ヴィタリックの新しい記事：イーサリアムの可能な未来、The Surge

イーサリアムのロードマップは、最初に2つのスケーリング戦略を含んでいました: シャーディングとLayer2プロトコル。シャーディングは各ノードが取引のほんの一部だけを検証および保存することを可能にし、Layer2プロトコルはデータと計算の大部分をメインチェーンの外に保持します。これら2つの道は最終的に統合され、Rollupを中心としたロードマップを形成し、これは現在のイーサリアムの拡張戦略となっています。

Rollupを中心にしたロードマップは、シンプルな役割分担を提案しました: 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焦点を当て、L2はエコシステムの拡張を助ける役割を担います。今年、このロードマップは重要な成果を上げました:EIP-4844のブロブの導入により、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が第一段階に入りました。しかし、この道は独特の課題にも直面しています。

The Surgeの重要な目標には次のものが含まれます:

1. 未来イーサリアムはL2を通じて10万以上のTPSに達することができます。
2. L1の分散化とロバスト性を保持する;
3. 少なくともいくつかのL2はイーサリアムのコア属性(を完全に継承し、信頼性、オープン性、検閲耐性)を持っています;
4. イーサリアムは34の異なるブロックチェーンではなく、統一されたエコシステムのように感じるべきです。

本文では以下のいくつかの側面を探ります:

1. スケーラビリティの三角パラドックス
2. データ可用性サンプリングのさらなる進展
3. データ圧縮
4. 一般化プラズマ
5. 熟成したL2証明システム
6. クロスL2相互運用性の改善
7. L1での実行の拡張

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スケーラビリティの三角パラドックス

スケーラビリティのトリレンマは、ブロックチェーンの非中央集権性、スケーラビリティ、安全性の間に矛盾が存在することを指摘しています。これは厳密な数学的定理ではありませんが、この矛盾を打破することの困難さを示しています。一部の高性能チェーンはトリレンマを解決したと主張していますが、実際にはノードを運営することはイーサリアムよりも難しいです。

データの可用性サンプリングとSNARKの組み合わせは、確かに三角パラドックスを解決します: クライアントは、わずかなデータをダウンロードし、最小限の計算を行うことで、一定量のデータが利用可能であることと、一定量の計算ステップが正しく実行されていることを検証することができます。Plasmaアーキテクチャもソリューションの一つで、インセンティブ互換の方法でデータの可用性を監視する責任をユーザーに押し付けます。

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データ可用性サンプリングのさらなる進展

私たちの目標は、各スロットで16 MBのデータ可用性帯域幅を達成することであり、Rollupデータ圧縮の改善と組み合わせることで、約58000 TPSをもたらすことです。

PeerDASは"1D sampling"の比較的簡単な実装です。イーサリアムでは、各blobは253位の素数体上の4096次多項式です。私たちは多項式のシェアをブロードキャストし、各シェアには合計8192個の座標の隣接する16個の座標からの16個の評価値が含まれています。任意の4096個の評価値を使用してblobを復元することができます。

PeerDASの動作原理は、各クライアントが少数のサブネットをリスニングし、グローバルなp2pネットワーク内のピアに対して、他のサブネットのblobを要求することです。より保守的なバージョンであるSubnetDASは、追加のピア層への問い合わせを行わず、サブネットメカニズムのみを使用します。

理論的には、"1Dサンプリング"のスケールをかなり大きくすることができますが、これにより帯域幅が制限されたクライアントはサンプリングできなくなります。したがって、私たちは最終的にさらに進み、2Dサンプリングを行いたいと考えています。この方法は、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。

次はPeerDASの実装と導入を完了させることです。その後、PeerDAS上のblobの数を増やし続けながら、ネットワークを注意深く観察し、安全性を確保するためにソフトウェアを改善することが重要です。これは漸進的なプロセスです。また、2D DASの理想的なバージョンを特定し、その安全属性を証明するためにさらに作業を行う必要があります。

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データ圧縮

現在、各Rollup取引は大量のオンチェーンデータスペースを占有しています。各Rollup内の取引がオンチェーンで占有するバイト数を減らす必要があります。

データ圧縮の方法には、

1. ゼロバイト圧縮
2. 署名の集約
3. アドレスをポインタに置き換える
4. 取引値のカスタムシリアライズ
5. 取引ではなく、発行ステータスの違い

ERC-4337を採用し、最終的にその一部をL2 EVMに組み込むことで、アグリゲーション技術の展開を大幅に加速させることができます。

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一般化プラズマ

プラズマはスケーリングソリューションの一種で、オペレーターがブロックをオフチェーンに公開し、これらのブロックのマークルルートをオンチェーンに配置することを含みます。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、効果的にさらなる普及を図ることができませんでした。

もし私たちが各ルートをSNARKで検証することを要求した場合、Plasmaははるかに強力になります。各チャレンジゲームは大幅に簡素化でき、オペレーターの不正行為の多くの可能な経路を排除することができます。同時に、Plasma技術がより広範な資産クラスに拡張できる新しい経路も開きます。

プラズマシステムは完璧である必要はありません。たとえあなたが資産のサブセットを保護できるだけでも、現在の超スケーラブルなEVMの状況を大きく改善したことになります。

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成熟したL2証明システム

現在、大多数のロールアップは実際には非信頼型ではありません。安全委員会が存在し、証明システムの動作をオーバーライドする能力があります。私たちは信頼なしのロールアップを必要としているため、この問題に真正面から向き合い、解決する必要があります。

信頼のないロールアップを達成するための主な課題は、システムが実際に十分に信頼できることを証明するために十分な信頼を得ることです。これを実行するための主な方法は2つあります:

1. 形式的検証: 現代数学と計算技術を用いて、証明システムがEVM仕様を通過したブロックのみを受け入れることを証明します。

2. 多くの証明：複数の証明システムを作成し、それらの証明システムとセキュリティ委員会に資金を投入します。証明システムが同意する場合、セキュリティ委員会には権限がありません；彼らが同意しない場合、セキュリティ委員会はそのうちの1つの間で選択することしかできません。

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Cross-L2 相互運用性の改善

L2エコシステムを使用する感覚を、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する必要があります。クロスL2相互運用性の改善には次のものが含まれます:

1. 特定チェーンのアドレス
2. 特定チェーンの支払いリクエスト
3. クロスチェーン交換とガス支払い
4. ライトクライアント
5. キーストアウォレット
6. シェアトークンブリッジ
7. 同期の組み合わせ性

これらの提案の大多数は「高次」の構造であるため、L1レベルでの考慮にはあまり影響を与えません。例外は共有ソートで、これは最大抽出可能価値(MEV)に重大な影響を与えます。

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L1での実行の拡張

もしL2が非常にスケーラブルで成功した場合でも、L1が非常に少量の取引量しか処理できないのであれば、イーサリアムにはいくつかのリスクが生じる可能性があります。したがって、L1自体を引き続き拡張し、ますます多くのユースケースを受け入れられるようにすることは非常に価値があります。

L1拡張の戦略には、

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下げ、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. ネイティブロールアップ: EVMのN個の並行コピーを作成する。

L1の拡張ロードマップが答えなければならない重要な問題の1つは、L1とL2の最終的なビジョンがそれぞれ何であるかということです。私たちは、イーサリアムL1の分散化を大きく損なわないようにするための指針が必要です。

L1により多くのユーザーを引き込むことは、拡張性を向上させるだけでなく、L1の他の側面を改善することも意味します。これは、より多くのMEVがL1に留まることを意味し、したがって、MEVを明確に処理する必要性がより切実になります。これにより、L1上の迅速なスロット時間の価値が大いに向上します。同時に、これはL1の検証がスムーズに行われることにも大きく依存します。

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