イーサリアムのスケーリングへの道筋:急上昇の説明

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関する一連の記事を発表し、そのロードマップの6つの重要な段階をカバーしました。この記事では、第2段階 The Surge に焦点を当て、イーサリアムがどのようにスケーラビリティの飛躍を実現するかを探ります。

イーサリアムのコアビジョン

イーサリアムの目標は去中心化インターネットの基盤となることです。スマートコントラクトを通じて、DeFiやNFTを含む複雑な去中心化アプリケーションをサポートしています。しかし、イーサリアムはスケーラビリティの課題に直面しており、現在は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の処理能力には遠く及びません。これにより、ネットワークが混雑する際の高額なガス代が発生し、イーサリアムがグローバルなインフラストラクチャーとなる可能性が制限されています。

The Surge 段階の主要な目標には次のものが含まれます:

• イーサリアムL1+L2の処理能力を毎秒10万件以上に引き上げる
• L1レイヤーの分散性と堅牢性を維持する
• いくつかのL2ソリューションがイーサリアムのコア特性を引き継ぐことを確認する
• L2間の相互運用性を最大化し、統一されたエコシステムを構築する

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エーテルを中心とした未来

The Surge 戦略の核心は、L2ソリューション、特にロールアップ技術を通じてスケーラビリティを大幅に向上させることです。このアーキテクチャの下で、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はチェーン外でトランザクションをパッケージ化し、その後イーサリアムメインネットに提出します。これにより、安全性と分散化を維持しながら、スループットを大幅に向上させることができます。ブトリンは、rollupがイーサリアムのスケーラビリティを毎秒10万件以上に引き上げることができると考えており、これは革命的な飛躍となるでしょう。

今年、rollup を核としたロードマップは重要な進展を遂げました。EIP-4844 blobs 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(EVM) rollup も第一段階に入っています。各 L2 は独立したシャーディングとして存在し、シャーディングの多様性を実現しました。

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データの可用性サンプリング(DAS)の進捗

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技術であり、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。DASは、ノードが完全なデータセットにアクセスすることなく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。

ブテリンは、DASの2つの形式、PeerDASと2D DASを強調しました。PeerDASは、ロールアップの安全性を強化することが期待されています。2D DASは、blob内部だけでなく、blob間でもサンプリングを行い、仮想blobを作成することで1つのブロック内のblobセットを拡張します。

DAS技術により、イーサリアムはより多くのデータを処理できるようになり、より迅速で経済的なロールアップが実現され、分散化を損なうことなく行われます。今後は2D DASをさらに改善し、その安全性を証明する必要があります。

ブテリンは長期的な現実の道筋には以下が含まれると考えています:

1. 理想的な2D DASの実装
2. 1D DASを使用し続け、サンプリング帯域幅効率を犠牲にし、より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

L1層で直接拡張を実行することを決定しても、これらの選択肢は存在します。これは、L1が大量の取引を処理する必要がある場合、ブロックが非常に大きくなり、クライアントは効率的な検証方法を必要とし、rollupに似た技術を採用せざるを得なくなるためです。

プラズマとその他のソリューション

Rollupの他に、初期に提案されたオフチェーン拡張ソリューションPlasmaも重要なL2ソリューションの一つです。Plasmaはサブチェーンを作成し、独立して取引を処理し、定期的にメインネットに要約を提出します。Plasmaの開発はある程度Rollupに遅れをとっていますが、ブテリンは依然としてこれをイーサリアムの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、データ圧縮技術の改善と暗号証明も、rollupやその他のL2ソリューションの効率を向上させる重要な方向性です。これらの技術の改善は、イーサリアムでのより高いスループットの実現において重要な役割を果たす可能性があります。

初期のプラズマバージョンは主に支払いに使用されており、さらなる普及が難しかった。しかし、すべてのルートをSNARKで検証することを要求すれば、プラズマの機能は大幅に強化される。このことはプロセスを単純化するだけでなく、ユーザーにチャレンジ期間を待たずに即座に資金を引き出す新しい方法を提供する。

Plasmaの性能は非常に優れており、これも人々がその安全性の欠如を克服するために巧妙な構造を設計することに取り組んでいる主な理由です。

L2 間の相互運用性の改善

現在のL2エコシステムが直面している主要な課題の1つは、L2間の相互運用性が弱いことです。L2エコシステムを使用する体験を、統一されたイーサリアムエコシステムを使用するかのようにするためには、以下の問題を解決する必要があります:

• 特定チェーンのアドレス: アドレスにはチェーン情報が含まれている必要があり、L2間の送信プロセスを簡素化します。
• 特定のチェーンの支払いリクエスト:標準化されたクロスチェーン支払いリクエストを簡単に作成できること。
• 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の標準化されたオープンプロトコルが必要です。
• ライトクライアント: ユーザーは、RPCプロバイダーを単に信頼するのではなく、自分が対話しているチェーンを検証できるべきです。
• 共有トークンブリッジの理念:共有のミニマルなRollupを作成し、L2間のトークン残高と送金を管理することを専門としています。
• 同期的な組み合わせ: 特定の L2 と L1 の間、または複数の L2 の間で同期呼び出しを行うことを許可し、DeFi プロトコルの効率を向上させる。

これらの改善は技術的な問題だけでなく、L2、ウォレット、L1の協力も必要です。標準化のタイミングと範囲については、早すぎる悪解決の固定化や不必要な断片化を避けるために、バランスを取る必要があります。

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さらなるイーサリアム L1の拡張

ブトリンは、イーサリアム L1 自体を拡張し、より多くのユースケースを受け入れることが依然として非常に重要であると考えています。L1 拡張には三つの戦略があります:

1. 技術を改善して L1 の検証を容易にし、その後ガス制限を引き上げる
2. 特定の操作のコストを削減し、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 を実現し、EVM の複数の並行コピーを作成する

これらの戦略にはそれぞれ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制約があり、相互運用性において制限があります。ガスの上限を引き上げることは、バリデータノードを運営するユーザーの割合を増加させるなど、他の潜在的な利点を弱める可能性があります。実装方法によっては、特定のEVM操作のコストを下げることが全体の複雑性を増す原因となることがあります。

分散化とセキュリティ

スケーラビリティを追求する一方で、イーサリアムは非中央集権を維持しています。一部の高スループットのブロックチェーンが非中央集権を犠牲にしているのとは異なり、イーサリアムはRollupやDASなどの技術を使って容量を増やしながら、その非中央集権の特性を保持しています。これにより、誰もがノードを運営でき、真に非中央集権的な方法でネットワークを保護できます。

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中、これらのシステムの無信頼性を確保することが重要です。ロールアップの暗号証明機構は有効であることが証明されていますが、リスクは依然として存在します。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り、特に広く採用される場合はそうです。

The Surgeの見通し

The Surge 段階が完了した後、イーサリアムは高いスケーラビリティを実現することが期待されており、完全な分散化、安全性、持続可能性を維持します。このビジョンは、rollup 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、そして活気のある 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野心に満ちていますが、多くの課題にも直面しています。大規模なロールアップの実施、L2ソリューションの安全性の確保、そして量子時代への準備は複雑なタスクです。しかし、もしイーサリアムがこれらの障害を成功裏に克服できれば、Web3の中核としての地位を固め、分散型でユーザーがコントロールするインターネットインフラとなるでしょう。

急速に発展しているブロックチェーン分野において、イーサリアムは非中央集権を犠牲にすることなくスケーラビリティを実現することに注力しており、これがその独自性です。The Surge段階が成功裏に実施されれば、今後数年で再びブロックチェーン技術の風景を変え、非中央集権アプリケーションの大規模な採用への道を開く可能性があります。

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