イーサリアムプロトコル技術アップグレードの展望解析：The Surge

今年の10月以来、イーサリアムの共同創設者はイーサリアムプロトコルの将来の発展に関する一連の記事を発表し、その内容はイーサリアムの開発ロードマップの6つの主要な部分をカバーしています。本稿では、ロードマップの第2部The Surgeに重点を置き、イーサリアムのスケーラビリティと長期的な発展戦略について探ります。

イーサリアムのコアビジョン

イーサリアムの根本目標は、去中心化インターネットの基盤インフラとなることです。スマートコントラクトを通じて複雑な去中心化アプリケーションをサポートし、イーサリアムは開発者にDeFiやNFTなどのアプリを構築する理想的なプラットフォームを提供します。しかし、イーサリアムはスケーラビリティの面で課題に直面しており、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にはガス料金が高騰し、イーサリアムのグローバルインフラとしての潜在能力が制限されています。The Surgeはまさにこの問題を解決するために設計されています。

The Surge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で毎秒10万件以上の取引処理能力を実現する
• L1の分散化と堅牢性を維持する
• L2がイーサリアムのコア特性を完全に継承することを確保する
• 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

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ロールアップを中心とした未来

Surge計画はL2ソリューションを通じてイーサリアムの拡張性を大幅に向上させることを目指しており、rollupはこの戦略の鍵となります。rollupを中心としたロードマップは明確な役割分担を提案しています: イーサリアムL1は強力で分散型の基盤層になることに注力し、L2はエコシステムを拡張する任務を担います。

ロールアップはチェーン外でトランザクションをパッケージ化し、それをイーサリアムの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、スループットが大幅に向上します。推定では、ロールアップはイーサリアムの処理能力を毎秒10万件以上に引き上げることができます。この重要な突破口により、エーテルは分散化を犠牲にすることなく、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なります。

注目すべきは、ロールアップは単なる一時的な解決策ではなく、長期的な拡張戦略であるということです。イーサリアムがPoWからPoSへの移行を完了し、エネルギー消費が削減される中で、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向上し、複数のイーサリアム仮想マシンrollupが初期段階に入りました。各L2は独立した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化はついに現実となりました。

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データ可用性サンプリング(DAS)のさらなる発展

Surgeのもう一つの重要な側面は、データ可用性サンプリング(DAS)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。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重要であり、すべてのコンテンツを保存またはダウンロードする必要はありません。

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。DASの2つの主要な形式には、PeerDASと2D DASがあります。PeerDASは、ロールアップのセキュリティを強化することが期待されており、2D DASはblob内でのランダムサンプリングだけでなく、blob間でのサンプリングも行います。

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、去中心化を損なうことはありません。今後は2D DASの最適なバージョンをさらに研究し、その安全性を証明する必要があります。

長期的な発展パスには、次のようなものが含まれる可能性があります:

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の効率を犠牲にして、単純さと健全性を得る
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採用する

注目すべきは、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、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、rollupと同じ技術を採用せざるを得ないからです。

プラズマとその他のソリューション

Rollupの他に、Plasmaは初期に提案されたオフチェーン拡張ソリューションとして別のL2ソリューションでもあります。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、定期的にメインネットにサマリーを提出します。オペレーターは、資産の状態変化を証明するためにユーザーにMerkleブランチを送信します。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。データの可用性に問題が発生した場合でも。

Plasmaの開発はある程度rollupに遅れをとっていますが、それでも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されています。さらに、データ圧縮技術や暗号証明の改善についても議論されており、rollupや他のL2ソリューションの効率をさらに向上させることが期待されています。

初期のPlasmaバージョンは主に支払いのユースケースに使用されていました。しかし、各ルートがSNARKで検証されることが要求される場合、Plasmaの機能は大幅に強化されます。これにより、プロセスが簡素化されるだけでなく、ユーザーはチャレンジ期間を待つことなく即座に資金を引き出す新しい方法が提供されます。

Cross-L2 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な課題は、L2間の相互運用性が弱いことです。L2間の相互運用性を改善するには、いくつかの側面が関与しています:

• 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必要があります。
• 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。
• ライトクライアント: ユーザーは、RPCプロバイダーに依存するだけでなく、相互作用す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: 共有のミニマルなロールアップを作成し、各L2間のトークンの残高を維持し、低コストのL2間送金を実現します。
• 同期コンポジション: L2とL1間、または複数のL2間での同期呼び出しを許可し、DeFiプロトコルの効率を向上させます。

これらの改善は、標準化のタイミングと範囲のジレンマに直面しています。早すぎる標準化は、最適でない解決策が根付く可能性があり、遅すぎると不必要な断片化を引き起こす可能性があります。特定の状況では、短期的および長期的な解決策が存在し、L2、ウォレット、L1の関係者が協力して推進する必要があります。

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イーサリアムL1の拡張を続ける

イーサリアムL1自体を拡張し、より多くのユースケースに適応させることは依然として非常に重要です。L1の拡張には3つの戦略があります:

1. L1の検証を簡素化するために技術を改善し、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、最悪のリスクを増やすことなく平均容量を向上させる
3. ネイティブロールアップを実装し、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コンビネーション性の制限があります。Gasの上限を引き上げることは、他の潜在的な利点を損なう可能性があります。具体的な実装によっては、EVM内の特定の操作コストを下げることが全体の複雑性を増加させる可能性があります。

非中央集権とセキュリティ

スケーラビリティを追求しながら分散化を維持することは、核心的なテーマです。多くのブロックチェーンプロジェクトはスループットを向上させるために分散化を犠牲にしましたが、イーサリアムは拡張プロセスにおいて分散化の約束を維持することに固執しています。RollupとDASは、容量を増加させながら分散化を維持する方法と見なされています。

イーサリアムがrollupを中心とした未来に向けて発展する中で、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。rollupの暗号証明メカニズ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。これらの技術の成熟には厳格なテストと反復が必要であり、特に広範な採用時にはそうです。

The Surgeの見通し

サージが完了すると、イーサリアムはスケーラビリティ、分散化、安全性、持続可能性のバランスを実現することが期待されています。このビジョンには、rollupやDASを通じてL1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開発、開発ツールの改善、そして繁栄するdAppエコシステムの育成が含まれています。

多くの課題、例えば大規模なロールアップの実装、L2の安全性の確保、量子時代への準備などに直面していますが、これらの障害を乗り越えることができれば、イーサリアムはWeb3の中心としての地位を強化するでしょう。急成長す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の成功は、今後数年でブロックチェーン技術の風景を再び変える可能性があります。

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