midnight-storage

ストレージ

Midnight は Polkadot SDK（Substrate） 上に構築されており、デフォルトのデータベースバックエンドとして ParityDB を使用します。

ストレージスタック

flowchart TB
  subgraph Runtime["Runtime execution"]
    STF["State transition function (WASM)"]
    PM["pallet-midnight + other pallets"]
  end

  subgraph Trie["State layer"]
    MPT["Patricia-Merkle trie"]
    T2H["twoxhash — storage key generation"]
    MPT --- T2H
  end

  subgraph Persist["Persistence"]
    PDB["ParityDB — key-value store"]
  end

  STF --> PM
  PM --> MPT
  MPT --> PDB
  MPT --> Commit["State root commitment per block"]

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ParityDB

ParityDB は、ブロックチェーンのワークロード向けに設計された高速なキー・バリューストアです。

• すべてのオンチェーン状態を保存します。
• Midnight を含む Substrate／Polkadot SDK チェーンのデフォルトバックエンドです。
• ブロックのインポートと状態のコミット時に、高い書き込みスループットを実現するよう最適化されています。

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パトリシア・マークル・トライ

トライは、状態コミットメントの基盤となるデータ構造です。

特性	利点
マークル構造	ブロックごとに改ざんを検知できる状態ルート
包含証明	コントラクトの状態や残高などを効率的に検証
増分更新	ブロックごとに変更されたパスのみを再計算

ランタイムパレット（pallet-midnight を含む）の正規台帳状態はこのトライに整理され、ParityDB を介して永続化されます。

flowchart LR
  BlockN["Block N state root"] --> Root["Trie root hash"]
  Root --> Leaf1["Storage item A"]
  Root --> Leaf2["Storage item B"]
  Root --> Leaf3["Contract state …"]
  Query["RPC / light client"] --> Proof["Merkle inclusion proof"]
  Proof --> Leaf2

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twoxhash（ストレージキー）

twoxhash は、トライ内のストレージキーを生成します。

項目	詳細
種類	非暗号学的ハッシュ
用途	内部での高速なキー・バリュー検索
特性	高速で、衝突率が低い
用途外	セキュリティが重要なハッシュ処理（Blake2-256 を使用）

twoxhash は、キーの導出ごとに暗号学的ハッシュを計算するコストをかけずに、マップ検索のトライ性能を大幅に向上させます。

ハッシュと署名の使い分けについては、midnight-cryptography/ を参照してください。

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状態のコミットフロー

各ブロックでは、次の処理が行われます。

1. ランタイムがトランザクションを実行し、パレットのストレージを更新します。
2. 変更されたトライノードを計算し、状態ルートを導出します。
3. Midnight Ledger コミットメントを、標準の Substrate 状態とともに永続化します（pallet-midnight）。
4. ParityDB が、更新されたトライの基盤ストアを永続化します。

sequenceDiagram
  participant RT as Runtime
  participant Trie as Patricia-Merkle trie
  participant PM as pallet-midnight
  participant DB as ParityDB

  RT->>Trie: Apply storage writes (twoxhash keys)
  RT->>PM: Commit ledger state
  Trie->>Trie: Compute new state root
  PM->>DB: Persist ledger commitment
  Trie->>DB: Persist trie nodes

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ストレージのクエリ

アクセス方法	用途
state_getStorage（RPC）	生のストレージキーの読み取り
midnight_contractState（RPC）	コントラクト固有の状態
インデクサー GraphQL	アプリケーションで使いやすいコントラクト／イベントのクエリ

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関連スキル

• midnight-onchain-logic/ — ストレージに書き込まれる内容
• midnight-cryptography/ — Blake2-256 と twoxhash の違い
• midnight-rpc/ — JSON-RPC を介した状態の読み取り
• midnight-transactions/ — トランザクションによるストレージ更新の仕組み