今年10月以来、イーサリアムの共同創設者ヴィタリック・ブテリンは、イーサリアム開発ロードマップの6つの部分（The Merge、The Surge、The Scourge、The Verge、The Purge、散財。
以前にロードマップの最初の部分 (マージ) を解釈しましたが、この記事では引き続きシリーズの 2 番目の部分であるサージを解釈します。この記事では、Vitalik はイーサリアムのスケーラビリティと長期的な開発に焦点を当てます。テクノロジーロードマップのこの段階から、イーサリアムが分散化と安全性を維持しながら、巨大な需要 (100,000+ TPS) を処理できるプロトコルにどのように変化するかについての洞察を得ることができます。
イーサリアムのコアビジョン
基本的に、イーサリアムは分散型インターネットのベースレイヤーとなることを目指しています。イーサリアムは、自己実行スマート コントラクト コードを通じて複雑な分散アプリケーションをサポートするため、その柔軟性により、DeFi、NFT などの分散アプリケーションを構築する開発者にとって最適なブロックチェーンとなります。
ただし、イーサリアムにはスケーラビリティに関して制限があります。イーサリアム L1 は 1 秒あたり約 15 ～ 30 件のトランザクションしか処理できませんが、それでも Visa などの従来の決済ネットワークには遠く及ばません。そのため、ネットワークの混雑時にはガス料金が高額になり、イーサリアムが世界規模のインフラになる能力が制限されます。これはまさに、The Surge が解決に焦点を当てていることです。
The Surge の主な目標は次のとおりです。
-イーサリアム L1+L2 は 100,000+ TPS に達します。
- L1 の分散化と堅牢性を維持します。
- 少なくとも一部の L2 は、イーサリアムの中核特性 (トラストレス、オープン、検閲耐性) を完全に継承しています。
- L2 間の相互運用性を最大化する: イーサリアムは、数十の異なるブロックチェーンではなく、エコシステムのようなものである必要があります。
ロールアップを中心とした未来
サージとは、主に L2 ソリューションを通じてスケーラビリティを大幅に向上させるイーサリアムの計画を指します。そして、ロールアップはこの戦略の重要な要素です。ロールアップ中心のロードマップは、シンプルな分業を提案しています。イーサリアム L1 は強力で分散化されたベースレイヤーであることに重点を置き、L2 はエコシステムのスケールを支援する役割を果たします。
ロールアップはトランザクションをオフチェーンでパッケージ化し、イーサリアムのメインネットに送り返すことで、セキュリティ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ます。 Vitalik 氏の言葉によれば、ロールアップによりイーサリアムのスケーラビリティは 100,000 TPS 以上に向上する可能性があります。これにより、イーサリアムは分散化の理念を損なうことなく地球規模のアプリケーションを処理できるようになるため、変革的なスケーリングとなります。
Vitalik 氏は、ロールアップは単なる一時的な解決策ではなく、長期的なスケーリング ソリューションでもあると強調しました。イーサリアム 2.0 は、The Merge を通じて PoW から PoS に移行することでエネルギー消費を削減し、ロールアップは長期的なスケーリング ソリューションとしての次の重要なマイルストーンとみなされています。
今年、ロールアップ中心のロードマップは重要な成果を達成しました。EIP-4844 BLOB の開始により、イーサリアム L1 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) ロールアップが第 1 フェーズに入りました。各 L2 は独自の内部ルールとロジックを持つシャードとして存在し、シャーディング実装の多様性と多様化が現実になりました。
データ可用性サンプリング (DAS) がさらに進化
The Surge のもう 1 つの重要な側面は、データ可用性の問題を解決するために設計された技術であるデータ可用性サンプリング (DAS) です。イーサリアムのような分散型ネットワークでは、すべてのノードがすべてを保存したりダウンロードしたりすることなくデータを検証できることが重要です。
DAS を使用すると、ノードは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ため、スケーラビリティと効率が向上します。
Vitalik 氏は、PeerDAS と 2D DAS という 2 つの形式の DAS を強調しました。
PeerDAS は、ロールアップにおける信頼の前提を強化し、より安全にすることが期待されています。 2D DAS は、ブロブ内だけでなく、ブロブ間でもランダムにサンプリングします。 KZG Promise の線形特性を利用して、ブロック内の BLOB のセットは、同じ冗長情報をエンコードする仮想 BLOB の新しいセットによって拡張されます。
DAS を使用すると、イーサリアムは大量のデータを処理できるため、分散化を損なうことなく、より高速かつ安価なロールアップが可能になります。
将来のさらなる段階では、2D DAS の理想的なバージョンを特定し、そのセキュリティ特性を証明するために、さらに多くの作業を行う必要があります。
ヴィタリックの長期的な現実的な道筋は次のとおりです。
(1) 理想的な 2D DAS を実装します。
(2) 1D DAS にこだわり、サンプリング帯域幅の効率を犠牲にし、簡素化と健全性のために低いデータ上限を受け入れます。
(3) DA を放棄し、主要なレイヤ 2 アーキテクチャとして Plasma を完全に受け入れます。
L1 層で直接実行を拡張する決定がなされた場合でも、このオプションが存在することに注意してください。これは、L1 層が多数の TPS を処理する場合、L1 ブロックが非常に大きくなり、クライアントがその正確性を検証する効率的な方法を必要とするため、ロールアップ (ZK-EVM など) を使用する必要があるためです。 L1 層と DAS) は同じテクノロジーです。
プラズマおよびその他のソリューション
Rollup に加えて、初期に提案されたオフチェーン スケーリング ソリューションの 1 つである Plasma も、別の L2 ソリューションです。
Plasma は、メインのイーサリアム チェーンから独立してトランザクションを処理するサブチェーンを作成し、ダイジェストを定期的にメインネットに送信します。ブロックごとに、オペレーターは各ユーザーにマークル ブランチを送信し、ユーザーの資産の変更された状態を証明します。ユーザーは Merkle フォークを提供することで資産を引き出すことができます。重要なのは、このブランチは最新の状態でルート化されている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ある場合でも、ユーザーは利用可能な最新のステータスを取得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送信した場合 (たとえば、他人に送信されたアセットを引き出したり、オペレーター自身が何もないところからアセットを作成したりする場合)、アセットの法的所有権は、チェーン上のチャレンジ メカニズムを通じて決定できます。 。
Plasma の開発はロールアップより若干遅れていますが、Vitalik 氏は依然として Plasma 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であると考えています。
さらに、Vitalik 氏は記事の中で、ロールアップやその他の L2 ソリューションの効率をさらに向上させるために、データ圧縮技術と暗号化証明を改善することについても説明しました。その考え方は、イーサリアム ノードによる検証に必要なすべての情報を確実に利用できるようにしながら、可能な限り多くのデータを圧縮することです。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達成する上で重要な役割を果たす可能性があります。
上の図はプラズマ キャッシュ チェーンであり、コイン i の費用がかかるトランザクションはツリーの i 番目の位置に配置されます。この例では、以前のツリーがすべて有効であると仮定すると、現在イブがコイン 1 を所有し、デイビッドがコイン 4 を所有し、ジョージがコイン 6 を所有していることがわかります。
初期のプラズマ バージョンは支払いのユースケースのみを処理でき、それ以上効果的に推進することはできませんでした。ただし、各ルートを SNARK で検証する必要がある場合、Plasma はさらに強力になります。オペレーターが不正を行う可能性のある経路のほとんどが排除されるため、プロセスが大幅に簡素化されます。同時に、運営者が不正行為をしなければ、ユーザーは1週間のチャレンジ期間を待たずにすぐに資金を引き出すことができるという新たな道も開かれた。
上の図は、EVM プラズマ チェーンを作成する 1 つの方法 (唯一の方法ではありません) を示しています。 ZK-SNARK を使用して、EVM によって行われたバランス変更を反映し、異なる期間での「同じコイン」の一意性を定義する並列 UTXO ツリーを構築します。歴史の中で。その後、その上にプラズマ構造を構築できます。
プラズマの性能は非常に優れており、これが安全性の欠点を克服する技術的構造を設計する必要がある主な理由です。
L2 間の相互運用性の向上
今日の L2 エコシステムが直面している大きな課題は、L2 間の相互運用性が弱いことです。統合されたイーサリアム エコシステムを使用しているように L2 エコシステムを使用する方法が緊急の改善の必要性です。
L2 間の相互運用性の向上には多くのカテゴリがあります。理論的には、ロールアップ中心のイーサリアムはシャード L1 を実行することに似ています。現在のイーサリアム L2 エコシステムは、実際にはまだ理想的な状態には程遠く、次の問題を抱えています。
特定のチェーンのアドレス:アドレスにはチェーン情報 (L1、Optimism、Arbitrum...) が含まれている必要があります。これが達成されると、送信フィールドにアドレスを入力するだけでクロス L2 送信プロセスを実装でき、その時点でウォレットがバックグラウンドで独自に送信方法を処理できるようになります (クロスチェーン プロトコルの使用を含む)。
チェーン固有の支払いリクエスト: 「チェーン Z 上のタイプ Y のトークンを X 個送ってください」という形式のメッセージを作成するのは簡単かつ標準化されるべきです。これには主に 2 つのアプリケーション シナリオがあります。1 つは個人間の支払い、または個人と dApp が資金を要求するサービスとの間の支払いです。
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の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 はこの分野を試みていますが、どちらもこれらの特定の使用例よりも幅広い用途があります。
ライト クライアント:ユーザーは、単に RPC プロバイダーを信頼するのではなく、対話しているチェーンを実際に検証できる必要があります。たとえば、a16z 暗号の Helios はこれを (イーサリアム自体に対して) 行うことができますが、このトラストレス性は L2 まで拡張する必要があります。 ERC-3668 (CCIP-read) は、この目標を達成するための 1 つの戦略です。
共有トークンブリッジの概念: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送信される世界では、ある L2 の資産をネイティブ状態の別の L2 に転送したい場合、依然としてお金を引き出す必要があると仮定します。多額の L1 ガス料金が必要となるデポジット。
この問題を解決する 1 つの方法は、どの L2 が各タイプのトークンを所有しているか、およびそれぞれの残高を維持することだけを機能とする共有ミニマリスト ロールアップを作成し、一連の L2 間でこれらの残高を発行できるようにすることです。バッチ更新の送信操作。これにより、転送ごとに L1 ガス料金を支払う必要がなく、ERC-7683 などの流動性プロバイダーベースのテクノロジーを使用することなく、クロス L2 転送が可能になります。
同期構成性:特定の L2 と L1 間、または複数の L2 間で同期コールを発生できるようにします。これは、DeFi プロトコルの財務効率の向上に役立ちます。前者は L2 間の調整なしで実装できますが、後者は共有順序付けが必要です。ロールアップ ベースの手法は、これらすべての手法と自動的に連携します。
上記の例の多くは、いつ標準化するか、どのレイヤーを標準化するかという標準のジレンマに直面しています。標準化が早すぎると、不十分なソリューションが定着する危険があります。標準化が遅すぎると、不必要な断片化が生じる可能性があります。
現在のコンセンサスは、場合によっては、性質は弱いが実装が容易な [短期的な解決策] と、「最終的には正しい」が実装に数年かかる [長期的な解決策] があるということです。これらのタスクは単なる技術的な問題ではなく、L1 だけでなく L2 とウォレットの間の協力を必要とする (おそらく主に) 社会的な問題でもあります。
イーサリアム L1 の拡張を続ける
Vitalik 氏は、イーサリアム L1 自体をスケーリングし、より多くのユースケースに対応し続けることができるようにすることに大きな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、個別にまたは並行して実行できます。
(1) L1 の検証を容易にするためにテクノロジー (クライアント コード、ステートレス クライアント、履歴の有効期限など) を改善し、ガス制限を引き上げます。
(2) 最悪の場合のリスクを増加させることなく、特定の操作のコストを削減し、平均容量を増加します。
(3) ネイティブ ロールアップ (つまり、EVM の N 個の並列コピーを作成します)。
これらのさまざまなテクノロジーには、それぞれ異なるトレードオフがあります。たとえば、ネイティブ ロールアップには、通常のロールアップと同じ構成可能性の弱点があります。単一のトランザクションを送信して複数のロールアップ間で同期的に操作を実行することはできません。ガスキャップを増やすと、検証ノードを実行するユーザーの割合の増加やソロステーカーの数の増加など、L1 検証の簡素化によって達成できる他の利点が弱まります。実装によっては、EVM の特定の操作を安価にすると、EVM 全体の複雑さが増す場合があります。
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、Vitalik が繰り返し行うテーマの 1 つです。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と引き換えに分散化を犠牲にすることを選択します。たとえば、Solana は 1 秒あたり数千のトランザクションを処理できますが、ノードを実行してネットワークを集中化するには強力なハードウェアが必要です。 Vitalik 氏は、イーサリアムが拡大し続けているとしても、分散化への取り組みを維持する必要があると主張しています。
ロールアップと DAS は、分散型の性質を維持しながらイーサリアムの容量を増やす方法とみなされています。 Solana や他の高性能ブロックチェーンとは異なり、イーサリアムのスケーリング戦略により、誰でもノードを実行できるようになり、真に分散された方法でネットワークが保護されます。これは、グローバルなパーミッションレス金融システムをサポートでき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向上すると、セキュリティ上の責任も増大します。イーサリアムがロールアップ中心の未来に向かうにつれて、これらのシステムがトラストレスであることを保証することが重要になります。 Rollup は、暗号化証明に依存して、イーサリアムに送信されるオフチェーン トランザクションが正当であることを保証します。これらのシステムは効果的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。 Vitalik 氏は、これらのテクノロジーが成熟するには、特に広く採用されるようになると、厳密なテストと反復が必要になることを認めました。
ザ・サージの未来
The Surge を受けて、Vitalik 氏はイーサリアムがスケーリングするだけでなく、完全に分散化され、安全で持続可能な状態を維持できることを構想しました。このビジョンには、ロールアップと DAS によるレイヤー 1 のスケーリングだけでなく、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、繁栄する dApp エコシステムの育成も含まれています。
イーサリアムのロードマップは楽観的ですが、多くの課題もあります。大規模なロールアップの実装、L2 ソリューションの保護、量子の未来への準備は複雑な作業です。しかし、イーサリアムがこれらの障害をうまく克服できれば、分散型でユーザー制御のインターネットである Web3 の中核としての地位を確固たるものにするでしょう。
急速に成長するブロックチェーン空間において、イーサリアムは分散化を犠牲にすることなくスケーラビリティに重点を置いている点で独特です。 The Surgeが成功すれば、数年以内にブロックチェーン技術の状況が再び変わる可能性があります。
