分散型ストレージとは何ですか？Filecoinによる深い掘り下げ
定義
分散型ストレージシステムは、多くの独立したオペレーターによってストレージ責任が共有されることで、1つのストレージネットワークを形成します。
分散型ストレージの紹介
現代のコンピューティングは非常に中央集権化されています。過去10年間で、数社の巨大なクラウド企業が伝統的なコンピュータシステムを区画化されたクラウドベースのオファリングに変えて莫大な財産を築いてきました。現代のウェブはその中央集権化を体現しています — これらのプロバイダーのうち1つが障害を起こすと、それは重要なインターネットイベントとなります。（信じられないと思うなら、2017年のAmazon Web Storageの障害、2020年6月のGithubの拡張停止、または2020年10月のMicrosoftの複数週間にわたるクラウドサービスの問題を思い出させてあげます。）
これらのサービスでホストされるコンテンツは、簡単に壊れる脆弱なリンクの背後に隠されています。これは私たちが構築するコンピュータシステムや、ますます頼っていく社会にとって深い影響を及ぼします。
中央集権的なアーキテクチャは、構築が簡単であるために成功してきました。
統合化に抵抗するために、開発者は同じくらい簡単に合成できる基礎的な新しいビルディングブロックが必要です。分散型ストレージは、より分散化されたウェブの前提条件として機能することができる、そのような中心的役割の1つです。
分散型ストレージの基本的な特性
分散型ストレージシステムを設計する様々な方法があります。総じて、これらは弾力性と効率性に重点を置いています。
弾力性
現代のインターネットは恐るべきほど脆弱です。今日のWebコンテンツは、URLの背後にあり、その時点では1つの明確なサーバーに属しています。たとえそのプロバイダーがどの理由でネットワークから落ちたとしても、それが指し示すコンテンツは利用できなくなります。中央集権化はこの効果を増幅させ、単一障害という状態を作り出し、簡単な機会を提供します。
その結果、今日のインターネットではリンクロット（リンクが壊れたり、恒久的に利用できなくなること）が普及し、国家レベルの検閲が簡単になり、ほとんどすべてのファイルへのアクセスを妨害する分散型サービス拒否の攻撃が起こります。
理想的な分散型システムでは、運営者の喪失が以前に保存および提供されていたコンテンツへのアクセスを妨げるべきではありません。ネットワークの多くのノードに責任を分散することで、分散型システムはまた検閲や拒絶サービスの試みに対して天然の抵抗を持ち、攻撃者がリソースを大量に集積できる中央化された標的が存在しないため、その他の操作形態よりも遥かに難しくなります。
中央集権的ストレージシステムが検閲の危険にどれほどに対応しにくいかの典型的な例は、スペインの17の自治州の1つであるカタルーニャが独立住民投票を行った際の出来事です。独立計画に反対するスペイン政府は、ISPレベルで投票情報が記載されているウェブサイトをブロックしました。これらの重要なリンクを切断することにより、政府は多くの人々がこの情報にアクセスできなくすることに成功しました。
しかし、これらのウェブサイトの多くは、インタープラネタリーファイルシステム（IPFS）を使用してミラーリングされていました。IPFSはピアツーピアストレージネットワークです。IPFSノードを実行している誰かは、ネットワーク内の他のノードから検閲された情報をダウンロードして自分自身で共有することができました。IPFSの分散性は、スペイン政府がこれらの文書へのアクセスをブロックする試みに対抗しました — 1つのノードがブロックされたとしても、別のノードが簡単に代わりを立てることができたのです。総じて、分散型ストレージシステムはネットワーク上のブロックを困難にします。
効率性
ただし、すべてのコンピューティングシステムアーキテクチャには長所と短所があり、すべての可能な用途シナリオに1つの解決策が当てはまるわけではありません。残念なことに、現代のウェブが中心集権化を強調していることも例外ではありません。
現在、世界中のわずかな都市の数ヶ所にある数少ない中央集権化されたデータセンターがほとんどすべてのコンテンツを保存しています。たとえば、同じネットワーク上の2人のユーザーがお互いにメッセージを送信したい場合、それらのメッセージは通常最初にそのいずれかのデータセンターに行きます。部屋にいる100人のユーザーがすべて同じビデオをデバイスで視聴している場合、各ノードが中央サーバーにアクセスして並行して100のコピーをダウンロードします。代わりに単一のコピーをダウンロードしてローカルネットワークで共有することはしません。
最も簡単な言葉で言えば、分散型ストレージを使用すると、インターネット全体にリクエストを送信することなく、特定のいくつかのデータセンターにファイルを共有しやすくなります。代わりにノードはできるだけ少ない中間人を使用してお互いに接続します。たとえば、他の国のノードに接続するには、いくつかのホップが依然として必要になりますが、同じネットワーク上のノードは直接ファイルを共有できます。分散型ストレージシステムの最終目標は、情報を探している人々が比較的地元のピアを見つけることができる程度に多くのノードがあることです。
分散型ストレージソリューションは、このような活動に基本的な新しい効率をもたらす可能性があります。疎なデータセンターをバイパスすることで、分散システムは最新のコンテンツ配信ネットワークさえもさらに速いファイル検索を実現することができます。ローカルネットワークを介したピアツーピアファイル共有は、ブロードバンドアクセスが制限されている地域では特に貴重な帯域幅を節約することもできます。
分散型ストレージの望ましい特性
弾力性と効率性は分散型ストレージの特長ですが、理想的なストレージシステムが提供すべき追加の特性がいくつかあります：
アクセス可能
理想的な分散システムはアクセス可能であるべきです。ネットワークへの参加は簡単でなければならず、できるだけ多くのノードがネットワークの代理としてファイルを保存および配布できるようにする必要があります。
これを読んで、「私はノードになれるかしら？」と疑問に思っている方がいたとしたら、答えは：状況によります。
Filecoinを使って、比較的技術的な方はクライアントノードを実行してネットワークとやり取りすることができるはずです。ストレージマイナーノード（詳細は以下参照）を実行することもできますが、それは誰もが簡単にできることではない — 特定の仕様を満たすハードウェアを持っている必要があります。
IPFSの場合、ノードにはより低いハードウェア要件があり、ため、ネットワークに寄与するユーザーがはるかに多くいる可能性があります（おそらくビルトインされたウェブブラウザを走らせることができるかもしれません）。
プログラム可能
クラウドサービスプロバイダーは、安価で信頼性の高いストレージをコーディングを介して提供することを容易にしました。彼らの成功の1つの要因は、APIを介してコードを使ってストレージを設定および管理できる能力です。競合するシステムが同じレベルの便宜性を提供できるはずです。
コンテンツアドレッシング
URLは特定の設計上のトレードオフを体現しています。それらはデータの場所を記述し
定義
分散型ストレージシステムは、多くの独立したオペレーターによってストレージ責任が共有されることで、1つのストレージネットワークを形成します。
分散型ストレージの紹介
現代のコンピューティングは非常に中央集権化されています。過去10年間で、数社の巨大なクラウド企業が伝統的なコンピュータシステムを区画化されたクラウドベースのオファリングに変えて莫大な財産を築いてきました。現代のウェブはその中央集権化を体現しています — これらのプロバイダーのうち1つが障害を起こすと、それは重要なインターネットイベントとなります。（信じられないと思うなら、2017年のAmazon Web Storageの障害、2020年6月のGithubの拡張停止、または2020年10月のMicrosoftの複数週間にわたるクラウドサービスの問題を思い出させてあげます。）
これらのサービスでホストされるコンテンツは、簡単に壊れる脆弱なリンクの背後に隠されています。これは私たちが構築するコンピュータシステムや、ますます頼っていく社会にとって深い影響を及ぼします。
中央集権的なアーキテクチャは、構築が簡単であるために成功してきました。
統合化に抵抗するために、開発者は同じくらい簡単に合成できる基礎的な新しいビルディングブロックが必要です。分散型ストレージは、より分散化されたウェブの前提条件として機能することができる、そのような中心的役割の1つです。
分散型ストレージの基本的な特性
分散型ストレージシステムを設計する様々な方法があります。総じて、これらは弾力性と効率性に重点を置いています。
弾力性
現代のインターネットは恐るべきほど脆弱です。今日のWebコンテンツは、URLの背後にあり、その時点では1つの明確なサーバーに属しています。たとえそのプロバイダーがどの理由でネットワークから落ちたとしても、それが指し示すコンテンツは利用できなくなります。中央集権化はこの効果を増幅させ、単一障害という状態を作り出し、簡単な機会を提供します。
その結果、今日のインターネットではリンクロット（リンクが壊れたり、恒久的に利用できなくなること）が普及し、国家レベルの検閲が簡単になり、ほとんどすべてのファイルへのアクセスを妨害する分散型サービス拒否の攻撃が起こります。
理想的な分散型システムでは、運営者の喪失が以前に保存および提供されていたコンテンツへのアクセスを妨げるべきではありません。ネットワークの多くのノードに責任を分散することで、分散型システムはまた検閲や拒絶サービスの試みに対して天然の抵抗を持ち、攻撃者がリソースを大量に集積できる中央化された標的が存在しないため、その他の操作形態よりも遥かに難しくなります。
中央集権的ストレージシステムが検閲の危険にどれほどに対応しにくいかの典型的な例は、スペインの17の自治州の1つであるカタルーニャが独立住民投票を行った際の出来事です。独立計画に反対するスペイン政府は、ISPレベルで投票情報が記載されているウェブサイトをブロックしました。これらの重要なリンクを切断することにより、政府は多くの人々がこの情報にアクセスできなくすることに成功しました。
しかし、これらのウェブサイトの多くは、インタープラネタリーファイルシステム（IPFS）を使用してミラーリングされていました。IPFSはピアツーピアストレージネットワークです。IPFSノードを実行している誰かは、ネットワーク内の他のノードから検閲された情報をダウンロードして自分自身で共有することができました。IPFSの分散性は、スペイン政府がこれらの文書へのアクセスをブロックする試みに対抗しました — 1つのノードがブロックされたとしても、別のノードが簡単に代わりを立てることができたのです。総じて、分散型ストレージシステムはネットワーク上のブロックを困難にします。
効率性
ただし、すべてのコンピューティングシステムアーキテクチャには長所と短所があり、すべての可能な用途シナリオに1つの解決策が当てはまるわけではありません。残念なことに、現代のウェブが中心集権化を強調していることも例外ではありません。
現在、世界中のわずかな都市の数ヶ所にある数少ない中央集権化されたデータセンターがほとんどすべてのコンテンツを保存しています。たとえば、同じネットワーク上の2人のユーザーがお互いにメッセージを送信したい場合、それらのメッセージは通常最初にそのいずれかのデータセンターに行きます。部屋にいる100人のユーザーがすべて同じビデオをデバイスで視聴している場合、各ノードが中央サーバーにアクセスして並行して100のコピーをダウンロードします。代わりに単一のコピーをダウンロードしてローカルネットワークで共有することはしません。
最も簡単な言葉で言えば、分散型ストレージを使用すると、インターネット全体にリクエストを送信することなく、特定のいくつかのデータセンターにファイルを共有しやすくなります。代わりにノードはできるだけ少ない中間人を使用してお互いに接続します。たとえば、他の国のノードに接続するには、いくつかのホップが依然として必要になりますが、同じネットワーク上のノードは直接ファイルを共有できます。分散型ストレージシステムの最終目標は、情報を探している人々が比較的地元のピアを見つけることができる程度に多くのノードがあることです。
分散型ストレージソリューションは、このような活動に基本的な新しい効率をもたらす可能性があります。疎なデータセンターをバイパスすることで、分散システムは最新のコンテンツ配信ネットワークさえもさらに速いファイル検索を実現することができます。ローカルネットワークを介したピアツーピアファイル共有は、ブロードバンドアクセスが制限されている地域では特に貴重な帯域幅を節約することもできます。
分散型ストレージの望ましい特性
弾力性と効率性は分散型ストレージの特長ですが、理想的なストレージシステムが提供すべき追加の特性がいくつかあります：
アクセス可能
理想的な分散システムはアクセス可能であるべきです。ネットワークへの参加は簡単でなければならず、できるだけ多くのノードがネットワークの代理としてファイルを保存および配布できるようにする必要があります。
これを読んで、「私はノードになれるかしら？」と疑問に思っている方がいたとしたら、答えは：状況によります。
Filecoinを使って、比較的技術的な方はクライアントノードを実行してネットワークとやり取りすることができるはずです。ストレージマイナーノード（詳細は以下参照）を実行することもできますが、それは誰もが簡単にできることではない — 特定の仕様を満たすハードウェアを持っている必要があります。
IPFSの場合、ノードにはより低いハードウェア要件があり、ため、ネットワークに寄与するユーザーがはるかに多くいる可能性があります（おそらくビルトインされたウェブブラウザを走らせることができるかもしれません）。
プログラム可能
クラウドサービスプロバイダーは、安価で信頼性の高いストレージをコーディングを介して提供することを容易にしました。彼らの成功の1つの要因は、APIを介してコードを使ってストレージを設定および管理できる能力です。競合するシステムが同じレベルの便宜性を提供できるはずです。
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URLは特定の設計上のトレードオフを体現しています。それらはデータの場所を記述し
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