Celestia の Data Availability Sampling(データ可用性サンプリング)が毎秒 1 テラビットを達成する仕組み:技術的な深掘り
2026 年 1 月 13 日、Celestia は 498 の分散ノード全体で 1 テラビット / 秒 という単一のベンチマークによって、期待を大きく上回りました。補足すると、これはイーサリアム最大のレイヤー 2 ロールアップの 1 日の全トランザクション量を 1 秒未満で処理するのに十分な帯域幅です。
しかし、真の物語は表面的な数字だけではありません。それを可能にする暗号インフラストラクチャ、すなわち データ可用性サンプリング (DAS) にあります。これは、リソース制約のあるライトノードがブロック全体をダウンロードすることなくブロックデータの可用性を検証できるようにする画期的な技術です。ロールアップがイーサリアム独自の BLOB ストレージを超えてスケールしようとする中、Celestia がどのようにこのスループットを達成し、それがなぜロールアップの経済性にとって重要なのかを理解することは、かつてないほど重要になっています。
データ可用性のボトル ネック:なぜロールアップにはより優れたソリューションが必要なのか
ブロックチェーンのスケーラビリティは、長年、根本的なトレードオフに制約されてきました。それは、「すべてのノードにすべてのデータをダウンロードして保存させることなく、トランザクションデータが実際に利用可能であることをどのように検証するか」という問題です。これが データ可用性の問題 (data availability problem) であり、ロールアップのスケーリングにおける主要なボトルネックとなっています。
イーサリアムのアプローチ(すべてのフルノードに完全なブロックをダウンロードさせること)は、アクセシビリティの障壁を生み出します。ブロックサイズが大きくなるにつれて、フルノードを運用するための帯域幅とストレージのコストを負担できる参加者が減少し、分散化が脅かされます。イーサリアム L1 にデータを投稿するロールアップは、法外なコストに直面します。需要のピーク時には、1 つのバッチだけで数千ドルのガス代がかかることもあります。
そこで、モジュール型データ可用性レイヤーの登場です。データ可用性を実行とコンセンサスから分離することで、Celestia、EigenDA、Avail といったプロトコルは、セキュリティの保証を維持しながらロールアップのコストを大幅に削減することを約束します。Celestia の革新とは? それは、検証モデルを 反転させる サンプリング技術です。可用性を検証するためにすべてをダウンロードする代わりに、ライトノードが小さな断片をランダムにサンプリングし、データセット全体が存在するという統計的な確信を得る手法です。
データ可用性サンプリングの解説:ダウンロードせずにライトノードが検証する方法
根本的に、DAS は確率的な検証メカニズムです。仕組みは以下の通りです:
ランダムサンプリングと信頼の構築
ライトノードはブロック全体をダウンロードしません。その代わりに、ブロックデータの小さな部分に対して 複数回のランダムサンプリング を実施します。サンプリングが成功するたびに、完全なブロックが利用可能であるという確信が高まります。
その数学的原理はエレガントです。悪意のあるバリデーターがブロックデータのほんの一部でも隠蔽した場合、正直なライトノードはわずか数回のサンプリングで高い確率でデータの欠落を検出します。これにより、リソースが限られたデバイスでもデータ可用性の検証に参加できるセキュリティモデルが構築されます。
具体的には、各ライトノードが拡張データマトリックス内のユニークな座標セットをランダムに選択し、ブリッジノードに対して対応するデータシェアとマークルプルーフ (Merkle proofs) を要求します。ライトノードが各クエリに対して有効な応答を受け取れば、統計的確率によってブロック全体のデータが利用可能であることが保証されます。
2 次元リード・ソロモン符号化:数学的基盤
Celestia は、サンプリングの効率性と不正耐性の両立を可能にするため、2 次元リード・ソロモン符号化スキーム (2D Reed-Solomon encoding scheme) を採用しています。技術的な流れは以下の通りです:
- ブロックデータの分割: k × k のチャンクに分け、データスクエアを形成
- リード・ソロモン消失訂正符号 (Erasure coding): これを 2k × 2k のマトリックスに拡張(冗長性を追加)
- マークルルートの計算: 拡張マトリックスの各行と各列に対して実行
- ルートのマークルルート: これがブロックヘッダーにおけるブロックデータコミットメント (block data commitment) となります
このアプローチには極めて重要な特性があります。拡張マトリックスのいずれかの部分が欠落している場合、エンコーディングが崩れ、ライトノードがマークルプルーフを検証する際に不整合を検出します。攻撃者は、見つかることなく選択的にデータを隠蔽することはできません。
ネームスペース付きマークルツリー:ロールアップ固有のデータ分離
マルチロールアップ環境において Celestia のアーキテクチャが真価を発揮するのが、ネームスペース付きマークルツリー (Namespaced Merkle Trees: NMT) です。
標準的なマークルツリーはデータを任意にグループ化しません。しかし、NMT はすべてのノードにその子ノードの最小および最大ネームスペース識別子をタグ付けし、リーフをネームスペース順にソート します。これにより、ロールアップは以下のことが可能になります:
- 自らのデータのみをダウンロード: DA レイヤーから特定のデータのみを取得
- 完全性の証明: 自らのネームスペースのデータが完全であることをマークルプルーフで証明
- 無関係なデータを無視: 他のロールアップのデータを完全に無視
ロールアップの運営者にとって、これは競合するチェーンのデータをダウンロードするための帯域幅コストを支払う必要がないことを意味します。必要なものだけを取得し、暗号学的証明で検証して次に進むことができます。これは、すべての参加者がすべてのデータを処理しなければならないモノリシックなチェーンと比較して、圧倒的な効率性の向上をもたらします。
Matcha アップグレード:128MB ブロックへのスケーリング
2025 年、Celestia はモジュール型データ可用性における画期的な出来事となる Matcha アップグレード を有効にしました。主な変更点は以下の通りです:
ブロックサイズの拡張
Matchaは、最大ブロックサイズを 8MB から 128MB へと拡大 し、容量を16倍に増加させます。これは以下の内容を意味します:
- データスクエアサイズ:128 → 512
- 最大トランザクションサイズ:2MB → 8MB
- 持続的なスループット:テストネットで 21.33 MB/s(2025年4月)
比較すると、イーサリアムのターゲットプロブ数は1ブロックあたり6つ(約 0.75 MB)で、最大9つまで拡張可能です。Celestiaの 128MB ブロックは、この容量を100倍以上上回っています。
高スループットのブロック伝搬
制約はブロックサイズだけではなく、ブロックの伝搬速度にもありました。Matchaは、バリデータの同期を崩すことなく、ネットワーク全体に 128MB のブロックを安全に配信する新しい伝搬メカニズム(CIP-38)を導入しました。
テストネットでは、128MB のブロックで6秒のブロック時間を維持し、21.33 MB/s のスループットを達成しました。これは現在のメインネットの容量の16倍に相当します。
ストレージコストの削減
最も見過ごされがちな経済的変化の1つは、Matchaが最小データプルーニング期間を30日から7日と1時間に 短縮したことです(CIP-34)。
ブリッジノードの場合、予測されるスループットレベルにおいて、ストレージ要件が 30TB から 7TB に削減されます。インフラプロバイダーの運用コストが下がることは、ロールアップにとってより安価なデータ可用性(DA)につながります。
トークノミクスの刷新
Matchaは TIA トークンの経済モデルも改善しました:
- インフレ率の削減:年率5%から2.5%へ
- バリデーター手数料の引き上げ:上限が10%から20%へ
- 担保特性の向上:TIA を DeFi のユースケースにより適したものに
これらの変更により、Celestia は次のフェーズである 1 GB/s 以上のスループットへのスケーリングに向けた準備を整えています。
ロールアップの経済学:なぜ 50% の DA 市場シェアが重要なのか
2026年初頭の時点で、Celestia はデータ可用性市場の約 50% を占めており、160 GB 以上のロールアップデータを処理しています。この優位性は、コストとスケーラビリティを優先するロールアップ開発者による実社会での採用を反映しています。
コスト比較:Celestia vs イーサリアムプロブ
Celestia の料金モデルはシンプルです。ロールアップは、サイズと現在のガス価格に基づいてプロブごとに支払います。計算が支配的な実行レイヤーとは異なり、データ可用性は根本的に帯域幅とストレージに関するものであり、これらのリソースはハードウェアの向上に伴ってより予測可能にスケールします。
ロールアップ運営者にとって、その計算は説得力があります:
- イーサリアム L1 への投稿:需要のピーク時、バッチ送信に 1,000ドル〜10,000ドル以上のガス代がかかる場合があります。
- Celestia DA:同等のデータに対して、1バッチあたり1ドル未満のコスト。
この100倍以上のコスト削減こそが、ロールアップがモジュラー DA ソリューションに移行している理由です。安価なデータ可用性は、エンドユーザーのトランザクション手数料の低下に直結します。
ロールアップのインセンティブ構造
Celestia の経済モデルはインセンティブを一致させます:
- ロールアップは、データサイズに比例してプロブストレージの料金を支払う
- バリデーターは、DA レイヤーのセキュリティ確保により手数料を得る
- ブリッジノードは、ライトノードにデータを提供し、サービス手数料を得る
- ライトノードは、データを無料でサンプリングし、セキュリティに貢献する
これによりフライホイールが生まれます。より多くのロールアップが Celestia を採用するにつれ、バリデーターの収益が増え、より多くのステーカーを引きつけ、セキュリティが強化され、それがさらに多くのロールアップを惹きつけます。
競合:EigenDA、Avail、そしてイーサリアムプロブ
Celestia の 50% の市場シェアは攻勢を受けています。3つの主要な競合が積極的にスケールしています: