ブロックチェーン技術は私たちが世界を理解する方法を変えました。それがもたらす分散化の概念は、ファイルストレージ業界を含むさまざまな産業に影響を与えています。この記事では、分散型ファイルストレージとは何か、どのように機能するかについて説明します。また、この革新的な技術の利点と欠点についても議論します。

分散型ストレージとは何ですか？

分散型ストレージは、単一の中央集権的なエンティティではなく、分散ネットワークに依存するファイルストレージシステムです。分散ネットワーク（通常はブロックチェーン）は、データを収集し、保存し、保護するピアツーピアノードに依存しています。これらのノードはネットワークを維持し、インセンティブとしてトークンで報酬を受け取ります。

したがって、分散型ファイルストレージアプリケーションは検閲に耐えるよう設計されています。このようにして、ユーザーは完全に自分のデータをコントロールし、データセキュリティメカニズムは孤立した障害点に影響されることはありません。一方、中央集権型のストレージプラットフォームは、単一の大規模サーバーにデータを保持し、攻撃の焦点となりやすいです。また、いかなる理由でもデータを保留することもできます。

データの分散保存はどのように機能するのですか？

集中型のファイルストレージ同様、分散型ストレージも、ユーザーはデータを一度アップロードして保存し、必要な時にダウンロードする必要があります。ただし、共通して持っているのはそれだけです。分散型ネットワーク上でデータを保存することは、集中型サーバーとは異なる経路をたどります。この経路は次の5つのステップに分けることができます：

暗号化

分散型ストレージプラットフォームにアップロードされたデータは、まず暗号化され、そのプライバシーと機密性が向上します。この暗号化は、データをかき混ぜる暗号アルゴリズムで行われるため、対応する復号キーを持っていない限り、データを解読することはできません。これにより、データが傍受されたり、侵害されたりしても、望まない第三者には安全でアクセスできない状態が維持されます。

シャーディング

データのシャーディング、またはパーティショニングは、大規模なデータセットを「シャード」または「チャンク」として知られる小さな部分に分割することです。このパーティショニングは、データセットの拡張性、柔軟性、セキュリティ、および全体のパフォーマンスを向上させます。

ディストリビューション

データがシャーディングされると、複数のネットワークノードに分散されます。これにより、単一のノードが全情報にアクセスすることはありません。1つのノードが侵害され、データがどうにかして解読されても、攻撃者は全データにアクセスできないでしょう。

冗長性と複製

これはデータが常にネットワーク上で利用可能であることを確認するための追加のセキュリティ対策です。したがって、ネットワークは各シャードの複数のコピーを作成し、それらをさらに分散されたノード間に広めます。重要な文書の写しを作成し、異なる場所に保存するようなものです。

データを取得中

ユーザーがデータを分散型ストレージシステムに正常にアップロードすると、いつでもそれを呼び出すことができます。データを取得する準備ができたら、ネットワークにリクエストを送信し、復号化キーまたは他の識別資格情報を提示します。ネットワークはそれを収容しているさまざまなノードから必要なシャードを取得します。シャードは再組み立てられ、ユーザーに完全なデータセットとして提示されます。

分散型ネットワークの3種類

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、データを複数のノードに分散して配信するよう設計されており、データの可用性と冗長性を向上させることができますが、ユーザーにはネットワーク内でデータのセキュリティと耐久性の所有権を持つ必要があります。分散型ストレージネットワークでは、通常、ユーザーはデータをホストする特定のノードを選択する機能を持っています。

マーケットプレイス

分散型マーケットプレイスは、ユーザーが分散型ストレージプロバイダーから異なるストレージオプションを発見し、比較し、選択できるプラットフォームとして機能します。分散型マーケットプレイスには、価格、可用性、パフォーマンスメトリクスなどの追加機能もあり、ユーザーが情報を元に適切な判断を下すのを支援します。ユーザーと分散型ストレージプロバイダーの間の橋渡しとして機能し、両者の相互作用と統合を促進して、分散型エコシステムでのストレージサービスを可能にします。

分散ストレージ

分散ストレージ向けに設計された分散ネットワークでは、データエンコーディングが使用されてデータをより小さな断片に分割し、それらを複数のストレージノードに分散させます。このアプローチにより、データが異なるノード間で冗長に保護および保存されるため、ネットワークのセキュリティと耐久性が確保されます。

分散ストレージは、冗長フラグメントを使用して失われたまたは破損したデータフラグメントを回復するために、消去符号化を使用します。これは、一部のストレージノードやフラグメントが利用できないか損傷していても、元のデータを残りのフラグメントと冗長フラグメントから再構築できることを意味します。

分散型ストレージとクラウドストレージ

分散型ストレージはクラウドストレージとは異なります。両ストレージモデルの主な違いは「信頼」です。分散型モデルはゼロ信頼を要求し、つまり、ストレージノードのオペレータは、自分が誰であり、どのようなハードウェアを使用しているかに関係なく、自分のノードに保存されているデータを見たりアクセスしたりすることはできません。

分散ネットワーク内では、独立したストレージノードが完全なファイルにアクセスせずにデータを保存します。データとアプリケーションは暗号化され、エンコードされ、フラグメントに分割され、それらは分散ノード全体に保存されます。このアプローチにより、データは断片化され、複数のノードに分散されるため、単一のノードが完全なデータや利用可能な情報にアクセスするのが困難となり、データが安全かつプライベートな状態で保持されます。

分散型ストレージは、重要な文書やファイルのコピーを自宅、銀行、友人宅など異なる安全な場所に保管するのと似ています。各コピーの保管場所を自分でコントロールし、1か所に問題があっても他の場所からファイルにアクセスできます。データが安全でアクセス可能であることを確認するために、複数のバックアップがあるようなものです。

一方、クラウドストレージは、会社が運営する単一のストレージ施設にすべての文書やファイルを保管するのと同じです。インターネットを使用してどこからでもファイルにアクセスできますが、そのストレージ施設に問題があると、問題が解決するまでファイルにアクセスできないことがあります。分散型ストレージとは異なり、クラウドストレージプラットフォームに保存されている情報は、クラウドストレージホストによってアクセスできます。

分散型ストレージの利点

セキュリティと弾力性

分散ストレージ方法は一般に集中型の対応策よりも安全です。これは、それらに保存されているデータが異なる場所のさまざまなノードに広がっているためです。これにより、中央の障害点が除去されます。また、システムを障害や停止時間に対しても耐久性の高いものにします。

プライバシー

分散型ストレージプラットフォームは、ブロックチェーン技術の原則を活用しているため、ユーザーに高度な匿名性を提供します。そのため、機密性の高い文書を保管するのに適しています。

手頃な価格

多くの分散型ストレージオプションは、特に大きなファイルやデータセットに対してより手頃な価格で、ユーザーは自分のコンピューターの余剰ストレージスペースを活用して他のユーザーに提供し、収入を得ることもできます。

分散型ストレージの制約

複雑さ

一部の分散型ストレージオプションは、それらが持つ複雑さのために初心者にとって実装が難しいです。これは採用の潜在的な障壁です。

法的問題

当局は常に分散型の取り組みに懐疑的でした。分散化が意味するのは、検閲されずに自由に行動できるということで、彼らには合わないと考えられています。分散型ファイルストレージシステムにも同じことが当てはまります。たとえば、BitTorrentサイトは、著作権侵害や海賊行為に基づく多くの法的闘いをしてきました。

分散型ストレージシステムの例

InterPlanetary File System (IPFS)

ソース：IPFS

IPFSは、最も早い分散型ストレージソリューションの一つでした。これは2015年にコンピューターエンジニアのファン・ベネが発明しました。このソリューションは、データの格納、アクセス、共有のための分散型ピア・ツー・ピア・プロトコルとして設計されました。

その動作メカニズムに関して、IPFSシステムはコンテンツアドレス方式を使用して情報を検索します。これは、中央集権型システム（HTTPSなど）が使用する場所に基づいたURLシステムとは異なります。また、これはよりスケーラブルなシステムであり、分散型ネットワークを通じて大容量のデータ転送を可能にすることができます。

ただし、IPFSはブロックチェーンシステムでもありませんし、暗号通貨プラットフォームでもありません。しかし、暗号技術を駆動する同じプロトコルに基づいています-分散化と分配。そのため、いくつかの暗号プラットフォームは、分散型ストレージと暗号通貨の最良の特徴を組み合わせたIPFSの上に構築されています。そのようなプロジェクトの1つがFilecoinです。

Filecoin

ソース：Filecoin

FilecoinIPFSプロトコル上に構築された分散データストレージプロバイダーです。2017年に行われたICO（初期コインオファリング）で約257億ドルを調達した後、2020年にローンチしました。興味深いことに、IPFSプロトコルの創設者であるJuan Benet氏は、この暗号プロジェクトの主要開発者の一人でした。

分散型プロトコルとして、Filecoinは完全にユーザーによって運営されています。これらのユーザーは現在、ストレージマイナーとリトリーブマイナーの2つのカテゴリに分類されます。ストレージマイナーは、コンピューター上で余分なストレージスペースを持っているユーザーであり、それを他のユーザーに利用可能にします。そして、彼らはネットワークに新しいブロックを追加し、報酬を得ます。

リトリーバルマイナーは、最終消費者とストレージマイナーの間の仲介者として機能します。 彼らはストレージマイナーによって保存された情報を取得し、それを安全かつ直接に最終ユーザーに送信します。 この直接転送により、データが全ネットワークのすべてのノードを通じて転送される必要がなくなります。 これにより遅延が減少し、ネットワークの効率が向上します。

ストレージおよびリトリーバルマイナーは、FilecoinネットワークのネイティブトークンであるFILで支払われます。これはガバナンスの目的にも使用されます。総供給量は20億トークンに制限されており、現在の流通量は3億9500万トークンです。

Arweave

ソース：Arweave

Arweaveは、ユーザーに低コストで永続的なデータ保管を提供するブロックチェーンストレージソリューションです。2018年6月に開始され、ネットワーク上に保存されたデータの耐久性と可用性を確保するためにProof-of-Access（PoA）として知られる独自のコンセンサスアルゴリズムを使用しました。このPoAメカニズムは、長期データ保管へのインセンティブとしてユーザーにARトークンを報酬として提供します。

Arweaveプロトコルは、別の分散型Webインフラストラクチャであるパーマウェブの上に構築されました。パーマウェブIPFSの上に構築され、ブロックチェーン上でデータを永続的に保存する手段として作成されました。 Permawebにデータを保存するには、ユーザーはARトークンで一度だけ料金を支払います。支払いをすると、データは更新や定期購読なしで永久に保存されます。

BitTorrent

ソース：BitTorrent

BitTorrentBitTorrentは、ユーザーが簡単に大きなファイルを共有およびダウンロードできる分散型プロトコルです。2003年に導入され、ファイル共有システムへの独自のアプローチから急速に人気を博しました。単一のサーバーから大きなファイルをダウンロードするようユーザーを誘導する代わりに、BitTorrentはユーザーにファイルのチャンクを複数のピアからダウンロードすることを可能にします。その結果、ダウンロードが高速化され、個々のサーバーの負荷が軽減されます。

2019年、BitTorrentプラットフォームはICOを通じてネイティブトークンBTTを導入しました。Tronエコシステム上に構築されたこのトークンは、プラットフォーム上での支払いやプレミアム機能の購読に使用することができます。また、ネットワーク上でファイルをアップロードすることの報酬として与えられるガバナンストークンとしても使用されます。

結論

中央集権の巨大企業であるGoogleやMicrosoftなどが依然としてデータストレージ業界のかなりの部分を支配している一方で、世界は動き始めています。ブロックチェーン技術の出現により、ユーザーは自分のデータの保管と共有方法を制御できるようになりました。この分散型の代替案は、そのようにすることで報酬を得ることができるということがわかればなお魅力的です。

したがって、より多くのユーザーが分散型ストレージ手法を受け入れています。あなたもその1人ですか？もしそうでない場合は、この記事で議論されているさまざまなオプションを検討し、分散型ファイルストレージの世界への旅を始めてみてください。