イーサリアム2.0 The Surge: 打造千万级TPS分散化エコシステム

イーサリアム技術アップグレード展望:The Surge

イーサリアムの共同創設者ヴィタリック・ブテリンは最近、イーサリアムの未来の発展について探討する一連の記事を発表しました。これらの記事は、イーサリアムのロードマップの六つの段階に焦点を当てています: 合併、激増、清算、検証、浄化、そして飛躍です。本記事では、The Surge段階に重点を置いて解読します。この段階は、イーサリアムのスケーラビリティと長期的な発展に主に焦点を当てています。

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イーサリアムの核心的ビジョン

イーサリアムの本質的な目標は、去中心化されたインターネットのインフラストラクチャーになることです。スマートコントラクトの自動実行を通じて、イーサリアムは複雑な去中心化アプリケーションの開発をサポートしており、この柔軟性が開発者にとってDeFi、NFTなどのアプリケーションを構築するための優先プラットフォームとなっています。

しかし、イーサリアムはスケーラビリティの面で限界があります。現在、イーサリアムは1秒あたり15〜30件の取引しか処理できず、従来の決済ネットワークよりもはるかに低いです。これにより、ネットワークが混雑するとガス代が高騰し、イーサリアムがグローバルインフラとして機能する能力が制限されます。The Surgeはこの問題を解決するために設計されています。

The Surgeの主な目的は以下の通りです。

  • イーサリアムL1 + L2トランザクション処理能力を毎秒100,000トランザクション以上達成
  • L1の分散化と堅牢性を維持する
  • L2の一部がイーサリアムのコア属性を完全に継承することを確認する
  • L2間の相互運用性を最大化し、イーサリアムを統一されたエコシステムにする

ロールアップを中心とした拡張戦略

The Surgeの核心はL2ソリューションを通じて大幅なスケーラビリティを向上させることであり、その中でロールアップが重要な構成要素です。この戦略は役割分担を明確にしています: イーサリアムL1は強力で分散化された基盤層になることに集中し、L2はエコシステムの拡張の任務を担います。

Rollupはチェーン外で取引をパッケージ化し、その後結果をメインネットに提出します。安全性と非中央集権性を維持しながらスループットを大幅に向上させます。ヴィタリックは、rollupがイーサリアムの処理能力を1秒あたり10万件以上に引き上げることができると述べています。これは革命的な進歩となり、イーサリアムが非中央集権性を損なうことなくグローバル規模のアプリケーションをサポートできるようにします。

ヴィタリックは、ロールアップが一時的なソリューションではなく、長期的な拡張ソリューションであると強調しました。イーサリアム2.0はザ・マージを通じてプルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステークに移行し、エネルギー消費を削減しましたが、ロールアップは次の重要なマイルストーンと見なされています。

今年、rollupを中心としたロードマップは重要な進展を遂げました: EIP-4844のblobの導入により、イーサリアムL1のデータ帯域幅が大幅に増加し、複数のイーサリアム仮想マシンrollupが第一段階に入りました。各L2は独自のルールとロジックを持つシャードとして存在し、シャード実現方式の多様化は現在、現実となっています。

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データの可用性サンプリング(DAS)のさらなる発展

データ可用性サンプリング(DAS)は、The Surgeのもう一つの重要な側面であり、データ可用性の問題を解決することを目的としています。分散型ネットワークでは、すべてのノードがデータを検証できることが、すべてのコンテンツを保存またはダウンロードすることなく、極めて重要です。

DASは、ノードが完全なデータセットにアクセスせずにデータを検証できるようにし、スケーラビリティと効率を向上させます。

ヴィタリックは、DASの2つの形式、PeerDASと2D DASを強調しました。PeerDASは、ロールアップの信頼仮定を強化し、安全性を向上させることが期待されています。2D DASは、blob内でのランダムサンプリングだけでなく、blob間でのランダムサンプリングも行います。KZGコミットメントの線形特性を利用して、新しい仮想blobのセットを通じてブロック内のblobセットを拡張し、これらの仮想blobは同じ冗長情報をエンコードします。

DASを利用することで、イーサリアムはより多くのデータを処理し、より速く、より経済的なロールアップを実現し、同時に非中央集権性を損なうことはありません。

未来、2D DASの理想的なバージョンを特定し、その安全性を証明するために、さらなる作業が必要です。

ヴィタリックが考える長期的な実現の道は:

  1. 理想的な2D DASの実装
  2. 1D DASの使用を維持し、サンプリング帯域幅効率を犠牲にし、単純さと健全性のために低いデータ上限を受け入れる
  3. DAを放棄し、Plasmaを主要なLayer2アーキテクチャとして完全に受け入れる

注目すべきは、たとえL1層で直接拡張実行を決定しても、これらの選択肢は依然として存在するということです。なぜなら、L1が大量の取引を処理する必要がある場合、L1ブロックは非常に大きくなり、クライアントはその正確性を効率的に検証する必要があるため、L1層でrollup(と同じ技術、例えばZK-EVMやDAS)を使用せざるを得なくなるからです。

プラズマと他のソリューション

Rollup以外にも、早期に提案されたオフチェーンスケーリングソリューションであるPlasmaも別のL2ソリューションです。

プラズマはサブチェーンを作成し、これらのサブチェーンは主イーサリアムチェーンから独立してトランザクションを処理し、定期的にメインネットに要約を提出します。各ブロックに対して、オペレーターは各ユーザーに対してマークルブランチを送信し、そのユーザーの資産の状態変化を証明します。ユーザーはマークルブランチを提供することで資産を引き出すことができます。重要な点は、このブランチは最新の状態を根として持つ必要はないということです。

したがって、データの可用性に問題が発生した場合でも、ユーザーは利用可能な最新の状態を抽出することで資産を回復できます。ユーザーが無効なブランチを提出した場合、オンチェーンのチャレンジメカニズムを通じて資産の帰属を判断できます。

Plasmaの開発はある程度rollupに遅れをとっていますが、ヴィタリックはそれをイーサリアムのより広範なスケーラビリティツールキットの一部と見なしています。

さらに、ヴィタリックはデータ圧縮技術と暗号証明の改善についても議論し、rollupやその他のL2ソリューションの効率をさらに向上させることを目指しています。アイデアは、可能な限りデータを圧縮しつつ、すべての必要な情報がイーサリアムノードによって検証可能であることを保証することです。これらの技術的改善は、イーサリアムがより高いスループットを実現する過程で重要な役割を果たす可能性があります。

初期のPlasmaバージョンは支払いのユースケースしか処理できず、さらなる普及が難しかった。しかし、各ルートがSNARKで検証されることが求められれば、Plasmaはさらに強力になる。プロセスは大幅に簡素化され、オペレーターの不正行為による多くの可能性のある経路が排除される。同時に、オペレーターが不正行為を行わない場合、ユーザーは即座に資金を引き出すことができ、チャレンジ期間を待つ必要がなくなる新たな道が開かれる。

Plasmaの性能は非常に良いものであり、これが皆がそのセキュリティの不足を克服するために設計技術構造を考案する重要な理由でもあります。

Cross-L2 相互運用性の改善

現在L2エコシステムが直面している主な課題は、L2間の相互運用性が弱いことであり、L2エコシステムを使用する際に、統一されたイーサリアムエコシステムを使用しているかのように感じられるようにすることが急務の問題です。

クロスL2相互運用性の改善には複数のカテゴリーがあります。理論的には、Rollupを中心としたイーサリアムは、実行シャーディングL1に似ています。現在のイーサリアムL2エコシステムは、実際には理想的な状態から以下の問題があります:

特定チェーンのアドレス: アドレスにはチェーン情報(L1、Optimism、Arbitrumなど)が含まれている必要があります。一旦実現すれば、アドレスを送信フィールドに単純に入れることでL2間の送信が可能になり、ウォレットはバックグラウンドで送信方法(を自動的に処理します。これにはクロスチェーンプロトコル)の使用が含まれます。

特定チェーンの支払いリクエスト: "チェーンZ上で私にX個のYタイプのトークンを送信する"というメッセージを簡単かつ標準化して作成できる必要があります。主に人と人との支払い、人と商人サービスとの支払い、そしてdAppの資金リクエストに使用されます。

クロスチェーン交換とガス支払い: クロスチェーン操作を表現するために標準化されたオープンプロトコルが必要です。ERC-7683とRIP-7755はこの分野で試みられましたが、両者の適用範囲はより広いです。

ライトクライアント: ユーザーは実際にインタラクションしているチェーンを検証できるべきであり、RPCプロバイダーを単に信頼するべきではありません。例えば、a16z cryptoのHeliosはこれを実現できます(イーサリアム自体に対して)、この非信頼性はL2にまで拡張される必要があります。ERC-3668(CCIP-read)はこの目標を達成するための一つの戦略です。

共有トークンブリッジの理念: すべてのL2が有効性証明ロールアップであり、各スロットがイーサリアムに提出される場合、ネイティブ状態で1つのL2の資産を別のL2に移転するには、引き出しと入金が必要であり、これには大量のL1ガス費用がかかります。

この問題を解決する一つの方法は、共有のミニマルなRollupを作成することで、その唯一の機能は各トークンがどのL2に属しているかとそれぞれの残高を維持し、これらの残高を任意のL2によって開始されるクロスL2送信操作を通じて一括更新できるようにすることです。これにより、クロスL2送金のたびにL1のガス代を支払う必要がなく、ERC-7683のような流動性提供者に基づく技術を使用する必要もなくなります。

同期コンビネーション: 特定のL2とL1間、または複数のL2間での同期呼び出しを許可します。これにより、DeFiプロトコルの財務効率が向上します。前者はクロスL2調整なしで実現可能ですが、後者は共有順序が必要です。ロールアップに基づく技術は、これらすべての技術に自動的に適用されます。

上述の多くの例は、いつ標準化を行うか、どのレイヤーを標準化するかというジレンマに直面しています。標準化が早すぎると、劣った解決策が根付いてしまう可能性があります。標準化が遅すぎると、不必要な分断を引き起こす可能性があります。

現在の共通認識は、特定の状況において、属性が弱いが実施が容易な短期的解決策と、「最終的には正しい」とされるが数年かかる長期的解決策の両方が存在するということです。これらのタスクは技術的な問題だけではなく、(、さらには主に)社会的な問題でもあり、L2、ウォレット、そしてL1の協力が必要です。

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イーサリアムL1の拡張を続ける

ヴィタリックは、イーサリアムL1自体を拡張し、ますます多くのユースケースを収容できるようにすることが非常に価値があると考えています。

L1拡張には3つの戦略があり、単独または並行して行うことができます:

  1. 技術の向上) クライアントコード、ステートレスクライアント、履歴の期限( L1の検証を容易にし、その後Gas制限を引き上げる
  2. 特定の操作コストを削減し、最悪のリスクを増加させることなく平均容量を増加させる
  3. ネイティブRollups)はEVMのN個の並行コピー(を作成します。

これらの技術はそれぞれ異なるトレードオフがあります。例えば、ネイティブロールアップは、通常のロールアップと同様の組み合わせ性の弱点を持っています: 単一の取引を複数のロールアップに跨って同期実行することができません。Gasの上限を引き上げることは、L1の検証を簡素化することによって実現できる他の利点、例えば検証ノードを運営するユーザーの割合やソロステーキング者の数を増加させることを弱める可能性があります。実装方法によっては、EVMの特定の操作を安価にすることが、EVMの全体的な複雑性を増加させる可能性があります。

分散化とセキュリティ

スケーラビリティと分散化のバランスは、ヴィタリックが繰り返し強調するテーマです。多くのブロックチェーンプロジェクトは、より高いスループットを得るために分散化を犠牲にすることを選択します。例えば、ある取引プラットフォームは毎秒数千件の取引を処理できますが、ノードを運営するために強力なハードウェアが必要で、ネットワークが中央集権化します。ヴィタリックは、イーサリアムが常に拡大し続けるとしても、分散化へのコミットメントを維持しなければならないと主張しています。

RollupとDASは、イーサリアムの容量を増やしながら、その去中心化の特性を維持する方法と見なされています。一部の高性能ブロックチェーンとは異なり、イーサリアムの拡張戦略は、誰でもノードを実行できることを保証し、真に去中心化された方法でネットワークを保護します。これは、世界規模で許可のない金融システムを支えるブロックチェーンを構築するというイーサリアムのビジョンにとって重要です。

スケーラビリティが高くなるほど、安全性に関する責任も大きくなります。イーサリアムがロールアップ中心の未来に向かって進むにつれて、これらのシステムの信頼不要性を確保することが非常に重要になります。ロールアップは、暗号証明を利用して、チェーン外の取引がイーサリアムに提出される際に合法であることを保証します。これらのシステムは有効であることが証明されていますが、リスクがないわけではありません。ヴィタリックは、これらの技術の成熟には厳密なテストと反復が必要であることを認めており、特にそれらがより広く採用される際にはそうです。

The Surgeの見通し

The Surgeの後、ヴィタリックはイーサリアムが単に拡張可能であるだけでなく、完全に非中央集権的で、安全かつ持続可能であることを想定しました。このビジョンは、ロールアップとDASを通じて第1層を拡張することだけでなく、より効率的なコンセンサスアルゴリズムの構築、開発者ツールの改善、そして繁栄するdAppエコシステムの育成を含んでいます。

イーサリアムのロードマップは楽観的ですが、多くの課題も存在します。大規模なrollupの実施、L2ソリューションの安全性の確保、量子未来への準備はすべて複雑なタスクです。しかし、もしイーサリアムがこれらの障害を克服することができれば、Web3の中心としての地位を強固にするでしょう。

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コメント
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PumpBeforeRugvip
· 07-11 17:07
ガス高は高いと言うだけで、無駄なことは言わないでください。
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TokenSleuthvip
· 07-10 21:54
v叔は大勝ちしました
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LadderToolGuyvip
· 07-10 13:19
本当にTPSが千万レベルまで達するの?不可能だよ
原文表示返信0
ZKSherlockvip
· 07-10 13:06
実際、スケーリング問題はzk-snark統合が必要だと思います...
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PancakeFlippavip
· 07-10 13:06
炒めて上昇させて対戦相手を倒す
原文表示返信0
NeverPresentvip
· 07-10 13:01
またBTCを描いている。
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PrivacyMaximalistvip
· 07-10 12:56
こんなに長く走っているETHはまだ遅いの?
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