Vitalik Buterinによる南洋理工大学での講演記録：「イーサリアムの過去と現在」
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Vitalik Buterinによる南洋理工大学での講演記録：「イーサリアムの過去と現在」
イーサリアムの誕生から語り始め、「スマートコントラクト」の構想から実現、そしてイーサリアムの「コンセンサスメカニズム」の変遷まで、これらのブロックチェーン史上に確実に刻まれるマイルストーンをビタリックが丁寧に紹介する。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察編集｜fanfan
発行｜DeThings
編注：本文は9月6日にイーサリアム共同創設者であるヴィタリック・ブテリン氏がシンガポールの南洋理工大学で行った基調講演であり、9月5日のKBW（韓国ブロックチェーンウィーク）での「イーサリアムが直面する課題とその解決策」というテーマとは異なり、よりマクロな視点から「イーサリアムの過去と現在」について語ったものである。彼はイーサリアムの誕生から「スマートコントラクト」の構想と実現、そして「コンセンサスメカニズム」の転換に至るまで、ブロックチェーン史に確実に刻まれる数々のマイルストーンを語り継いだ。中国語圏の暗号資産（クリプト）業界では「V神」と称される彼は、常にTシャツに短パン、スニーカーというスタイルを貫いている。新しく生まれた暗号世界はすでに数回のサイクルを経ており、無数の人々が浮き沈みしてきたが、この道を歩み続ける人物は一度も足を止めることなく前進し続けている。
以下、講演全文：
イーサリアムの誕生
今日は、2013年から2014年にかけてのイーサリアムの始まりと、それ以降にプロジェクトが経てきた変化、そして5年あるいは10年前と比べて私たちが問題を考える方法がどう変わったかについて振り返りたいと思います。
2014年にイーサリアムのホワイトペーパーを発表しました。そこにはイーサリアムに対する当初のビジョンが基本的に記されています。しかしホワイトペーパーでは、その背後にある理論的背景までは詳細には説明されていませんでした。イーサリアムはビットコインと同様の分散型システムです。ブロックチェーンですが、これまでのように単一アプリケーションのみをサポートしようとするシステムとは異なり、イーサリアムはユーザーが独自のアプリケーションを構築できるように設計されています。つまり、ユーザーが自身のアプリケーションコードを書くことができ、そのコードをブロックチェーン上にアップロードすれば、アプリケーションはブロックチェーン上で動作するのです。
ホワイトペーパーの冒頭で、私が言及したのは他の人々が提案したアイデアや、私が当時考え始めたことの一つとして、ビットコインの上に独自の資産を発行することでした。今日のイーサリアムではERC-20トークンがありますが、当時はColored Coins（色付きコイン）があり、それがビットコインの上に独自資産を発行する初期の試みでした。興味深いことに、最近ある特定のバージョンのColored Coinsがビットコインプロトコルに導入されました。つまり、Colored Coinsが再び注目を集めています。ただColored Coins自体は一つのアプリケーションにすぎません。これを使って実物資産の所有権を表現でき、当時は「スマートプロパティ（smart property）」と呼ばれていました。ドメイン名のような他の種類の資産も持てます。ブロックチェーン上にウェブサイトの登録、ユーザー名の登録、ユーザーとアプリケーションのレビューなどを追跡するシステムを構築できるのです。
「スマートコントラクト」の構想から実現へ
これらのすべてをブロックチェーン上で分散的に実現できます。「スマートコントラクト」という概念は、ブロックチェーン上にコンピュータプログラムを持ち、それが直接デジタル資産を制御できるというものです。資産は個人によって所有される必要はなく、プログラムが所有することも可能です。このスマートコントラクトの概念を用いれば、予測市場、金融商品、ステーブルコイン、レバレッジなど、より複雑なアプリケーションを実現できます。こうしたさまざまな仕組みはすべてスマートコントラクトで定義可能です。またDAO（分散型自律組織）の概念もあり、これは基本的にはスマートコントラクトを用いて、法律システムに頼らずにブロックチェーン上で組織の投票やガバナンスロジックを実装するものです。内部の紛争を法律に頼らず、非常に低いコストで直接投票を行うことができます。
こうしたアプリケーションに関する多くの概念は今も存在し、進化し続けています。かつてはColored Coinsがありましたが、今はERC-20トークンがあります。かつてはスマートプロパティがありましたが、あまり進展はありませんでしたが、今ではENS（Ethereum Name Service）のようなオンチェーンのドメイン名システムがあり、多くの人が利用しています。私のブログもすでにアップロードされており、おそらくENSを通じてアクセス可能です。Braveブラウザなどイーサリアム対応のブラウザを使えば、「eth.link」と入力するだけで、私のブログのフロントエンドページにアクセスできます。
これらは実際に使えるツールであり、スマートコントラクトやDAOに関連しています。世界中でさまざまな種類のDAOが、異なるロジックで運用されています。生態系の外ではまだ大規模な採用には至っていませんが、実際に存在しており、何年も運営されているものもあります。これらが我々が現在見ている一部のアプリケーションです。もちろん他にも新しいアプリケーションが登場しており、私自身驚いたものもあります。例えばNFT（非代替性トークン）がその一例です。しかし今日存在する多くのものは、ほぼ10年前の私たちの考えと非常に似ています。コンセンサスメカニズムの研究も同様です。今日、イーサリアムは最終的にコンセンサスメカニズムのチェーンとなりました。コンセンサスメカニズムはセキュリティを大幅に向上させ、イーサリアムのエネルギー消費を99.9%以上削減しました。「マージ」と呼ばれるイベント以前は、イーサリアムのエネルギー消費はほぼシンガポールの40％に相当していましたが、現在はほぼゼロまで低下しています。状態移行は最終的に完了しましたが、これはエコシステム内でほぼ10年間取り組んできた成果です。最初の5年間は主に研究段階であり、コンセンサスの本質やさまざまな状態空間の選択肢について理解を深め、最終的に実際に有効な特定のバージョンに収束しました。
「コンセンサスメカニズム」の転換
2015年のブログ記事では、「コンセンサスメカニズム」と呼ばれる仕組みを提唱し、バリデータが特定のブロック高に対して自信を持っていることを示す一連のメッセージを送信することで、より効率的に合意に達することを目指しました。しかし後に、私たちのコンセンサスメカニズムには多くの問題があることがわかりました。それはあまりにも複雑で、後にカスパー（Casper）プロトコルとして進化したものよりもシンプルかつ効果的ではありませんでした。しかし、この分野の理解を深める過程で、重要な一歩となりました。
実際に2018年、私は一連のツイートを投稿し、イーサリアムのコンセンサス研究の進捗と、当初の探索から徐々にコンセンサスチェーンへと移行し、最終的に正確なアルゴリズムを確定するまでのプロセスを振り返りました。
まず研究に焦点を当て、その後の4年間はスケーラビリティに集中しました。スケーラビリティはイーサリアムにとって極めて重要です。なぜなら、今日でもイーサリアムは1秒あたり10〜20件のトランザクションしか処理できません。実際にはトランザクションの複雑さやサイズにより、10〜50件程度の範囲になります。このスケーラビリティのレベルは非常に限られており、主流の金融、支払い、グローバルシステムを支えるためには、1秒あたり約10万件のトランザクション処理が必要です。もし1秒に20件しか処理できない場合、世界の百万人が1回のトランザクションを実行するのに400万秒、約13年かかります。そのため、スケーラビリティの向上は極めて重要です。
初期には、スケーラビリティを向上させる試みは「シャーディング（Sharding）」と呼ばれていました。私たちが今行っていることも、依然として一種のシャーディングの形態ですが、それ以来、このメカニズムには多くの設計変更や修正が加えられました。従来のブロックチェーン、例えばビットコインでは、ネットワーク内のすべてのコンピュータがすべてのトランザクションを処理しなければならないため、スケーラビリティに限界がありました。
私たちはこの設計を変えました。すべてのノードがすべてのトランザクションを処理するのではなく、各ノードはごく一部のトランザクションだけを処理します。これはBitTorrentの仕組みに似ています。BitTorrentはデータを小さなチャンクに分割し、共有することで機能します。人気のあるデータが多くても、誰もがファイル全体を保存する必要はありません。なぜなら、それではデータ量が多すぎるからです。そこで課題となるのが、人々が出来事の順序について合意できるような履歴記録の仕組みを、合意システムとともに構築することです。これにより、その上に金融システムなどを構築できます。これは技術的な挑戦でした。当初の概念の一つがシャーディングで、トランザクションを異なるグループに分け、各グループが独立してトランザクションを処理する専用のノードを持つというものです。これは非常に複雑な構想でした。以来、私たちはその複雑性を大幅に低減するために尽力してきました。つまり、可能な限りシンプルにすることが必要だったのです。なぜなら、仕様の作成に2ヶ月または2週間かかる場合、開発には2年かかるかもしれないからです。もし6週間かかるなら、開発には6年かかるかもしれません。私たちは複雑性を下げるために多くの努力と妥協を重ね、ようやく今日の構造に近づくことができました。
イーサリアムの技術的進展と課題
面白いことに、イーサリアムの技術的進展に関して、今日話している内容は6年前と非常に似ています。これはかつてのイーサリアム会議のスライドですが、そのとき私がイーサリアムが直面する主な問題—プライバシー、コンセンサス、スマートコントラクトのセキュリティ、スケーラビリティ—について説明していたものです。もし今日、私や他の人にイーサリアムが直面する最大の問題を尋ねれば、ほぼ同じ答えが返ってくるでしょう：プライバシー、コンセンサス、スマートコントラクトのセキュリティ、スケーラビリティです。
これらの課題は今日も6年前と同じですが、一方で、2017年以降に得られた進展も非常に興味深いです。例えば2017年には、プライバシーは純粋な技術的課題でした。新たな暗号技術、いわゆるゼロ知識証明（zk-SNARKs）が登場しました。これは、保持しているデータのような数学的性質について証明を作成しつつ、そのデータに関する他の情報を一切漏らさないものです。これはZ.cashで初めて使用され、2016年にリリースされたプライバシー保護型暗号通貨です。Z.cashはzk-SNARKsを用いてプライバシーを実現しています。具体的には、Z.cashでコインを使うとき、使うコインを直接指し示すのではなく、未使用のコインを使っていることの証明を提供しますが、そのコインに関する他の情報は一切公開しません。通貨システムが肥大化しないように必要な主張だけを証明し、それ以外の情報はすべて秘密に保たれます。
2017年当時の課題は、この技術をイーサリアムに導入し、zk-SNARKsを動作させることだけでした。この技術は楕円曲線暗号という複雑な数学理論に基づいています。この技術を利用するため、我々は「ゼロ知識ステートメント」と呼ばれるレイヤーを追加しました。これはブロックチェーン上でzk-SNARKsを使用できるコードです。したがって、スマートコントラクトを使って、イーサリアム上で同じプライバシー保護ロジックを持つアプリケーションを実際に構築できます。これが2017年の状況でした。2023年になると、技術的状況は非常に進んでおり、高度なzk-SNARKsライブラリ、開発環境、ツール、プロトコルが整っています。StarK、ZK Rollup、Cairoなど、非常に興味深い技術が多数リストアップされています。実際、プライバシー面では別のボトルネックが生じつつあります。主に法的問題や、これらのシステムで生成されたトークンがより広い金融システムで受け入れられるかどうかに関係しています。例えば、Tornado Cashは法的問題を抱えており、イーサリアム上のプライバシートークンと見なせるものの、ハッカーがこれを使用したためです。
そこで「無罪の証明（proof of innocence）」という概念が登場しました。無罪の証明の目的は、プライバシーシステムを通じてトークンを送信したが、ハッカーの一人ではないことを証明することです。トークンの出所を完全に明かすことなく、自分がハッカーではないことを証明するのです。実際、このアイデアに関する論文がまもなく発表される予定です。すでにいくつかの企業が異なる解決策を提示しています。そのため、取引所がプライバシーシステム経由のトークンを預け入れた際に疑念を大きく持たずに受け入れられるように、細部の調整が多数必要となっています。
さらに、zk-SNARKsの検証や証明コストの削減に関する研究も進められています。証明の検証コストを下げることが目標です。これは部分的にzk-Rollupや集約プロトコルによるものです。2017年と2023年の違いは、2017年には基本的な構成要素を正常に動かすことに集中していたのに対し、2023年にはそれらの構成要素はすでに機能しており、重点はそれらの最適化や、主流社会との統合をより良くするための複雑な作業に移っています。コンセンサスセキュリティについては、2017年にはコンセンサスメカニズムの開発プロセスにおける研究部分を完了したばかりで、開発の初期段階にありました。2023年には、イーサリアムは完全にコンセンサスメカニズムに移行し、完全なコンセンサスチェーンとなっています。しかし課題は残っており、プロトコルの複雑性の削減、安全性の向上、中央集権化の問題の解決、参加の容易化、そしてPDS（Proof of Distributed Stake）のような概念への参加の簡素化などが挙げられます。特に、収益を最適化するための複雑なアルゴリズムを実行する必要がないようにすることが求められています。
スマートコントラクトのセキュリティについては、この4つの問題の中で進展が最も遅れているかもしれません。2017年当時、DAOハッキング事件からちょうど1年が経過していました。DAOは約1億5000万ドルの投資ファンドを管理するスマートコントラクトでした。それがハッキングされ、ハッカーは逃走を試みましたが、最終的にイーサリアムコミュニティが協力して資金を元の所有者に返還しました。
当時、イーサリアムでこのような出来事が起こったのはこれが唯一でしたので、2017年には皆の記憶に新しく、セキュリティへの懸念が非常に大きかったのです。そのため、プログラミング言語の安全性を高め、プロジェクトをより安全にする努力が行われました。2023年になり、こうした取り組みの多くが成功しています。ハッキングの頻度は大幅に減少したと考えます。攻撃が発生する場合でも、通常は2016年のプロジェクトに比べて20倍以上複雑なものを構築しようとした結果です。もし2016年と比べて20倍も複雑でなければ、通常はかなり安全だと言えます。長年にわたり攻撃を受けなかったシステムも多く、これは非常に印象的な成果です。その他にもセキュリティ面での改善が多数あります。
DAO事件の数か月後には、「上海DOS攻撃」と呼ばれる出来事があり、攻撃者はイーサリアムプロトコル自体の多くの脆弱性を悪用し、トランザクションを送信することでブロックチェーン全体の速度を低下させました。私たちは数か月間にわたり、ほぼ毎日アップデートをリリースしました。ハッカーが毎日新しい脆弱性を見つけていることを知っていたため、常に小問題に対処し、対抗していました。4年間の努力と、一連の変更・改善を経て、最終的にこれらのセキュリティ問題は修復されました。EIP 2929はDefiコードベースに多くの改善をもたらしました。Gas最適化チームも素晴らしい仕事をしました。結局のところ、多くのセキュリティ問題は静かに解決されてきたのです。
プルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステークへの移行には大きなイベント「マージ」がありました。しかしセキュリティ面では大きなイベントはなく、むしろ「何も起きないこと」が重要なのです。時に「何も起きなかったこと」を思い出すことが大切です。それは良いニュースだからです。この点においても確かに実質的な進展があったと考えますが、依然として多くの継続的な課題が存在します。
2017年当時、シャーディングは単なるアイデアでした。当時はステートチャネルやプラズマなど、大規模なレイヤー2ソリューションについても盛んに議論されていました。しかし2020年頃から、全員がRollupに注目するようになりました。今日では、ZK-Rollup、Optimistic Rollupなど、さまざまな種類のRollupが存在します。これらのRollupは補助輪を外し始め、真の分散化に向かって重要な一歩を踏み出しています。今年、Polygonも大きな前進を遂げました。現在も引き続き、これらのシステムの分散化を進め、証明システムの安全性を高め、証明速度を向上させようとしています。CKDMを使って5時間かかっていたブロックの証明が、将来は2分、さらには最終的に12秒まで短縮される可能性があります。
多くの進展はありましたが、問題も依然存在します。しかし、それぞれの課題において大きな進歩がありました。他にもVerkleツリー（状態木）に関する作業があります。5～6年前、ステートレスクライアントは単なるアイデアでした。しかし今では、数百人のチームが数千行のコードを書き、イーサリアムへの適用を深く検討しているプロジェクトとなっています。あと1～2年で実際に実現できるかもしれません。EVMの改善、EVMの最大化と簡素化も進められています。アカウント抽象化は非常に重要な方向性です。アカウント抽象化を支持する理由は人それぞれですが、私が支持するのは、それが本質的に非常に柔軟な仕組みだからです。アカウント抽象化の目的は、鍵で制御されるアカウントではなく、コンピュータプログラムで制御されるアカウントを持つことです。プログラムで制御されるアカウントがあれば、ユーザーはトランザクションの承認方法にさまざまなロジックを設定できます。単一の鍵だけでなく、3つの異なる鍵を持てます。一部は他人が管理できます。マルチファクタ認証も可能です。最新のスマートフォンに搭載された信頼できるハードウェアモジュールに鍵を保存したり、ハードウォレットを使用したり、複数のハードウォレットを組み合わせたりできます。電子メールアカウントといった非常に複雑な方法での認証も可能で、電子メールアカウントを使ってイーサリアムアドレスを認証することさえできます。
現実世界と実用性へ
現実世界と実用性の領域に戻ると、私がよく言及するのが2021年頃にアルゼンチンを訪れた経験です。現地でどれだけ多くの人々が実際にイーサリアムを使っているかに感銘を受けました。彼らは本当に暗号通貨を使っているのです。クリスマスの日、ほとんどの店が閉まっていて、私はカフェを探していました。最初に入ったカフェの店主が私を認識し、「俺は暗号化したウォレットを持ってるんだ」と言いました。そこで私は「イーサリアムで払える？」と尋ねると、「もちろん」と答えたので、実際にイーサリアムで支払いをしました。しかし問題は、彼がイーサリアムメインネットではなく、Polygonを使っていたことです。私はDeFiが成し遂げたことに感謝しています。なぜなら、銀行システムを持たない人々にとって暗号通貨をよりアクセスしやすくしているからです。もしDeFiがなければ、彼らには他に選択肢がありません。こうした代替手段を提供することは良いことだと思います。
しかし同時に、エコシステムとしての目標は、将来的に徐々に単一障害点を減らしていくべきだと考えます。イーサリアム財団自身もこの点に同意していると思います。彼らも徐々に分散化を進めています。私たちはこの問題に取り組んでいますが、問題は、このような分散化の方法が、カフェの店主のような人々にとっては実際には存在しないということです。技術的にはより分散化が可能でも、これらの保有者にとっては分散化の手段が実際には存在しないのです。そのため、これらのチェーン上の人々にとって本当に改善し、より良いものにしていくことは非常に大きな課題です。
基本的には、これらの保有者が実際にチェーンを使い、分散化とグローバルなパーミッションレスの利点を享受できるようにできるのか、そして2013年からずっと考えてきたすべての応用分野から人々が実際に恩恵を受けられる世界を実現できるのかどうか、私にはわかりません。
これらの技術的作業は、非常に一貫した方向性に沿って続いてきました。これは興味深いことです。ツールは変わりました。10年前にはこうした問題をまったく考慮していませんでしたが、今はそうしています。しかし根本的なルールは変わっていません。ただ今後は、実際の採用と利用にさらに注目する必要があります。解決策は技術的作業を含みますが、より分散化され、異なるレイヤーに分布しています。つまり、イーサリアム財団、コア開発チーム、クライアントチームだけが極めて重要な作業を行う場所ではなくなったのです。ウォレット企業も、アプリケーション開発者も、企業向けブロックチェーンを構築する人も、すべてが極めて重要な作業を行っています。これは長年人々が試みてきたことです。しかし、それをイーサリアム上の一層としてL3と見なせば、実際にそれを実現可能にし、使いたい人々に分散化の利点を真に提供し、本当に実用可能にできる可能性があると考えます。
これらが、過去10年間で見てきた最大の変化の一部です。初期の概念から、実際の利用におけるさまざまな課題を徐々に解決していくプロセスへ—これは長くゆっくりとした旅でした。今後5年間で、これらの課題の大部分を解決できるようになることを願っています。
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