概要

ブロックチェーン技術の最も重要な実世界アプリケーションの1つとして長らく見なされてきたのが、分散型クラウドサービスです。Web3とクラウドサービスの統合は、AIの組み込みによってさらに興味深い物語を提示し、DFINITY ICのような純粋に非同期の環境での計算の即時コンセンサスを達成することは、クラウドサービスにおいて重要な技術的課題を提起します。Arweave AOは、計算やコンセンサスを直接処理せず、従来のブロックチェーンの制約から解放されるよう設計されています。代わりに、経済モデルと遅延検証を採用して、計算結果の正確性を保証し、分散型コンピューティングへの新しいアプローチを提供しています。

基本紹介

クラウドは、IT環境であり、ネットワーク全体でスケーラブルなリソースを抽象化、集約、共有するものです。これらのリソースには、計算能力、ストレージ、ネットワーク帯域幅が含まれます。主な技術的特徴には、仮想化技術、分散リソース管理、並列実行技術があります。物理的なマシンに基づく従来のIT環境と比較して、クラウドはよりコスト効率がよく、スケーラブルで管理が容易です。

クラウドサービス、クラウドコンピューティング、およびクラウドストレージは、より広いクラウドの概念から派生したサブコンセプトです。クラウドコンピューティングは、クラウドを通じてコンピューティングサービスを提供することを指し、クラウドストレージはクラウドを通じてストレージサービスを提供することを指します。クラウドサービスは、クラウドを通じて提供されるさまざまなITサービスを包括し、コンピューティングサービスとストレージサービスの両方を含みます。クラウドコンピューティングとクラウドサービスは、多くの文脈で同義と見なされることがよくありますが、この記事では両者を区別しています。

現在、クラウドサービス市場はいくつかの主要なプレーヤーによって支配されています。世界的には、Amazon Webサービス（AWS）、Google Cloud Platform（GCP）、およびMicrosoft Azureが市場の60％以上を占めています。国内では、Alibaba Cloud、Tencent Cloud、およびHuawei Cloudが中国市場の約60％を占めており、著しいマシュー効果を示しています。

分散型クラウドサービスは、一方で、ブロックチェーン技術を通じて現在のクラウドサービスモデルを破壊します。彼らは市場の力に依存して、計算能力、ストレージスペース、および帯域幅の価値と割り当てを決定します。これにより、より効率的かつ直接的なリソース配分が実現されるだけでなく、クラウドサービスの巨人たちの独占を打破します。すべての基盤となるリソースがユーザーによって提供されるため、分散型クラウドサービスネットワークの経済構造が適切でなくなった場合、ユーザーはネットワークから離れるか、他の分散型クラウドサービスネットワークに参加することができます。これにより、分散型クラウドサービスプロバイダーが有害な慣行に従事する能力が制限されます。

分散型クラウドサービス開発の道

ここでは分散計算について触れていませんが、著者はそれを誤った提案だと考えています。まず、ブロックチェーンのスマートコントラクトは本質的に分散計算に責任を持っています。 第二に、複雑な計算タスクに対して、分散化は計算パワーの無駄を意味します。 分散化を単なる目的として追求すべきではありません。検証可能な分散計算の方が良い選択肢かもしれません。これについては著者が後で説明します。

瞬時の計算と比較すると、永続的なストレージは明らかに分散化の優れた応用シナリオです。データを分散ネットワークに保存および配布することで、それを不変かつ検閲に対して耐性があるものにします。実際、分散型ストレージはすでにブロックチェーンの非金融シナリオで最も成功した応用の1つとなっています。

2014年、Protocol LabsはIPFSを提案しました。インタープラネタリーファイルシステムは、宇宙規模の分散型ストレージへの扉を開いています。 IPFSはコンテンツベースのファイルアドレッシングを実装し、同じファイルが複数回保存されるのを防ぎ、保存スペースを大幅に節約しています。また、P2Pネットワークを使用しており、データを複数のノードから同時にダウンロードできるため、帯域幅コストを大幅に削減しています。これにより、IPFSは多くの分散型ストレージプロジェクトの基盤となり、Filecoinが最も代表的なものとなりました。

2017年7月、IPFSの開発元であるProtocol Labsは、Filecoinプロジェクトの設立を発表しました。Filecoinは、IPFSネットワークの上に構築されたインセンティブアプリケーションレイヤーおよびブロックチェーン公開チェーンシステムです。これは、主にExpected Consensus（EC）に基づくハイブリッドコンセンサスメカニズムを採用し、Proof of Spacetime（PoSt）およびProof of Replication（PoRep）で補完されています。Filecoinのビジョンは、世界中の多くのノードにストレージおよび検索サービスを提供することを促進し、IPFSファイルストレージおよび転送プロトコルの普及を推進することです。

2017年7月、Stroj Labs は Filecoin とほぼ同時に Storj を設立しました。Storj は企業レベルのストレージサービスと位置付けられており、商業化に重点を置いており、AWSのS3サービスと直接競合しています。ただし、そのアーキテクチャは疑似分散型です。2018年にトークンの発行を開始しましたが、メタデータ、ブロックの生成、報酬、およびペナルティの管理はすべて衛星ノードによって処理されており、現在はプロジェクトチームだけが維持しています。将来の計画には衛星ノードの分散化も含まれていますが、現時点では問題が解決するのは難しいようです。その結果、現在の状態は依然としてブロックチェーンの仮面をかぶった従来のストレージに似ています。

2018年6月、Arweaveメインネットがローンチされました。ArweaveはIPFSに基づくインセンティブレイヤーではなく、データストレージとインセンティブを統合し、永続的なデータストレージとアクセスを可能にすることに焦点を当てています。Arweaveはマイナーにすべてのブロックレコードを保存することを要求しませんが、Simplified Proofs of Random Access（SPoRA）を通じて、冗長性の少ないブロックをできるだけ多く保存するよう奨励しています。これを行うマイナーは採掘報酬を受け取る可能性が高くなります。基本的に、Arweaveはゲーム理論のアプローチを通じてデータの信頼性を高めるために可能な限りデータをコピーすることを保証します。

2021年5月、DFINITY Foundationが開発したInternet Computer（IC）が稼働しました。ICは、第3世代のブロックチェーンアーキテクチャとして賞賛されている、最初の完全な分散型クラウドサービスです。革新的なブロックチェーン技術を通じて、ICは無制限の拡張性と高速な取引処理を提供し、大規模な分散型アプリケーションをサポートするためにHTTPリクエストを処理し、ソーシャルメディアプラットフォーム、オープンソースプロジェクトホスティングサービスからさまざまな企業レベルのアプリケーション、さらには大規模なAIモデルまで対応できます。理論的には、既存のあらゆるインターネットサービスをIC上で分散型のバージョンとして再構築することができます。

2022年11月、ChatGPTの登場は強力な人工知能の一里塚を示し、新たな人工知能ブームを引き起こしました。AI新興企業が雨後の筍のように出現しています。生成モデルの繰り返しのアップグレードに伴い、計算能力の需要とコストは指数関数的に増加しています。その結果、分散型計算力の軌跡が生まれました。これは、共有計算力を使用してAI新興企業の大規模モデルのトレーニングコストを削減し、クラウドサービスの巨人たちが支配的な立場を利用して引き起こす不公正な競争を弱体化させることを目指しています。

分散コンピューティングパワーレースでよく知られているプロジェクトには、Gate.ioが含まれていますio.net, Render、Akash、Gensynなど。彼らも分散型クラウドサービスのカテゴリに分類されることができますが、彼らのコアプロトコルは、計算能力市場の構築と計算能力プロバイダーへのインセンティブ付与にある。これはよりDePIN（分散型物理インフラネットワーク）の定義に近いものです。

2024年2月、ArweaveはスーパーパラレルコンピュータAO*を正式にローンチしました。DFINITYのICに続く、2番目の完全な分散型クラウドサービスになります。分散型クラウドサービスの開発の旅は続きます。

Arweave AO: 計算とコンセンサスの分離

DFINITY ICとArweave AOは完全に分散化されたクラウドサービスであり、重要な類似点があります。まず、機能的には、両方とも大規模なインターネットサービスの分散化と、ブロックチェーンスマートコントラクトで大規模なAIモデルを実行することをサポートしています。第二に、両者のアーキテクチャはどちらもアクターモデルに基づいて設計されています。アクターは、コンピュータサイエンスにおける並行計算モデルの基本単位です。アクターモデルを採用することは、高並行性、分散、障害耐性のシステムを構築するのに適しており、これがArweave AOの名前の由来でもあります。

両者の主な違いは、データストレージレイヤー、実行レイヤー、およびコンセンサスレイヤーにあります。

• データストレージレイヤー：DFINITY IC上のスマートコントラクトはCanisterと呼ばれます。 Canisterは独自の専用コンテナ（Dockerに類似）を持っています。各Canisterのデータは独立したコンテナにカプセル化されており、外部からデータを見ることはできません。 詳細：内部データはCanisterが提供するインターフェースを通じてのみアクセスできます。Arweave AOはArweaveに基づいており、データはArweaveに格納されており、外部世界に公開されています。
• Execution layer: DFINITY ICの仮想マシンはWASMです。CanisterコードはWASMモジュールにコンパイルされ、IC上で展開および実行されます。WebAssemblyシステムインターフェースなどの標準のみをサポートします。Arweave AOはより柔軟で、AOプロトコル標準に従う限り、EVM、WASM、Move VMなどの任意の仮想マシンを使用できます。Arweaveによって公式に構築された現在のAOS契約開発言語はLuaです。
• Consensus layer:DFINITY ICのサブネットは、BFT（ビザンチン故障耐性、ビザンチン故障耐性）コンセンサスの変種を採用しており、サブネットはChain-Keyテクノロジーを介して検証されます。Arweave AOはSCP（Storage-based Consensus Paradigm）に基づいており、ストレージベースのコンセンサスパラダイムであり、コンセンサスがストレージ層で発生し、アルウィーブを不変のストレージとして使用してセキュリティと検証性を確保しています。

上記の比較から、DFINITY ICは引き続き標準のブロックチェーンパラダイムに従っていることが明らかですが、Arweave AOは典型的なブロックチェーンのようには見えません。なぜなら、それにはさえ合意メカニズムがないからです。では、異なるノードが計算結果に同意することをどのように保証しているのでしょうか？

その答えは、Arweave AOは一貫した計算結果を保証できないことです。その計算結果は、Merkleツリーなどの証明を生成しませんが、Arweaveの不変のストレージは検証可能です。計算とコンセンサスの分離は、Arweave AOの設計の最も巧妙な部分です。

Arweaveは、AOとAO上のすべてのスレッドのホログラフィックデータを保存しています。誰でもこのホログラフィックデータを通じてAOおよびAO上の任意のスレッドを回復することができます。これは実際には、SCPの核心アイデアは、ストレージが不変であれば、それに対するすべての取引が追跡可能であるため、アプリケーションがどこで計算されても同じ結果が得られるということです。

verifiability issueが解決されると、AOの経済モデルを利用して、誰もが正しい計算結果を提供するように促すことができます。これは、DONのChainlinkノードのマージンメカニズムに類似しています。ノードは、AOネットワークに参加する際に最初にトークンを担保しなければなりません。ノードが正しい計算結果を提供するとインセンティブが与えられ、間違った結果を提供するとペナルティが課されます。

結論

分散型クラウドサービスは、ブロックチェーン技術の最も重要な実世界の応用の1つと見なされてきました。Web3とクラウドサービスの組み合わせは、エキサイティングな物語の方向性を示すだけでなく、AIとシームレスに統合され、その潜在能力をさらに高めます。

分散型クラウドサービスはIPFSから始まり、10年以上にわたって進化してきました。技術的には、基盤となるストレージと計算プロトコルは完成されています。市場的には、主に計算能力によって牽引されるリソース共有ネットワークに対する需要が豊富です。しかし、これらの進展にもかかわらず、包括的な解決策が不足しており、存在するものも完璧とは程遠い状況です。

ローンチ前、DFINITYのICはWeb3のAWSとして考えられ、第3世代のブロックチェーンアーキテクチャとして戴冠された。残念ながら、ローンチ時に困難に直面し、最近になってようやく回復を始めました。市場要因に加えて、クラウドサービスのような純粋に非同期の環境で計算のためのインスタントコンセンサスを達成するには、高いハードウェアリソースが必要です。この要件は分散度の程度に影響を与え、ブロックチェーンのコンセンサスメカニズムの重要性を損ないます。

Arweave AOは、従来のブロックチェーンの制限から解放されるために、計算やコンセンサスを直接処理せず、代わりに経済モデルと遅延検証を採用して計算結果の正確性を保証し、分散型コンピューティングへの新しいアプローチを提供しています。ただし、SCPに基づいて実装された検証可能な計算は、オフチェーンで監督および検証されており、理論的には不十分なオフチェーン監督のリスクをもたらす可能性があります。大規模な計算シナリオでの適用可能性はまだ市場の検証が必要ですが、将来の展望は有望です。

ステートメント:

1. この記事は[から転載されていますpermadao], オリジナルのタイトルは“The Evolutionary History of Decentralized Cloud Services: From DFINITY IC to Arweave AO”, 著作権は元の著者に帰属[Pignard ], if you have any objection to the reprint, please contact Gate Learn Team, チームは関連手続きに従ってできるだけ早く対応いたします。

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