Vitalik ButerinがEthereumのロールアップ集中ロードマップがトリレンマを解決する3つの方法を説明

EthereumはThe Mergeを主要な切り替えとしてスケーラビリティに焦点を当ててきました。共同創設者であるVitalik Buterinは再びこの話題に触れ、ロードマップが現在ロールアップ中心であると強調しました。

これは、Ethereumが単にシャーディングに集中しているわけではなく、メインレイヤーにとってレイヤー2プロトコルが重要な役割を果たすことを意味します。信頼性の欠如と相互運用性の達成は、この目標にとって別の重要な課題です。これらすべてを、スケーラビリティ、ネットワークセキュリティ、および分散化を維持しながら行わなければなりません。

Ethereumはロールアップ中心のロードマップに焦点を当てています

Ethereumの共同創設者であるVitalik Buterinは、ネットワークの将来について議論するために2023年のロードマップを再検討しました。彼は、Ethereumのスケーリング計画がシャーディングとレイヤー2プロトコルからロールアップ中心のロードマップに進化しており、それが現在の焦点であると述べました。Buterinは、ロールアップがEthereumメインレイヤーとL2間のタスクを分割すると説明しました。

EIP-4844のようなアップグレードにより、Ethereum L1はより多くのデータを処理しており、異なるロールアップ（L2s）はシャーディングのように機能しているため、共同創設者は説明しました。

彼はまた、Ethereumがロールアップベースのスケーリングソリューションの開発を完了し、ネットワークのセキュリティと分散化に課題を抱えながら作業すると述べています。

一方、Ethereumのスケーラビリティと効率性を向上させる一連のアップグレードを指すThe Surgeには、4つの主要な目標が割り当てられています。

最初の目標は、レイヤー1とレイヤー2を合わせて100,000以上のトランザクション毎秒（TPS）を実現することです。2つ目は、メインネットワークの分散化と堅牢性を維持することです。

3つ目は、一部のL2がEthereumの中核機能である信頼性の欠如、オープン性、検閲耐性を完全に継承することを保証することです。最後に、Ethereumが断片化された別々のブロックチェーンではなく、1つのエコシステムのように感じられるように、L2間の最大限の相互運用性を促進することを目指しています。

これらの目標を達成するために、Buterinはスケーラビリティトリレンマを破ることは難しいが不可能ではないと明確にしています。Buterinは、分散化、スケーラビリティ、セキュリティのトリレンマを解決するための2つのアプローチを提示しています。

最初のアプローチは、SNARKsを使用したデータ可用性サンプリングであり、ノードがデータが利用可能であり、計算が正しいことを確認できるようにします。SNARKs（Succinct Non-Interactive Arguments of Knowledge）は信頼性がなく、検証の必要性を排除します。次のアプローチはPlasmaアーキテクチャであり、トランザクション処理とデータチェックをユーザーに賢明かつインセンティブ互換の方法でオフロードします。

PeerDASの実装にはトレードオフが伴います

ブーテリン氏は、トリレンマの解決にはSNARKsやPlasmaのような高度な手法が必要であり、単純なソフトウェアの修正だけでは不十分だと示唆しています。これにより、PeerDASやその他の改善策は、データをネットワーク全体に分散させることで、Ethereumのスケーラビリティを向上させることも目指しています。

Dencunアップグレードにより、12秒ごとのスロットに375 kBのデータが導入され、データの可用性が向上しましたが、ブーテリン氏はそれでもトランザクション数の制限が残ると述べています。

Peer Data Availability Sampling（ピアデータ可用性サンプリング）の場合、データポイントの「ブロブ」が使用されます。Ethereumノードは、これらのサンプルの一部のみを使用して、ブロブ全体を再構築します。次に、1Dサンプリングでは、各ノードがブロードキャストされているデータの特定の部分を監視します。ノードは、すべてのデータをダウンロードすることなく、データサンプルを共有することができます。

Yo @VitalikButerin, 非常に参考になる記事です。いくつか質問があります。
ロールアップとEIP-4844がETHのスケーリングの方向性であるなら、DASは分散化を損なうことなく、どのようにして信頼性を維持するのでしょうか？また、すべてのL2が独自の小さなサイロになってしまうとどうなるのでしょうか？ETHは…

— Zeerabets (@Zeerabets) 10月 17, 2024

Ethereumの共同創設者は、PeerDASによりノードが自身のサブネット外から他のノードにサンプルをリクエストできる一方で、ローカルサブネットを使用するSubnetDASにはより保守的なアプローチがあることを説明しました。

これにより、ブログではスロットあたりのデータ量を16 MBに増やすことが目標であり、その結果、潜在的なスループットは約58,000 TPSになると指摘しています。ブーテリン氏は「最終的にはさらに進んで、2Dサンプリングを行うことを望んでいます。これは、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する手法です」と記しています。

ブーテリン氏は、次のステップとしてPeerDASを展開し、その後ブロブ数を増やすことを強調しています。しかし、長期的な目標は、 reportedly 1D DASを超えて2Dデータ可用性サンプリング（DAS）を開発し、ブロブ内およびブロブ間のサンプリングを可能にすることです。

ブーテリン氏はまた、EthereumがKZGコミットメントの数学的手法から離れ、より高度なSTARKsのような、量子耐性で信頼設定が不要な代替案へと移行する必要があるとの見解を示しています。

その間、Ethereumは2D DASと1D DASの間で選択を迫られます。どちらの場合も、効率性と単純さの間にトレードオフがあります。前者は最も高いスケーラビリティを提供しますが複雑であり、後者は管理が容易ですがデータ容量が低くなります。

しかし、ブーテリン氏は、PlasmaがDASの必要性を減らす可能性があると指摘しています。この場合、トレードオフはEthereumのアーキテクチャの変更となり、データを処理するユーザーへの依存度が高まります。また、ブーテリン氏は、データ圧縮技術が実装されれば、高度な2D DASの必要性を減らすことができるとも示唆しています。

Ethereumはデータ圧縮技術を検討できる

データ圧縮は、スケーラビリティを向上させるために、オンチェーンの各トランザクションのサイズを削減することを目指します。Ethereumは、ゼロバイト圧縮、署名の集約、などの異なる圧縮方法を使用できる可能性があります。
アドレスをポインターに置き換え、トランザクション値に対してカスタムシリアライゼーションを行う。

使用される手法に関わらず、この技術は、同じデータ空間内でより多くのトランザクションを処理できるようにするために、各トランザクションのバイト数を小さくすることを目指しています。

これは利益をもたらしますが、この場合もトレードオフがあります。例えば、ブーテリン氏は、データ圧縮にはBLS署名への切り替えが必要であり、それには大きな開発が必要になると説明しています。アドレスをポインターに置き換えることも、クライアントコードにとって複雑です。全体として、これらの変更は、トランザクションの検証や監査をより困難にし、完全なトランザクションデータに依存するツールに問題を引き起こす可能性があります。

その一方で、ブーテリン氏は、現在のすべてのスケーラビリティソリューションが様々な面で課題を抱えていることを説明しています。したがって、Plasmaスケーリングソリューションは、ブロックのMerkleルートをオンチェーンに配置しながら、オフチェーンでブロックを公開するオペレーターを利用することで、強力なものになる可能性があります。

もちろん、それらを実用化するのは大きな課題です。L2の証明システムへの依存を実現することも、Ethereumにとって別の問題です。ブーテリン氏は、セキュリティ理事会が存在するため、ほとんどのロールアップは完全な信頼性を欠いていると述べています。

主な目的はステージ2の達成であり、ブーテリン氏は、複数の証明システムの作成とマルチシグメカニズムの採用とともに、形式検証技術の提案をしています。高度なL2の証明システムは、レイヤー1のMEVストレスを軽減するのに役立つため、結果としてスケーラビリティが達成されます。

これらの開発の中で、クロスL2の相互運用性の向上は依然として重要です。ブーテリン氏は、L2とL1間のより良い相互作用が、Ethereumの全体的な使いやすさを向上させると述べています。他の提案された変更とは異なり、相互運用性は単一の技術的アップグレードではありません。しかし、それはEthereumの長期的なスケーラビリティロードマップにとって不可欠です。