# イーサリアムの未来の可能性:The Surgeイーサリアムのスケーリング戦略は最初に2つありました: シャーディングとLayer2。シャーディングは各ノードが取引の一部だけを検証し保存することを可能にし、Layer2は大部分のデータと計算をメインチェーンの外に置きます。この2つの道は最終的に統合され、Rollupを中心にしたロードマップが形成され、今でもイーサリアムのスケーリング戦略です。Rollupを中心としたロードマップは、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基盤層になることに集中し、L2はエコシステムの拡張を助ける役割を担います。このモデルは社会で非常に一般的です: 裁判所システム(L1)は契約や財産権を保護するために存在し、起業家(L2)はその基盤の上に構築し、人類の発展を推進します。今年、Rollupを中心としたロードマップは重要な成果を上げました:EIP-4844のblobの導入は、イーサリアムL1のデータ帯域幅を大幅に増加させ、複数のEVM Rollupが第1段階に入りました。各L2は内部のルールとロジックを持つ「シャーディング」として存在し、シャーディングの実現方法の多様性は現在の現実となっています。しかし、この道は独自の課題にも直面しています。我々の現在の任務は、このロードマップを完了し、これらの問題を解決しつつ、イーサリアムL1の堅牢性と分散化を維持することです。! [ヴィタリックニュース:イーサリアムの可能な未来、急上昇](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-6e846316491095cf7d610acb3b583d06)## ザ・サージ: 主要目標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(を完全に受け継いでおり、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。## この章の内容1. スケーラビリティトライアングルの逆説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. 一般化されたプラズマ5. 成熟したL2証明システム6. クロスL2相互運用性の改善7. L1での実行を拡張する## スケーラビリティの三角の逆説スケーラビリティの三角形の逆説は、ブロックチェーンの去中心化、スケーラビリティ、およびセキュリティの3つの特性の間に矛盾が存在することを示しています。これは定理ではなく、ヒューリスティックな主張を提供しています。去中心化に優しいノードが毎秒N件のトランザクションを検証できる場合、あなたが毎秒k*N件のトランザクションを処理するチェーンを持っているとしたら、各トランザクションは1/k個のノードにしか見えないか、またはあなたのノードが強力になり、チェーンは去中心化されなくなるでしょう。いくつかの高性能チェーンは三元悖論を解決したと主張していますが、通常はノードソフトウェアを最適化することによってです。しかし、これはしばしば誤解を招くものであり、これらのチェーン上でノードを運営することはイーサリアム上でより困難です。L1クライアントソフトウェアのエンジニアリングだけではイーサリアムをスケールさせることはできません。しかし、データ可用性サンプリングとSNARKsの組み合わせは、確かに三角の逆説を解決します。これは、クライアントが少量のデータをダウンロードし、最小限の計算を実行するだけで、大量のデータの可用性と計算ステップの正当性を検証できることを可能にします。SNARKsは信頼を必要としません。データ可用性サンプリングは微妙なfew-of-N信頼モデルを持っていますが、非拡張チェーンの基本的な特性を保持しています。Plasmaアーキテクチャは別のソリューションであり、データの可用性の監視責任をユーザーに委ねます。SNARKsの普及に伴い、Plasmaはより広範なシナリオで実現可能になりました。! [Vitalik新記事:イーサリアムの可能な未来、急上昇](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-0a07a34094cbf643fdead78b4dd682c6)## データ可用性サンプリングのさらなる進展### 私たちは何の問題を解決していますか？2024年3月13日Dencunアップグレード後、イーサリアムは12秒ごとに3つの約125kBのblobを持ち、データ利用可能帯域幅は約375kB/slotです。取引データが直接チェーン上に公開されると仮定すると、ERC20の転送は約180バイトであるため、イーサリアム上のRollupの最大TPSは173.6です。calldataを加えると、607 TPSに達します。PeerDASを使用すると、blobの数は8-16まで増加し、calldataに対して463-926 TPSを提供します。これはL1への重要な改善ですが、まだ不十分です。私たちの中期目標は、各スロット16MBで、Rollupデータ圧縮と組み合わせることで、約58000 TPSを実現することです。### それは何ですか？どのように機能しますか？PeerDASは「1Dサンプリング」の簡単な実装です。イーサリアムでは、各blobは253位素数体上の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、各シェアは合計8192個の座標から隣接する16個の座標の16個の評価値を含みます。この8192個の評価値の中から、任意の4096個を使ってblobを復元できます。PeerDASは各クライアントが少量のサブネットをリスンできるようにし、第iのサブネットは任意のblobの第iのサンプルをブロードキャストし、グローバルp2pネットワーク内のピアに問い合わせることで他のサブネット上のblobを要求します。SubnetDASはサブネットメカニズムのみを使用し、追加のピアレイヤへの問いかけはありません。現在の提案では、参加するプルーフ・オブ・ステークのノードがSubnetDASを使用し、他のノードがPeerDASを使用します。理論的には、"1Dサンプリング"の規模を非常に大きく拡張することができます：もしblobの最大数を256に増やすと、16MBの目標に達することができ、各ノードは各スロットで1MBのデータ帯域幅が必要です。これはぎりぎり可能ですが、帯域幅が制限されたクライアントはサンプリングできません。blobの数を減らし、blobのサイズを増やすことで最適化できますが、再構築コストが高くなります。したがって、私たちは最終的に2Dサンプリングを行いたいと考えています。blob内だけでなく、blob間でもランダムサンプリングを行います。KZGコミットメントの線形特性を利用して、新しいバーチャルblobを介してブロック内のblobセットを拡張し、これらのバーチャルblobは同じ情報を冗長にエンコードしています。2Dサンプリングは分散ブロック構築に優しい。実際にブロックを構築するノードはblob KZGコミットメントのみを必要とし、DASに依存して可用性を検証できる。1D DASも本質的に分散ブロック構築に優しい。! [Vitalik News:イーサリアムの可能な未来、急増](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-40311fde406a2b6c83ba590c35e23a7c)### には、既存の研究とのリンクはありますか?1. データの可用性に関する元の投稿(2018)2. フォローアップペーパー3. DASの解説記事4. KZGコミットメントを持つ2Dの可用性5. PeerDASと ethresear.ch に関する論文6. EIP-7594の7. ethresear.ch 上のSubnetDAS 8. 2Dサンプリングにおける回復性の微妙な違い### まだ何をする必要がありますか？どのようなトレードオフがありますか？次はPeerDASの実装とリリースを完了することです。その後、PeerDAS上のblobの数を増やし続け、ネットワークを注意深く監視し、ソフトウェアを改善して安全性を確保します。私たちは、PeerDASとフォーク選択ルールの安全性などの問題との相互作用を規定するために、さらなる学術的な研究が必要だと考えています。今後、2D DASの理想的なバージョンを確定し、その安全特性を証明する必要があります。最終的には、KZGから量子安全で信頼できる設定を必要としない代替案に移行できることを望んでいます。現在、分散型ブロック構築に適した候補案が何であるかは不明です。私が考える長期的な現実の道筋は: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の効率を犠牲にして、単純さと堅牢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L1層での実行を直接拡張することを決定しても、この選択肢は存在します。なぜなら、L1が大量のTPSを処理する必要がある場合、L1のブロックは非常に大きくなり、クライアントは効率的な検証方法を必要とするため、私たちはL1層でRollupと同じ技術を使用せざるを得なくなるからです。### どのようにロードマップの他の部分と相互作用しますか？データ圧縮が実現されれば、2D DASの需要は減少または遅延し、Plasmaが広く使用されると需要はさらに減少します。DASは分散型ブロック構築プロトコルとメカニズムにも課題を提起します：理論的にはDASは分散型再構築に優しいですが、実際にはパッケージインクルージョンリストの提案およびその周辺のフォーク選択メカニズムと組み合わせる必要があります。! [Vitalik新記事:イーサリアムの可能な未来、急上昇](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-5d1a322bd6b6dfef0dbb78017226633d)## データ圧縮### 私たちは何の問題を解決していますか？Rollupでは、各取引が大量のオンチェーンデータスペースを占有します:ERC20の転送には約180バイトが必要です。理想的なデータ可用性サンプリングがあっても、これがLayerプロトコルのスケーラビリティを制限します。各スロットは16MBであり、私たちは次のように得ます:16000000 / 12 / 180 = 7407 TPSもしRollup内の取引がチェーン上でより少ないバイトを占めることができれば、どうなるでしょうか？### それは何ですか、どのように機能しますか?最もわかりやすいのは、2年前のこの図です。! [Vitalik新記事:イーサリアムの可能な未来、急上昇](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-71424e26868ad99f2adda7a27447820a)ゼロバイト圧縮中、長いゼロバイトシーケンスを2バイトで置き換え、ゼロバイトの数を示します。さらに、私たちは取引の特定の属性を利用しました:署名の集約: ECDSAからBLS署名に切り替え、複数の署名を1つの単一署名に組み合わせ、すべての元の署名の有効性を証明します。L1では検証計算コストが高いためBLSの使用は考慮されませんが、L2のようなデータが不足している環境ではBLSの使用は意味があります。ERC-4337の集約機能はこの機能を実現するための道を提供します。ポインタを使用してアドレスを置き換えます：以前に特定のアドレスを使用していた場合、20バイトのアドレスを履歴の特定の位置を指す4バイトのポインタに置き換えることができます。取引値のカスタムシリアル化:ほとんどの取引値の桁数は少なく、例えば0.25 エーテルは250,000,000,000,000,000 weiとして表されます。最大基本手数料と優先手数料も同様です。したがって、ほとんどの通貨値を表すためにカスタム小数点浮動形式を使用できます。### には既存の研究とのリンクはありますか?1.sequence.xyz を探索する2. L2 Calldataがコントラクトを最適化します3. 取引ではなく、有効性証明に基づくロールアップの発表ステータスの違い4. BLSウォレット - ERC-4337を通じてBLS集約を実現### まだ何をする必要がありますか、どのようなトレードオフがありますか？次に、上記のプランを実際に実現することが主な焦点です。主な考慮点には次のものが含まれます:1. BLS署名への切り替えには大きな努力が必要で、信頼できるハードウェアチップとの互換性が低下します。代わりに、他の署名方式のZK-SNARKラッパーを使用できます。2. 動的圧縮(は、アドレス)をポインタで置き換えると、クライアントコードが複雑になります。3. ステータスの違いを取引ではなくチェーン上に公開することは、監査可能性を低下させ、多くのソフトウェア(（ブロックエクスプローラー)など）が機能しなくなる。### ルートマップの他の部分とどのようにインタラクトしますか?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できます。ERC-4337の一部をL1に置くことで、L2での展開が加速されます。! [Vitalik新記事:イーサリアムの可能な未来、急増](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-e0ddd016e2afb3218833324254451c1d)## 一般化プラズマ### 私たちは何の問題を解決していますか？16MBのblobとデータ圧縮を使用しても、58,000 TPSは消費者の支払い、分散型ソーシャルなどの高帯域幅分野のニーズを完全に満たすことができない場合があります。特にプライバシー要因を考慮すると、スケーラビリティが3〜8倍低下する可能性があります。現在、高取引量、低価値シナリオの選択肢はValidiumであり、データはオフチェーンに保存され、安全モデルを採用しています：オペレーターはユーザーの資金を盗むことはできませんが、すべてのユーザーの資金を一時的または永久に凍結する可能性があります。しかし、私たちはもっと良いことができます。### それは何ですか、どのように機能しますか？Plasmaはスケーラビリティソリューションの一種で、オペレーターはブロックをオフチェーンに公開し、これらのブロックのMerkleルートのみをオンチェーンに置きます。各ブロックに対して、オペレーターは各ユーザーにMerkleブランチを送信し、そのユーザーの資産の変化または不変を証明します。ユーザーはMerkle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。重要なのは、このブランチが最新の状態をルート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生じた場合でも、ユーザーは利用可能な最新の状態を引き出すことで資産を回復することができます。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。初期のPlasmaバージョンは支払いケースのみを処理でき、効果的に普及することができませんでした。しかし
イーサリアムThe Surge: L2を通じて10万TPSのスケーリング目標と課題
イーサリアムの未来の可能性:The Surge
イーサリアムのスケーリング戦略は最初に2つありました: シャーディングとLayer2。シャーディングは各ノードが取引の一部だけを検証し保存することを可能にし、Layer2は大部分のデータと計算をメインチェーンの外に置きます。この2つの道は最終的に統合され、Rollupを中心にしたロードマップが形成され、今でもイーサリアムのスケーリング戦略です。
Rollupを中心としたロードマップは、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基盤層になることに集中し、L2はエコシステムの拡張を助ける役割を担います。このモデルは社会で非常に一般的です: 裁判所システム(L1)は契約や財産権を保護するために存在し、起業家(L2)はその基盤の上に構築し、人類の発展を推進します。
今年、Rollupを中心としたロードマップは重要な成果を上げました:EIP-4844のblobの導入は、イーサリアムL1のデータ帯域幅を大幅に増加させ、複数のEVM Rollupが第1段階に入りました。各L2は内部のルールとロジックを持つ「シャーディング」として存在し、シャーディングの実現方法の多様性は現在の現実となっています。しかし、この道は独自の課題にも直面しています。我々の現在の任務は、このロードマップを完了し、これらの問題を解決しつつ、イーサリアムL1の堅牢性と分散化を維持することです。
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ザ・サージ: 主要目標
この章の内容
スケーラビリティの三角の逆説
スケーラビリティの三角形の逆説は、ブロックチェーンの去中心化、スケーラビリティ、およびセキュリティの3つの特性の間に矛盾が存在することを示しています。これは定理ではなく、ヒューリスティックな主張を提供しています。去中心化に優しいノードが毎秒N件のトランザクションを検証できる場合、あなたが毎秒k*N件のトランザクションを処理するチェーンを持っているとしたら、各トランザクションは1/k個のノードにしか見えないか、またはあなたのノードが強力になり、チェーンは去中心化されなくなるでしょう。
いくつかの高性能チェーンは三元悖論を解決したと主張していますが、通常はノードソフトウェアを最適化することによってです。しかし、これはしばしば誤解を招くものであり、これらのチェーン上でノードを運営することはイーサリアム上でより困難です。L1クライアントソフトウェアのエンジニアリングだけではイーサリアムをスケールさせることはできません。
しかし、データ可用性サンプリングとSNARKsの組み合わせは、確かに三角の逆説を解決します。これは、クライアントが少量のデータをダウンロードし、最小限の計算を実行するだけで、大量のデータの可用性と計算ステップの正当性を検証できることを可能にします。SNARKsは信頼を必要としません。データ可用性サンプリングは微妙なfew-of-N信頼モデルを持っていますが、非拡張チェーンの基本的な特性を保持しています。
Plasmaアーキテクチャは別のソリューションであり、データの可用性の監視責任をユーザーに委ねます。SNARKsの普及に伴い、Plasmaはより広範なシナリオで実現可能になりました。
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データ可用性サンプリングのさらなる進展
私たちは何の問題を解決していますか？
2024年3月13日Dencunアップグレード後、イーサリアムは12秒ごとに3つの約125kBのblobを持ち、データ利用可能帯域幅は約375kB/slotです。取引データが直接チェーン上に公開されると仮定すると、ERC20の転送は約180バイトであるため、イーサリアム上のRollupの最大TPSは173.6です。
calldataを加えると、607 TPSに達します。PeerDASを使用すると、blobの数は8-16まで増加し、calldataに対して463-926 TPSを提供します。
これはL1への重要な改善ですが、まだ不十分です。私たちの中期目標は、各スロット16MBで、Rollupデータ圧縮と組み合わせることで、約58000 TPSを実現することです。
それは何ですか？どのように機能しますか？
PeerDASは「1Dサンプリング」の簡単な実装です。イーサリアムでは、各blobは253位素数体上の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、各シェアは合計8192個の座標から隣接する16個の座標の16個の評価値を含みます。この8192個の評価値の中から、任意の4096個を使ってblobを復元できます。
PeerDASは各クライアントが少量のサブネットをリスンできるようにし、第iのサブネットは任意のblobの第iのサンプルをブロードキャストし、グローバルp2pネットワーク内のピアに問い合わせることで他のサブネット上のblobを要求します。SubnetDASはサブネットメカニズムのみを使用し、追加のピアレイヤへの問いかけはありません。現在の提案では、参加するプルーフ・オブ・ステークのノードがSubnetDASを使用し、他のノードがPeerDASを使用します。
理論的には、"1Dサンプリング"の規模を非常に大きく拡張することができます：もしblobの最大数を256に増やすと、16MBの目標に達することができ、各ノードは各スロットで1MBのデータ帯域幅が必要です。これはぎりぎり可能ですが、帯域幅が制限されたクライアントはサンプリングできません。blobの数を減らし、blobのサイズを増やすことで最適化できますが、再構築コストが高くなります。
したがって、私たちは最終的に2Dサンプリングを行いたいと考えています。blob内だけでなく、blob間でもランダムサンプリングを行います。KZGコミットメントの線形特性を利用して、新しいバーチャルblobを介してブロック内のblobセットを拡張し、これらのバーチャルblobは同じ情報を冗長にエンコードしています。
2Dサンプリングは分散ブロック構築に優しい。実際にブロックを構築するノードはblob KZGコミットメントのみを必要とし、DASに依存して可用性を検証できる。1D DASも本質的に分散ブロック構築に優しい。
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には、既存の研究とのリンクはありますか?
まだ何をする必要がありますか？どのようなトレードオフがありますか？
次はPeerDASの実装とリリースを完了することです。その後、PeerDAS上のblobの数を増やし続け、ネットワークを注意深く監視し、ソフトウェアを改善して安全性を確保します。私たちは、PeerDASとフォーク選択ルールの安全性などの問題との相互作用を規定するために、さらなる学術的な研究が必要だと考えています。
今後、2D DASの理想的なバージョンを確定し、その安全特性を証明する必要があります。最終的には、KZGから量子安全で信頼できる設定を必要としない代替案に移行できることを望んでいます。現在、分散型ブロック構築に適した候補案が何であるかは不明です。
私が考える長期的な現実の道筋は:
L1層での実行を直接拡張することを決定しても、この選択肢は存在します。なぜなら、L1が大量のTPSを処理する必要がある場合、L1のブロックは非常に大きくなり、クライアントは効率的な検証方法を必要とするため、私たちはL1層でRollupと同じ技術を使用せざるを得なくなるからです。
どのようにロードマップの他の部分と相互作用しますか？
データ圧縮が実現されれば、2D DASの需要は減少または遅延し、Plasmaが広く使用されると需要はさらに減少します。DASは分散型ブロック構築プロトコルとメカニズムにも課題を提起します：理論的にはDASは分散型再構築に優しいですが、実際にはパッケージインクルージョンリストの提案およびその周辺のフォーク選択メカニズムと組み合わせる必要があります。
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データ圧縮
私たちは何の問題を解決していますか？
Rollupでは、各取引が大量のオンチェーンデータスペースを占有します:ERC20の転送には約180バイトが必要です。理想的なデータ可用性サンプリングがあっても、これがLayerプロトコルのスケーラビリティを制限します。各スロットは16MBであり、私たちは次のように得ます:
16000000 / 12 / 180 = 7407 TPS
もしRollup内の取引がチェーン上でより少ないバイトを占めることができれば、どうなるでしょうか？
それは何ですか、どのように機能しますか?
最もわかりやすいのは、2年前のこの図です。
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ゼロバイト圧縮中、長いゼロバイトシーケンスを2バイトで置き換え、ゼロバイトの数を示します。さらに、私たちは取引の特定の属性を利用しました:
署名の集約: ECDSAからBLS署名に切り替え、複数の署名を1つの単一署名に組み合わせ、すべての元の署名の有効性を証明します。L1では検証計算コストが高いためBLSの使用は考慮されませんが、L2のようなデータが不足している環境ではBLSの使用は意味があります。ERC-4337の集約機能はこの機能を実現するための道を提供します。
ポインタを使用してアドレスを置き換えます：以前に特定のアドレスを使用していた場合、20バイトのアドレスを履歴の特定の位置を指す4バイトのポインタに置き換えることができます。
取引値のカスタムシリアル化:ほとんどの取引値の桁数は少なく、例えば0.25 エーテルは250,000,000,000,000,000 weiとして表されます。最大基本手数料と優先手数料も同様です。したがって、ほとんどの通貨値を表すためにカスタム小数点浮動形式を使用できます。
には既存の研究とのリンクはありますか?
1.sequence.xyz を探索する 2. L2 Calldataがコントラクトを最適化します 3. 取引ではなく、有効性証明に基づくロールアップの発表ステータスの違い 4. BLSウォレット - ERC-4337を通じてBLS集約を実現
まだ何をする必要がありますか、どのようなトレードオフがありますか？
次に、上記のプランを実際に実現することが主な焦点です。主な考慮点には次のものが含まれます:
BLS署名への切り替えには大きな努力が必要で、信頼できるハードウェアチップとの互換性が低下します。代わりに、他の署名方式のZK-SNARKラッパーを使用できます。
動的圧縮(は、アドレス)をポインタで置き換えると、クライアントコードが複雑になります。
ステータスの違いを取引ではなくチェーン上に公開することは、監査可能性を低下させ、多くのソフトウェア(（ブロックエクスプローラー)など）が機能しなくなる。
ルートマップの他の部分とどのようにインタラクトしますか?
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できます。ERC-4337の一部をL1に置くことで、L2での展開が加速されます。
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一般化プラズマ
私たちは何の問題を解決していますか？
16MBのblobとデータ圧縮を使用しても、58,000 TPSは消費者の支払い、分散型ソーシャルなどの高帯域幅分野のニーズを完全に満たすことができない場合があります。特にプライバシー要因を考慮すると、スケーラビリティが3〜8倍低下する可能性があります。現在、高取引量、低価値シナリオの選択肢はValidiumであり、データはオフチェーンに保存され、安全モデルを採用しています：オペレーターはユーザーの資金を盗むことはできませんが、すべてのユーザーの資金を一時的または永久に凍結する可能性があります。しかし、私たちはもっと良いことができます。
それは何ですか、どのように機能しますか？
Plasmaはスケーラビリティソリューションの一種で、オペレーターはブロックをオフチェーンに公開し、これらのブロックのMerkleルートのみをオンチェーンに置きます。各ブロックに対して、オペレーターは各ユーザーにMerkleブランチを送信し、そのユーザーの資産の変化または不変を証明します。ユーザーはMerkle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。重要なのは、このブランチが最新の状態をルート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生じた場合でも、ユーザーは利用可能な最新の状態を引き出すことで資産を回復することができます。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。
初期のPlasmaバージョンは支払いケースのみを処理でき、効果的に普及することができませんでした。しかし