠如」に対処します。ネットワーク内の1つのサーバーからドキュメントが削除されると、ナレッジベースから失われてしまいます。Arweave上のパーマウェブは、開発者やユーザーが世界中に膨大な数で複製され、永続的に利用可能な強靭なナレッジベースを共有できるようにします。
パーマウェブの基本プロトコルはArweaveであり、これは2つの基本的なコンポーネントによって駆動されています。1つは新しいマイニングシステムを使用するスケーラブルなブロックチェーン構造、もう1つは任意のタグ付けされたデータの可用性と永続性を保証するための持続可能なエンダウメントです。このアプローチにより、ブロックチェーンストレージに伴う高額なコストなしで、大量のデータを分散型で保存することが可能になります。Arweaveプロトコルの上には、データを変更や専門的なソフトウェアなしでウェブブラウザから簡単にアクセスできるようにする、ゲートウェイサーバーの分散型ネットワークがあります。
これらの要素を組み合わせることで、Arweave上のパーマウェブは、数世紀にわたって持続するように設計された、安全で分散型のストレージソリューションを提供します。ハッキングやデータ侵害に脆弱な可能性のある集中型ストレージソリューションとは異なり、パーマウェブは改ざんや検閲に耐性のある強靭で不変のストレージシステムを提供します。Arweaveが今日市場で最も有望な分散型ストレージネットワークの一つとして急速に認知度を高めているのも無理はありません。
Filecoin
Filecoinは、独自の分散型ストレージネットワークであり、ファイルが長期的に確実に保存されることを保証するための組み込みの経済的インセンティブと暗号技術を提供します。このシステムは、コンテンツアドレッシングを使用してデータの永続的な参照を可能にし、特定のデバイスやクラウドサーバーに依存せずにコンテンツのアドレス指定を行うInterPlanetary File System（IPFS）プロトコルの上に構築されています。Filecoinは、インセンティブレイヤーを追加することでIPFSの機能を拡張し、コンテンツが確実に保存され、アクセスされるようインセンティブを提供します。
Filecoinは、ユーザーがストレージプロバイダーにファイルを保存するために支払いを行うピアツーピアネットワークを通じて機能します。ストレージプロバイダーは、ファイルを保存し、長期的に正しく保存されていることを証明する責任を持つコンピュータです。利用可能なストレージ量とその価格は、単一の企業によって制御されることはありません。代わりに、Filecoinは誰でも参加できるファイルの保存と取得のためのオープンマーケットを促進します。これにより、ストレージコストはネットワーク全体に均等に分散され、中央の権威が価格を制御することがなくなります。
Filecoinには、Web3ネイティブのNFTやメタバース/ゲームアセットの保存、インセンティブ付きの永続的ストレージ、クラウドストレージのより安価な代替手段としてのWeb2データセットのアーカイブなど、複数のユースケースがあります。例えば、NFT.StorageはFilecoinを使用して、NFTコンテンツとメタデータのシンプルで分散型のストレージソリューションを提供し、ユダヤ人虐殺記念館（Shoah Foundation）やインターネットアーカイブはFilecoinを使用してコンテンツのバックアップを行っています。さらに、Filecoinはオーディオやビデオファイルを含む幅広いデータ形式をサポートしており、AudiusやHuddle01などのWeb3プラットフォームが、音楽ストリーミングやビデオ会議のための分散型ストレージバックエンドとしてFilecoinを活用することを可能にしています。
分散型ファイルストレージのベストプラクティス
分散型ファイルストレージに関しては、データの信頼性、プライバシー、セキュリティを確保するために従うべきいくつかのベストプラクティスがあります。
第一に、メタデータをブロックチェーンに保存し、実際のファイルはArweaveやFilecoinのような分散型ストレージネットワークに保存することが推奨されます。このようにすることで、メタデータはブロックチェーン上で公にアクセス可能かつ検証可能になり、実際のファイルは安全かつ分散型で保存されます。
第二に、データが常に利用可能で信頼できるようにするためには、データの冗長性が不可欠です。異なる場所にファイルの複数のコピーを保存することで、単一障害点によるデータ損失のリスクが大幅に軽減されます。分散型ストレージネットワークには、データが常に利用可能であることを保証するための組み込みの冗長性メカニズムが備わっていることが多くあります。
第三に、データのプライバシーとセキュリティの保護が最も重要です。データは転送中および保管中に保護するために暗号化を使用する必要があります。データへのアクセスも制御され、承認された当事者のみがアクセスできるようにする必要があります。分散型ストレージネットワークには、組み込みの暗号化とアクセス制御メカニズムが備わっていることが多くあります。
分散型ファイルストレージのベストプラクティスには、メタデータをブロックチェーンに保存し、実際のファイルには分散型ストレージネットワークを利用し、信頼性を高めるためにデータの冗長性を確保し、データのプライバシーとセキュリティを保護することが含まれます。これらのベストプラクティスに従うことで、ユーザーはデータを安全かつ信頼性の高い方法で保存できることを保証できます。
結論
ブロックチェーンに直接ファイルを保存することは可能ですが、高額なコストと保存できるデータの量の制限により、非現実的なアプローチとなります。ArweaveやFilecoinなどの分散型ファイルストレージネットワークは、分散型でファイルを保存するためのはるかに信頼性が高く、費用対効果の高い方法を提供します。メタデータをブロックチェーンに保存し、実際のファイルを分散型ストレージネットワークに保存するという組み合わせを利用することで、信頼性を高めるためにデータの冗長性を確保できます。また、保存プロセスにおいてデータのプライバシーとセキュリティを優先することも重要です。
ブロックチェーン業界が成長し続けるにつれて、分散型ファイルストレージはますます普及しています。従来のファイルストレージ方法の制限を理解し、安全で信頼性の高いファイルストレージのために利用可能なさまざまな分散型ストレージネットワークを探求し、活用することが重要です。適切なアプローチとツールを使用することで、分散型ファイルストレージは個人と企業の両方にとって、より堅牢で安全なストレージソリューションを提供できます。
よくある質問
ファイルを直接ブロックチェーンに保存することは可能でしょうか？
いいえ、技術的には可能ですが、高額なコスト、データサイズの制限、セキュリティリスクのため、現実的ではありません。
分散型ファイルストレージで最も効率的な方法は 무엇입니까?
ファイルを分散型ストレージネットワークに保存し、ファイルのハッシュ値をブロックチェーンに記録することが、最も効率的な方法です。
分散型ストレージネットワークはどのように機能しますか？
分散型ストレージネットワークは、組み込まれた経済的インセンティブと暗号化技術を活用して、ファイルの信頼性を確保しながら、分散されたストレージプロバイダー網にファイルを格納します。
分散型ファイルストレージにおけるデータの冗長性の重要性は何ですか？
データの冗長性は、ノード障害やその他のネットワーク問題が発生した場合でも、ファイルの可用性と信頼性を確保するために不可欠です。
分散型ファイルストレージにおいて、データプライバシーとセキュリティはどのように保護されますか？
分散型ファイルストレージでは、暗号化とアクセス制御メカニズムを利用して、データプライバシーとセキュリティを保護できます。
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Micah Abiodun
マイカ・アビオドゥンは、タリン工科大学（TalTech）で取得した環境工学および管理（MSc）の知識を活かし、Cryptopolitan でコンテンツの質を高め、価格予測ニュースを提供しています。暗号通貨メディア業界で7年目を迎える彼は、主要な暗号資産、アルトコイン、DeFi、ステーブルコイン、マクロトレンド、そして新興技術について幅広く取り上げています。
