ホワイトペーパーとは？IPFSの解説

ホワイトペーパーは、暗号資産プロトコルの基盤となるドキュメントであり、2014年にJuan Benetによって執筆されたInterPlanetary File System（IPFS）のホワイトペーパーは、Web3エコシステムにおいて最も参照される技術文書の1つです。この記事では、ホワイトペーパーがドキュメント形式としてどのようなものであるかを説明し、次にIPFSのホワイトペーパーを実例として用いて、そのプロトコルが正確に何を提案しているのか、そしてなぜそれが重要なのかを解説します。

NFTプロジェクト、DeFiプロトコルのインフラ、またはFilecoinの投資理論を調査している際にIPFSに遭遇し、ソースドキュメントを直接読む前に平易な言葉によるガイドが必要になったのであれば、この記事がその役割を果たします。コンピュータサイエンスの背景知識は必要ありません。

要点

• ホワイトペーパーとは、問題を定義し、解決策を提案し、それを実装するために必要なシステムアーキテクチャの概要を記述する技術文書です。
• IPFSのホワイトペーパーは、Protocol LabsのJuan Benet氏によって執筆され、2014年に公開されました。
• InterPlanetary File System（IPFS）は、サーバーの場所ではなくコンテンツのアドレッシングを使用してファイルを保存および取得するためのピアツーピア（P2P）プロトコルです。
• IPFSはブロックチェーンではありません。分散型ファイルシステムです。
• IPFSとFilecoinは別々のプロジェクトです。IPFSはプロトコルであり、Filecoinはインセンティブレイヤーです。
• IPFSのコンテンツは自動的に永続化されるわけではありません。アクセス可能な状態を維持するには、アクティブなピン留め（ピニング）が必要です。
• 現在、ほとんどのIPFSコンテンツは、HTTPゲートウェイを介して標準的なブラウザからアクセスされています。

目次

• ホワイトペーパーとは？
• IPFSホワイトペーパー：概要と著者
• IPFSとは？
• IPFSの仕組みは？
• コンテンツアドレッシングとコンテンツ識別子 (CID)
• IPFS対従来のウェブ (HTTP)
• IPFSはブロックチェーンか？主な違いの解説
• IPFSとFilecoin：何が違うのか？
• IPFSにおけるデータの永続性、ピン留め、ストレージ
• なぜIPFSが重要なのか：現実世界での採用
• IPFSの限界と批判
• よくある質問
• 次におすすめの読み物

ホワイトペーパーとは？

暗号資産とテクノロジーの文脈において、ホワイトペーパーとは、問題を定義し、解決策を提案し、それを実装するために必要なシステムアーキテクチャの概要を説明する技術文書のことです。この用法は、政策文書である政府の白書とは異なります。暗号資産において、ホワイトペーパーは、プロトコルやプロジェクトがその設計意図を確立するために公開する、基礎となる技術仕様書です。

ホワイトペーパーというジャンルは、ブロックチェーンとWeb3において辿ることができる歴史を持っています。ビットコインのホワイトペーパー) (Satoshi Nakamoto, 2008年) は、二重支払い問題を指摘し、暗号技術による解決策を提案し、それを実装するためのピアツーピア・アーキテクチャを記述した9ページの文書で、その形式を確立しました。ヴィタリック・ブテリン氏によるイーサリアムのホワイトペーパー) (2013年) は、この形式を拡張し、分散型コンピューティング・プラットフォーム上でのプログラム可能なスマートコントラクトを提案しました。翌年、Juan Benet氏のIPFSホワイトペーパーは、同じ伝統を分散型ファイルストレージに適用しました。これらの文書はどれも、問題を特定し、アーキテクチャを提案し、それが基盤としている先行研究を引用するという、同じ構造的論理に従っています。

ホワイトペーパーは、非技術的なオーディエンスを対象とした、より短く、よりアクセスしやすい概要であるライトペーパーとは異なります。ライトペーパーはコンセプトを説明し、ホワイトペーパーはアーキテクチャを特定します。

ホワイトペーパーに含まれるもの

構成の整ったテクニカルなホワイトペーパーは、通常、以下の内容を網羅しています：

1. 要約またはイントロダクション: 問題点と提案される解決策の簡潔なまとめ
2. 問題定義: プロトコルが対処する技術的またはシステム的な欠陥に関する正確な記述
3. 提案される解決策: 主要な設計上の選択を含む、コアとなるアーキテクチャのアイデア
4. 技術的アーキテクチャ: データ構造やプロトコルの仕様を含む、システムの仕組み
5. ユースケース: 提案されたシステムの具体的な活用例
6. トークンエコノミクス (該当する場合): 関連する暗号資産がどのようにネットワークへの参加を動機付けるか
7. チームの資格と実績: 著者の経歴および提案の基盤となる既存の研究

暗号資産プロジェクトがホワイトペーパーを公開する理由

プロジェクトがホワイトペーパーを公開するのには、主に4つの理由があります：

• 技術的信頼性の確立： 詳細なホワイトペーパーは、プロジェクトが投機ではなく定義されたアーキテクチャに基づいていることを示します
• 設計意図の伝達： プロトコルを評価する開発者は、その上で構築を始める前に、それが何をどのように行うのかを知る必要があります
• ピアレビューの促進： 技術仕様を公開することで、研究者やエンジニアが展開前に欠陥を特定できるようになります
• 投資家や一般向けの目標の文書化： ホワイトペーパーは、プロジェクトが何を主張しているかの公的な記録を作成し、説明責任を可能にします

暗号資産のホワイトペーパーの読み方

1. プロトコルが何を解決しようとしているのかを理解するために、まず問題提起を読みましょう
2. 提案された解決策が、問題から論理的に導き出されているかを確認します
3. チームの経歴と、引用されている先行事例を確認します
4. 技術アーキテクチャのセクションを見て、設計に一貫性があるかどうかを評価します
5. トークンが関わっている場合は、経済的インセンティブが掲げられた目標と一致しているかを検討します

IPFSのホワイトペーパーは、優れた技術的なホワイトペーパーがすべて行うことの、実践的な例です。次のセクションでは、その内容を詳しく説明します。

IPFSホワイトペーパー：概要と著者

Protocol LabsのJuan Benet氏が2014年に発表したIPFSのホワイトペーパーは、HTTPベースのウェブを置き換えまたは補完することを目的とした、ピアツーピア（P2P）型のコンテンツアドレス指定型分散ファイルシステムを提案しています。

IPFSホワイトペーパーの執筆者

IPFSのホワイトペーパーは、コンピューター科学者でありProtocol Labsの創設者であるJuan Benet氏によって執筆され、2014年に公開されました。Benet氏はスタンフォード大学でコンピューターサイエンスを専攻した経歴を持ち、Filecoinやlibp2pネットワークライブラリの作成者でもあります。彼が設立した組織であるProtocol Labsは、分散型インターネットインフラストラクチャに焦点を当てた研究開発企業です。同社は、IPFS、Filecoin、およびlibp2pを、あらゆる開発者や組織が利用可能なオープンソースプロジェクトとして維持しています。

Protocol Labsは営利企業として運営されていますが、そのコアプロトコルをオープンスタンダードとして公開しています。IPFSは、排他的な意味でProtocol Labsが所有しているものではありません。これはエコシステム全体の開発者からの寄付によって成り立つオープンソースプロトコルです。

IPFSホワイトペーパーが提案すること：平易な言葉による要約

現在のウェブはサーバー上にファイルを保存し、特定のサーバーを指し示す特定のアドレス（URL）にアクセスしてファイルを取得する仕組みです。IPFSのホワイトペーパーは、これとは異なるアプローチを提案しています。ファイルがどこにあるかで探すのではなく、そのファイルが何であるかによって探すというものです。すべてのファイルには固有の暗号学的フィンガープリントが付与され、ネットワーク上でそのファイルを保持しているコンピュータであれば、どれでもファイルを提供できるようになります。単一のサーバーがコンテンツを所有することはありません。

オリジナルのIPFSホワイトペーパー(https://ipfs.io/ipfs/QmR7GSQM93Cx5eAg6a6yRzNde1FQv7uL6X1o4k7zrJa3LX/ipfs.draft3.pdf))を直接参照できます。以下のセクションでは、その主要な概念を平易な言葉で解説します。

IPFSホワイトペーパーにおける重要な概念

• コンテンツアドレッシング: サーバーの場所ではなく、その内容によってファイルを検索すること
• コンテンツ識別子 (CID): IPFS上のすべてのファイルに割り当てられる一意の暗号学的フィンガープリント
• Merkle DAG (有向非巡回グラフ): ファイルのチャンクを整理し、リンクするためにIPFSが使用するデータ構造
• 分散ハッシュテーブル (DHT): どのノードがどのコンテンツを保持しているかを特定するルーティング層
• ピアツーピア (P2P) ネットワーク: 中央サーバーからではなく、コンテンツを保持している任意のノードからファイルを読み取ること
• IPNS (InterPlanetary Name System): コンテンツの更新に合わせて安定したアドレスを可能にする変更可能なポインタ
• データ重複排除: 同一のチャンクは1つのCIDを共有するため、ネットワーク全体で同じデータが2回保存されることはありません

IPFSとは？

InterPlanetary File System（IPFS）は、分散型ファイルシステムでデータを保存および共有するためのオープンソースのピアツーピア（P2P）プロトコルであり、Juan Benet氏によって開発され、Protocol Labsによって保守されています。サーバーの場所（URL）でファイルを特定する従来のウェブとは異なり、IPFSはコンテンツ識別子（CID）と呼ばれる固有の暗号学的フィンガープリントを使用し、コンテンツそのものによってファイルを特定します。

IPFSは、Google、Amazon、Metaといった集権型エンティティによって制御されるのではなく、データやアプリケーションが多くのノードに分散される新興のインターネットモデルである、分散型ウェブ（Web3）のより広範なアーキテクチャに適合します。IPFSは、分散型アプリケーションが単一企業のサーバーに依存することなく機能するために必要なストレージおよびコンテンツルーティング層を提供します。NFTメタデータ、分散型ウェブサイト、およびdAppアセットはすべて、Web3スタックにおける永続的なストレージ層としてIPFSに依存しています。

以下のセクションでは、IPFSがこれを技術的にどのように実現しているか、HTTPやブロックチェーンとどのように比較されるか、そして実世界でどのように採用されているかについて説明します。

IPFSはどのような課題を解決するのか？

IPFSは、HTTPベースのウェブにおける4つの構造的な弱点に対処しています。

• リンク切れ (Link rot): サーバーがオフラインになったりURLが変更されたりすると、そのアドレスにあるファイルは永久に消失します。
• 検閲: 政府やインターネットサービスプロバイダーがサーバーへのアクセスを遮断し、特定の地域全体からコンテンツを削除することができます。
• 帯域幅のボトルネック: 人気のコンテンツが単一のサーバーに負荷を集中させ、速度低下を引き起こします。
• サイレント・データ改ざん: URL上のファイルが変更の記録を残さずに改ざんされる可能性があり、閲覧者がそれを検知する手段はありません。

IPFSは、サーバーをコンテンツ取得の計算から除外することにより、これらのそれぞれに対応します。コンテンツは分散ネットワーク全体に保存され、場所ではなくコンテンツ自体によって検索されます。HTTPとIPFSの完全な比較は、以下の専用比較セクションに記載されています。

IPFSは何に使われるのか？

IPFSは、Web3エコシステムにおける複数のアプリケーション分野で利用されています：

• NFTメタデータ・ストレージ： EthereumベースのNFTプロジェクトは画像とメタデータをIPFSに保存し、スマートコントラクトにCIDを埋め込むことで、トークンとそのコンテンツの間に改ざん検知可能なリンクを作成します
• 分散型ウェブサイト・ホスティング： ウェブサイトをIPFSに公開し、中央集権的なホスティング・プロバイダーなしでアクセスできます
• Web3アプリケーションのデータレイヤー： 分散型アプリケーションは、オンチェーンストレージのコストや制限を回避するために、オフチェーンデータをIPFSに保存します
• 検閲耐性のあるコンテンツ配信： ジャーナリストやアーキビストは、単一サーバーのブロックによって削除されることのないコンテンツを公開するためにIPFSを利用しています
• 学術・アーカイブデータの保存： 研究データや歴史的記録を、暗号化された整合性の証明とともにIPFSに保存できます

IPFSの仕組みとは？

IPFSは、コンテンツをチャンクに分割し、各チャンクの暗号学的フィンガープリントを生成し、中央サーバーなしのピアツーピア（P2P）ネットワーク全体にそれらのチャンクを分散するプロセスを通じてファイルを保存および取得します。Litecoin およびその他の分散型ネットワーク)のようなピアツーピアの暗号資産プロトコルがネットワークレベルでどのように動作するかを理解していれば、IPFSは分散型ノード参加の同様のロジックに従います。

ピアツーピアネットワーキング：中央サーバーなし

IPFSの基盤となるアーキテクチャの選択は、ピアツーピアネットワークです。従来のウェブでは、あなたのブラウザは特定のサーバーに連絡し、特定のパスにあるファイルを要求します。ピアツーピアネットワークでは、そのファイルを持っている参加コンピュータ（ノードと呼ばれます）が、あなたに提供できます。

この違いは、単一障害点を排除するため重要です。サーバーがオフラインになると、それがホストしていたHTTPリソースはすべて利用できなくなります。P2Pネットワークでは、同じファイルを保持しているノードのいずれかから取得できます。IPFSはコンテンツアドレッシングを追加することでこのアーキテクチャを拡張し、ネットワークがどのノードがどのファイルを保持しているかを正確に把握できるようにします。

IPFSがファイルを保存・取得する方法：ステップバイステップ

1. ファイルは、より小さなデータのチャンクに分割されます。
2. 各チャンクは暗号学的ハッシュ関数にかけられ、「コンテンツ識別子（CID）」と呼ばれる固有のフィンガープリントが生成されます。
3. チャンクは「Merkle DAG（有向非巡回グラフ）」と呼ばれるデータ構造で連結され、ルートノードのCIDがファイル全体を表します。
4. ファイルのCIDは「分散ハッシュテーブル（DHT）」に公開され、ネットワーク内のどのノードがそれらのチャンクを保存しているかが記録されます。
5. 別のユーザーがCIDを指定してファイルをリクエストすると、IPFSはDHTに問い合わせを行い、該当するチャンクを現在保持しているノードを特定します。
6. チャンクはそれらのピアノードから取得・再構成され、データの整合性を確認するために元のCIDと照合して検証されます。

このプロセスに単一のサーバーが関与することはありません。特定のCIDを保持するノードであれば、どのノードでもそのコンテンツを要求者に提供できます。つまり、少なくとも1つの他のノードがホストし続けている限り、IPFSに保存されたファイルは、個別のノードが停止しても失われることはありません。

Merkle DAG（マークルDAG）：IPFSによるデータ整理の仕組み

Merkle DAG（マークルDAG）は、パズルのピースが組み合わさった木のようなものだと考えてください。各ピースは、その内容に基づいた固有のIDを持っており、接続されている他のピースのIDも記録されています。ルート（根）となるピースのIDは、組み立てられたパズル全体を表します。パズルの内容を少しでも変更するとルートIDが変化するため、改ざんがあれば即座に検知することができます。

正式には、Merkle DAG（有向非巡回グラフ）は、各ノードがその暗号学的ハッシュによって識別され、他のノードをそのハッシュでリンクし、検証可能で改ざん検出可能な構造を形成するデータ構造です。同一のチャンクは常に同じCIDを生成するため、IPFSはデータを自動的に重複排除します。同じコンテンツがネットワーク上で二度保存されることはありません。

IPFSは分散ファイルシステムのカテゴリに属します。これは、データが単一のサーバーからではなく、ノードのネットワーク全体で保存・取得されるシステムであり、NFS、AFS、そしてGitのオブジェクトストレージモデルといった系譜を引き継いでいます。Gitも同様の基本原則を採用しており、各コミットはその内容のハッシュによって識別され、改ざん防止の履歴チェーンを形成します。IPFSはこの同じ原則をすべてのコンテンツストレージに適用します。

分散ハッシュテーブル：IPFSがコンテンツを見つける方法

分散型ハッシュテーブル（DHT）は、分散型の電話帳のようなものだと考えてください。誰がどのコンテンツを保持しているかを記載した中央のディレクトリが1つあるのではなく、何千ものノードがそれぞれインデックスの一部を保持しています。ファイルが必要なときは、現在どのノードがそのファイルを保持しているかをネットワークに問い合わせると、ネットワークが適切なピアにリクエストをルーティングしてくれます。

形式的には、DHTはコンテンツ識別子を現在そのコンテンツを保存しているピアノードにマッピングする分散型ルーティングシステムです。IPFSはこのピア検出およびルーティング機能に、Kademliaアルゴリズム（2002年に開発された特定のDHTバリアント）を使用しています。BitTorrentと同様に、IPFSは単一の中央サーバーからではなく、複数のピアから同時にファイルを取得します。BitTorrentとは異なり、IPFSは個々のトレントファイルを共有するためのツールとしてではなく、オープンなウェブのための永続的でアドレス指定可能なレイヤーとして設計されています。

コンテンツアドレッシングとコンテンツ識別子 (CIDs)

コンテンツアドレッシングは、IPFSを従来のウェブとは異なるものにしている中核となるアーキテクチャ上の革新であり、それを理解することが、プロトコルに関する他のすべてを理解するための鍵となります。

コンテンツアドレッシングとは？

特定の店舗での棚の場所ではなく、ISBNで本を見つけるようなものだと考えてみてください。ISBNはその本自体によって本を特定します。どの店が扱っていても、その内容は決して変わりません。棚の場所は、その時たまたま保管されている場所によって本を特定しますが、もしその店が閉鎖されたら、棚の場所は無意味になります。ISBNは有効なままです。

コンテンツアドレス指定は、ファイル内容の暗号学的ハッシュをアドレスとして使用するファイル取得方法です。URLが特定のサーバーとパスを指す位置ベースのアドレス指定とは異なり、コンテンツアドレスはコンテンツそのものを指し、それを保持する任意のノードから取得できます。実用上の主な意味は、コンテンツが1バイトでも変更されると、アドレスも変更されるということです。これは、コンテンツアドレス指定が組み込みのデータ整合性検証を提供するという意味です。なぜなら、アドレスは受信したコンテンツが要求したものと正確に一致することの証明でもあるからです。

IPFSにおけるCIDとは？

コンテンツ識別子（CID）は、IPFSに保存されるすべてのコンテンツに割り当てられる一意のアドレスであり、コンテンツを暗号学的ハッシュ関数に通すことで生成されます。実際のCIDは以下のようになります：

QmR7GSQM93Cx5eAg6a6yRzNde1FQv7uL6X1o4k7zrJa3LX

2つの同一のファイルからは、常に同じCIDが生成されます。ファイル内の1バイトでも変更すると、全く異なるCIDが生成されます。IPFSネットワーク上のどのノードも、受信したコンテンツがリクエストしたCIDと一致することを確認できます。ハッシュが一致すれば、そのコンテンツは本物であり、改ざんされていないことが保証されます。

暗号学的ハッシュ関数は、指紋採取機のように機能します。どのようなファイルを入力しても、そのファイルを代表する一意の固定長文字列を出力します。同じ入力からは常に同じ出力が生成され、2つの異なるファイルから同じ指紋が生成されることは事実上不可能です。IPFSは、すべてのファイルとすべてのデータチャンクをハッシュ関数に通してCIDを生成します。そのため、CIDはアドレスであると同時に完全性チェックの役割も果たします。

IPFSにはInterPlanetary Name System（IPNS）も含まれており、これにより可変なアドレスが提供されます。これにより、サーバーのIPアドレスが変わってもウェブサイトのドメイン名が変わらないのと同様に、固定されたリンクを更新して新しいコンテンツバージョンを指し示すことが可能になります。これは、コンテンツを更新する必要がある場合にコンテンツアドレッシングが実用的ではないという、当然の懸念を解消するものです。

以下の表は、ロケーションベースのアドレッシングとコンテンツアドレッシングの主な違いの概要です。IPFSとHTTPの完全な比較については、次のセクションで説明します。

IPFS vs. 従来のウェブ (HTTP)

HTTPとIPFSは、ネットワーク経由でのデータ取得という、同じ根本的な課題を解決しますが、そのデータの識別と特定方法において、対照的なアーキテクチャ上の選択を行っています。

従来のウェブは位置ベースのアドレス指定を使用しています。`https://example.com/file.jpg``のようなURLは、ブラウザに特定のIPアドレスの特定のサーバーに接続し、特定のパスにある特定のファイルを取得するように指示します。受信するコンテンツの信頼性は、そのサーバーの信頼性に依存します。サーバーがオフラインになったり、検閲されたり、ファイルを変更したりすると、体験が悪化したり、完全に失敗したりします。これらはHTTPのバグではなく、位置ベースのアドレス指定に固有のトレードオフです。

HTTPはスピードとシンプルさに最適化されており、数十年にわたる成熟した開発者ツールに支えられています。対照的に、IPFSは確立されたツールエコシステムを犠牲にして、レジリエンス（回復力）と検証可能性を優先しています。これらは異なる設計目標であり、異なるトレードオフを生むもので、どちらかが一概に優れているわけではありません。適切な選択は、特定のアプリケーションのニーズによって決まります。

IPFSはHTTPに代わるものですか？

いいえ。IPFSはHTTPを置き換えるようには設計されていません。現在、ほとんどのIPFSコンテンツはHTTPゲートウェイ経由でアクセスされており、ユーザーは特別なソフトウェアなしで標準的なブラウザを通じてIPFSコンテンツにアクセスできます。これら2つのプロトコルは、競合するのではなく、連携して機能します。

IPFSはブロックチェーンなのか？ 主要な違いを解説

いいえ、IPFSはブロックチェーンではありません。これら2つの技術は根本的に異なる目的を持っていますが、同じWeb3アプリケーションスタック内で頻繁に組み合わせて使用されています。

ブロックチェーンは、分散型で追記専用の台帳であり、暗号学的にリンクされたブロックにトランザクションを記録し、台帳の状態について合意に達する必要があるノードのネットワークによって維持されます。ブロックチェーンは、何が起こったかを記録し、その記録を改ざん困難にするように設計されています。分散型コンセンサスがブロックチェーンレベルでどのように機能するかについて背景を知りたい読者向けに、Cardanoのブロックチェーンアーキテクチャが示すもの) は、同じ基本的な設計を実際に見ることができます。

IPFSは、コンテンツアドレス指定を使用してコンテンツを保存および取得する分散型ファイルシステムです。取引記録のチェーンを維持しません。ファイル取得のためにノード間のコンセンサスを必要としません。独自のネイティブな暗号資産を持ちません。ブロックチェーンではなく、Merkle DAG（有向非巡回グラフ）でデータを整理します。

これらの2つの技術は、同義というよりは相互補完的です。例えば、NFT イーサリアム上のスマートコントラクトは、通常、トークンのメタデータとメディアをIPFS上に保存します。ブロックチェーンはファイルを指すCIDを保持し、IPFSがファイル自体を保持します。この構成により、大容量データはオフチェーン（ストレージが高価な場所）に保持されつつ、トークンとそのコンテンツ間の改ざん防止リンクが維持されます。

IPFSとFilecoin：その違いとは？

IPFSとFilecoinは、同じ組織であるProtocol Labsによって開発された2つの別個のプロジェクトですが、それぞれ異なる役割を担っています。これらを混同することは、Web3エコシステムにおいて最もよくある誤解の1つです。

IPFSは、コンテンツ指向型（コンテンツ・アドレッシング）データを保存・取得するためのピアツーピア・プロトコルです。Filecoinは独立した暗号資産であり、IPFS上にデータを永続的に保存するノード・オペレーターに対して報酬を支払うインセンティブ・ネットワークです。この違いを理解する最も簡単な方法は、IPFSがインフラストラクチャであり、Filecoinが支払いシステムであると覚えることです。

デフォルトでは、IPFSコンテンツは少なくとも1つのノードがアクティブにホストしている間のみ利用可能です。ノードが、自身で作成していない、またはリクエストしていないコンテンツを保存するための組み込みの経済的インセンティブはありません。特定のCIDを保持しているすべてのノードがそのホスティングを停止した場合、そのCIDアドレスが依然として存在していても、そのコンテンツはアクセス不能になります。

Filecoin では、この課題に対し、ストレージプロバイダーに FIL トークンで報酬を支払うことで、合意された期間、特定のデータの保存をコミットさせます。これは暗号学的証明によって裏付けられており、ストレージプロバイダーは担保を差し入れる必要があります。契約したデータを維持できなかった場合、その担保は没収され、データの永続性に対する経済的な保証が生まれます。

IPFSはFilecoinなしで機能します。FilecoinはIPFSなしでは機能しません。

免責事項: 本記事は、教育および情報提供のみを目的としています。本コンテンツのいかなる内容も、財務、投資、または法務に関するアドバイスに該当しません。Filecoin (FIL) は暗号資産です。暗号資産への投資はリスクを伴います。投資判断を行う前に、資格のあるファイナンシャルアドバイザーにご相談ください。

IPFSにおけるデータ永続化、ピン留め、およびストレージ

IPFSはコンテンツを自動的に永続保存するわけではありません。この事実は、プロトコルに初めて触れる多くの読者にとって意外なものです。

IPFSノードがコンテンツを取得すると、そのコンテンツは一時的にキャッシュされます。キャッシュは、ノードが明示的に保持を要求しなかったコンテンツを削除するガベージコレクションと呼ばれるプロセスを経て、時間とともにクリアされます。ネットワーク上のどのノードも、特定のCID（Content Identifier）を保持するよう積極的に指示されていない場合、そのCIDアドレスは技術的に有効であり、コンテンツがかつてアクセス可能であったとしても、そのコンテンツは利用できなくなります。

ピン留めは、ファイルをブックマークして、IPFSノードに一時的なダウンロードとしてではなく、永続的に保持するように指示するようなものだと考えてください。正式には、ピン留めとは、IPFSノードに対し、特定のコンテンツをデフォルトのキャッシュライフサイクルを超えて保持し、ガベージコレクションの対象外とするための指示です。IPFSにコンテンツを公開しても、どこかでピン留めしない場合、他のノードが自発的に無期限にキャッシュしてくれることに依存することになりますが、これは保証されません。

IPFSコンテンツが常にアクセスできるようにするため、3つの実用的なオプションがあります：

• ご自身でIPFSノードを運用し、コンテンツをピン留めする。 これにより直接的な制御が可能になりますが、継続的なインフラ管理が必要となります。
• 専用のピン留め（Pinning）サービスを利用する。 Pinata、web3.storage、Filebaseなどは、お客様側での技術的なセットアップを必要とせず、各サービスが管理するIPFSノード上でコンテンツをホストします。
• 経済的なインセンティブに基づいた永続的ストレージとしてFilecoinを利用する。 ストレージプロバイダーは契約に基づいてデータの保持を確約しており、暗号学的証明と不履行に対する経済的ペナルティによって裏打ちされています。

IPFSコンテンツは、少なくとも1つのノードがアクティブにピン留めを行っている限り永続的です。ピン留めやFilecoinストレージがない場合、たとえCIDがスマートコントラクトやドキュメント、その他の参照先に残っていたとしても、コンテンツは利用できなくなる可能性があります。

IPFSが重要である理由：実社会における採用

IPFSはもはや理論上の提案ではありません。このプロトコルは、NFT メタデータストレージからEthereum自体のネットワーク層に至るまで、様々なWeb3インフラストラクチャのカテゴリで本番運用されています。

イーサリアムベースの NFT 標準規格の多くは、メタデータやメディアファイルをオフチェーンに保存するためにIPFS CIDを使用しており、そのCIDがスマートコントラクトに埋め込まれることで、トークンとそのコンテンツの間に改ざん証拠となるリンクが作成されます。この仕組みにより、NFT のコンテンツ証明は、個別のストレージプロバイダーのシャットダウンがあっても維持されます。Protocol Labs は、IPFS のために構築されたネットワーキングレイヤーを libp2p というスタンドアロンライブラリに抽出しました。これはその後、イーサリアムのコンセンサルレイヤーによって、そのピアツーピアネットワーキングスタックとして採用されました。この採用は、ファイルストレージをはるかに超えた Web3 インフラストラクチャに対する IPFS 技術の広範な影響を示しています。Internet Archive を含む多くの組織が、アーカイブ目的で IPFS ベースのコンテンツ配信を検討してきました。

IPFSは、分散型アプリケーションが中央サーバーなしでデータを永続化するために依存するストレージおよびコンテンツルーティングレイヤーを提供します。NFT メタデータ、分散型ウェブサイトファイル、IPFSに保存されたdAppアセットは、ノードがそれらをピンし続ける限り、単一の企業の継続的な運用とは無関係に無期限に存続できます。暗号資産エコシステムがどのように発展し、追跡されるかについてのさらなる文脈として、暗号資産のデータランキングの仕組み) は、これらのプロトコルを取り巻く広範な市場インフラストラクチャについて説明しています。

現在、IPFSコンテンツには3つのルートでアクセスできます：

1. 公開IPFSゲートウェイ: ipfs.io/ipfs/[CID] または cloudflare-ipfs.com/ipfs/[CID] に任意の標準ブラウザでアクセスしてください。インストール不要
2. IPFSデスクトップアプリまたはBraveブラウザ: BraveはIPFSアドレスをゲートウェイなしでネイティブに解決する、組み込みのIPFSサポートを備えています。
3. コマンドラインIPFSデーモン: 自身のノードを実行し、ネットワークに直接参加したい技術ユーザー向け

ゲートウェイアクセスは内部的にHTTPを使用しているため、特別なソフトウェアを使わなくても、標準的なブラウザからIPFSコンテンツにアクセスできます。ほとんどのユーザーにとって、IPFSでホストされているコンテンツを閲覧するにはゲートウェイという選択肢で十分でしょう。

--- ## IPFSの制限と批判

IPFSは従来のウェブが抱える現実的な問題に対処していますが、このプロトコルには特有のトレードオフも存在しており、情報に基づいた評価を行う際にはそれらに直接向き合う必要があります。

データ永続性の制限は、最も重大な実務上の懸念事項です。IPFS上のコンテンツの永続性は、それをホストしようとするノードの存在に依存します。これは伝統的な意味での設計上の欠陥ではなく、コンテンツの可用性を維持する責任を負う中央サーバーを排除したことによる直接的な結果です。永続性の負担はインフラストラクチャプロバイダーからコンテンツパブリッシャーへと移り、パブリッシャーはアクティブにピン留めを管理するか、Filecoinストレージの費用を支払う必要があります。

DHTルーティングは、HTTPにはないリトリーバル（取得）レイテンシをもたらします。多くのノードによってピン留めされている人気のコンテンツについては、近隣のピアが迅速にコンテンツを提供できるため、IPFSは良好なパフォーマンスを発揮します。一方で、あまり知られていないコンテンツやアップロードされたばかりのファイルについては、IPFSは適切にキャッシュされたHTTPレスポンスよりも顕著に遅くなる可能性があります。これは理論上の話ではなく、現実的なパフォーマンスのトレードオフです。

IPFSは構造的に分散型です。単一の主体がネットワークを制御することはありません。また、CID検証を通じてコンテンツの整合性が暗号学的に保証されています。しかしながら、IPFSは匿名性を提供しません。コンテンツ取得中、参加ノードのIPアドレスは閲覧可能であり、IPFSはプライバシートゥールではなく、そのように扱われるべきではないことを意味します。

下記のFAQセクションでは、これらのトレードオフについていくつか直接説明しています。

よくある質問

以下は、IPFSとホワイトペーパーに関する最も一般的な検索クエリに直接回答したものです。

IPFSはどのような問題を解決しますか？

IPFSは、HTTPベースのウェブが抱える4つの構造的な弱点（リンク切れ、検閲、帯域幅のボトルネック、サイレントなデータ改ざん）を軽減します。HTTPはファイルを中央集権的なサーバーに保存します。サーバーがオフラインになったり、URLが変更されたりすると、ファイルは消えてしまいます。IPFSはファイルを分散型のピアツーピアネットワーク全体に保存し、場所ではなくコンテンツによって識別するため、少なくとも1つのノードがファイルをホストしている限り、アクセス可能なままです。

IPFSにおけるコンテンツアドレス指定とは？

コンテンツアドレッシングは、ファイルがどこに保存されているかではなく、その内容に基づいてファイルを取得する方法です。IPFSでは、特定のURLにあるファイルを特定のサーバーに要求する代わりに、コンテンツ識別子（CID）と呼ばれる特定の暗号学的フィンガープリントに一致するファイルをネットワークに要求します。これにより、同じファイルを保持している任意のノードから取得することができ、CID自体がファイルが改ざんされていないことを証明します。

IPFSはブロックチェーンとどう違うのですか？

IPFSはコンテンツの保存と取得のための分散型ファイルシステムであり、ブロックチェーンは取引を記録するための分散型台帳です。IPFSはファイルチャンクを整理するためにMerkle DAG（有向非巡回グラフ）を使用し、ブロックチェーンは取引履歴を記録するために暗号学的にリンクされたブロックのチェーンを使用します。これら2つの技術はしばしば組み合わせて使用され、ブロックチェーンアプリケーションはIPFSに大容量ファイルを保存し、ファイルのCIDをオンチェーンに記録して、改ざん防止可能な参照を作成します。

IPFSにおけるCIDとは何ですか？

CID（コンテンツ識別子）は、IPFSに保存されるあらゆるコンテンツに割り当てられるユニークなアドレスであり、コンテンツを暗号学的ハッシュ関数に通すことによって生成されます。同一のファイルは常に同じCIDを生成しますが、1バイトでも変更すると全く異なるCIDが生成されます。これにより、CIDはアドレスであると同時に整合性チェック（完全性チェック）としても機能します。受信したコンテンツが要求したCIDと一致すれば、そのファイルが本物であり、改ざんされていないことがわかります。

IPFSは誰がいつ作成しましたか？

IPFSのホワイトペーパーは、コンピューター科学者でありProtocol Labsの創設者であるJuan Benet氏によって執筆され、2014年に発表されました。Benet氏が設立した組織であるProtocol Labsは、エコシステム全体の開発者からの寄付を受けながら、オープンソースプロトコルとしてIPFSの開発と維持を継続しています。

IPFSは安全で分散型ですか？

IPFSは構造的に分散型です。単一の組織がネットワークを制御することはなく、コンテンツの整合性は暗号学的ハッシュによって保証されます。ファイルをリクエストしたノードは誰でもリクエストされたCIDと一致するかどうかを確認できます。しかし、コンテンツの可用性はアクティブなピン留めに依存します。どのノードもファイルをホストしていない場合、そのファイルはアクセスできなくなります。IPFSは匿名性を提供しません。なぜなら、参加ノードのIPアドレスはファイル取得中に表示されるためです。

Filecoinとは何か、そしてIPFSとどのように関連しているか？

Filecoinは、Protocol Labsによって作成された独立した暗号資産およびストレージネットワークであり、IPFSにデータを永続的に保存するために、ノードオペレーターにFILトークンで報酬を支払います。IPFSは基盤となるプロトコルであり、Filecoinはその上に構築された経済的インセンティブレイヤーです。IPFSはFilecoinなしで機能しますが、FilecoinはIPFSなしでは機能しません。

暗号資産におけるホワイトペーパーとは何ですか？

暗号資産におけるホワイトペーパーは、プロトコルの設計、それが解決する問題、およびそれを解決するために使用されるアーキテクチャを説明する技術文書です。2008年にサトシ・ナカモトによって公開されたビットコインのホワイトペーパーは、業界のフォーマットを確立しました。最も信頼性の高いブロックチェーンおよびWeb3プロジェクトの多くは、基盤となる技術的リファレンスとしてホワイトペーパーを公開しています。

IPFSのコンテンツにアクセスするにはどうすればよいですか？

IPFSコンテンツにアクセスする最も簡単な方法は、公開ゲートウェイを利用することです。インストール不要で、任意の標準的なブラウザから ipfs.io/ipfs/[CID] または cloudflare-ipfs.com/ipfs/[CID] にアクセスするだけです。BraveブラウザにはIPFSサポートが内蔵されており、IPFSアドレスをネイティブに解決できます。技術的なユーザーであれば、IPFSデスクトップアプリやコマンドラインデーモンを実行することで、ピアツーピア（P2P）ネットワークに直接接続できます。

IPFSはインターネットを置き換えるものですか？

いいえ、IPFSはインターネットやHTTPを置き換えるために設計されたものではありません。これは、HTTPモデルの特定の制限、特にデータの永続性、検閲耐性、およびコンテンツの完全性に関する課題に対処する補完的なプロトコルです。現在、IPFSコンテンツの多くはHTTPゲートウェイを介してアクセスされており、これら2つのシステムは競合するのではなく、相互に補完し合いながら共存しています。

次に読む記事

この記事を読み終えることで、IPFSプロトコルに関与し、ホワイトペーパーを評価し、広範なWeb3エコシステム内におけるIPFSのポジションを理解するために必要な基礎知識を身に付けることができます。これで、ホワイトペーパーとは何かを説明し、IPFSのホワイトペーパーが何を提案しているかを要約し、IPFSをブロックチェーンやHTTPと区別し、永続性の問題に対する個別のソリューションとしてなぜFilecoinやピン留め（pinning）が存在するのかを理解できるようになります。

次の手順は、お客様のご要望によって異なります。

• Juan Benet氏によって執筆された完全な技術仕様については、オリジナルのIPFSホワイトペーパー)をご覧ください
• 現在の実装の詳細、APIリファレンス、およびProtocol Labsによって管理されているチュートリアルについては、公式のIPFSドキュメントをご参照ください
• 関連するプロトコルを通じてブロックチェーンの基礎を学び、Web3の基盤を深めましょう

正確性に関する注記： IPFSは活発に開発されているオープンソースプロトコルです。技術的な詳細、採用状況、エコシステムの情報は、公開後に変更される可能性があります。最新の仕様については、docs.ipfs.techにある公式IPFSドキュメントを参照してください。

関連記事

["Cardano (ADA) 暗号資産 ブロックチェーンとは？(https://www.bybit.com/en/wiki/article/what-is-cardano-ada-crypto-blockchain-explained/)","Litecoin (LTC) 暗号資産とは？仕組みの解説(https://www.bybit.com/en/wiki/article/what-is-litecoin-ltc-crypto-explained-how-it-works/)","Polkadot (DOT) 暗号資産 パラチェーン解説(https://www.bybit.com/en/wiki/article/what-is-polkadot-crypto-dot-coin-parachains-explained/)"]