カンクンアップグレードがイーサリアムのどのパフォーマンスを改善するかを一文で理解する
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カンクンアップグレードがイーサリアムのどのパフォーマンスを改善するかを一文で理解する
カンクンアップグレード後、イーサリアムはより身近なものになるのか？
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：西柚、ChainCatcher
編集：Marco、ChainCatcher
キャンクン・アップグレード（Dencun）は2024年に向けたイーサリアムネットワークで最も注目すべきイベントであり、昨年の上海アップグレード（Shapella）に続く大きなアップデートとなり、2月末の完了が予定されています。
2024年1月24日のイーサリアム公式ブログによると、キャンクン・アップグレードは1月17日にイーサリアムGoerliテストネットでアクティベートされ、1月30日と2月7日にそれぞれSepoliaテストネットおよびHoleskyテストネットでのアップグレードが計画されています。
Dencunアップグレードがこの3つのテストネットで正常に実行された後、次にイーサリアムメインネット上でアクティベートされる予定であり、その時期は2月末になると見込まれています。
イーサリアムの各アップグレードには多くの機会が隠されているため、アップグレードの進捗を追うことは暗号コミュニティにとって最重要事項です。2022年9月、イーサリアムはマージアップグレードによりPoWからPoSへ移行し、ETHはインフレ抑制型資産となりました。また昨年5月の上海アップグレードでは、ステーキングの引き出し機能がユーザーに開放され、アップグレード前の数か月間、LidoやSSV NetworkなどのLSD資産が軒並み上昇しました。
それでは、キャンクン・アップグレードとは何なのか？今回のアップグレードはイーサリアムのどの性能を変えるのか？EIP-4844とは何か？どのようなプロジェクトや分野が恩恵を受けるのか？潜在的な取引機会は何があるのか？
キャンクン・アップグレードとは何か？
キャンクン・アップグレードの正式名称は「Cancun-Deneb」であり、CancunとDenebという2つのアップグレードを組み合わせたもので、英語略称は「Dencun」です。「キャンクン・アップグレード」という中国語表記は「Cancun」のみを指しており、Deneb部分を省略しています。正確な呼称は「キャンクン-Deneb」アップグレードです。
イーサリアムの各アップグレード名はネットワークの特定レイヤーに対応しており、キャンクン（Cancun）アップグレードはイーサリアムの実行層のパフォーマンス改善を目的としており、一方Denebアップグレードはコンセンサス層に焦点を当てています。
これらの概念をよりよく理解するために、まず現在のイーサリアムアーキテクチャと状態について把握する必要があります。
マージ以前、イーサリアムネットワークは「実行層」と「コンセンサス層」の2つの部分から構成されており、それぞれ独立して動作していました。
実行層は主にスマートコントラクトのロジック実行を担当し、トランザクション計算が行われる場所です。これはもともとのイーサリアムメインネットであり、「イーサリアム1.0」とも呼ばれ、イーサリアムネットワークの状態維持やイーサリアム仮想マシン（EVM）コードの実行も担っています。
実行層のアップグレードは過去にDevconが開催された都市名にちなんで命名されています：ベルリン→ロンドン→上海→キャンクン→プラハ→大阪→ボゴタ。
コンセンサス層は、ステーキングによるPoSを通じてすべてのトランザクションとスマートコントラクトが検証されることを保証し、すべてのノードおよびクライアント間で合意を形成し、状態の一貫性を達成します。これはかつて実行層と統合されたビーコンチェーン（Beacon）であり、「イーサリアム2.0」とも呼ばれます。
各コンセンサス層のアップグレードには恒星の名前が付けられており、アルファベット順に選ばれます：Altair→Bellatrix→Capella→Deneb→Electra→(F)unknown。
マージ後、イーサリアムの実行層とコンセンサス層は並列に動作し、エンジンAPIインターフェースを通じて通信や情報交換を行います。エンジンAPIは、実行クライアントがコンセンサスクライアントにブロック情報を要求することを可能にし、またコンセンサスクライアントが実行クライアントに新しいブロックを送信したり、実行有効性証明（Execution Validity Proof）を要求したりすることも可能です。
実行層のアップグレードはキャンクン（Cancun）と呼ばれ、コンセンサス層のアップグレードはDenebと呼ばれます。全体のアップグレード名はCancun-Denebです。今後のキャンクンアップグレードとDenebアップグレードは技術的には異なるものの、同時に実施されるため、合成語「Dencun」を使ってこの複合アップグレードを指すことが好まれます。
データのオンチェーンコストを大幅に削減
キャンクン・アップグレードは上海アップグレードに続き、イーサリアムメインチェーンに対する再度のアップグレードです。このアップグレードの目的は、これまで問題視されてきた低パフォーマンス、高手数料、ネットワーク混雑といった課題を解決し、スケーラビリティプロセスの推進を通じてメインチェーンのTPS向上とユーザーGas手数料の低下を図り、拡張性と安全性を強化し、ネットワークパフォーマンスを向上させることにあります。
今回のDencunアップグレードの名称からもわかるように、このアップグレードは主にイーサリアムネットワークの実行層におけるスマートコントラクト、EVM、およびコンセンサス層におけるデータコンセンサスやステート同期の問題の改善・最適化を目指しています。今回のアップグレードでは、イーサリアムコミュニティが一連の改善案EIPsを提案しており、コミュニティメンバーによる議論、テスト、投票を経て実施が決定された技術仕様が6つあります。
その中でも、EIP-4844はキャンクンアップグレードの中核であり、proto-danksharding提案とも呼ばれ、分片型Dankshardingスケーリングソリューションの初期版であり、暫定的なスケーリングソリューションでもあります。
オフチェーンデータの一時的保存とアクセスを実現することで、特にRollupソリューションにおいて、Layer2データをイーサリアムメインネットに発行する際のGasコストを現在の1/1000以下まで削減でき、ユーザーのネットワーク利用Gasコストを下げます。
EIP-4844提案では、Blobトランザクションタイプという新しいデータ形式を導入します。これはLayer2から返されるデータを表すもので、Layer1のイーサリアムメインネットで生成されるネイティブデータCalldataと区別されます。Blobが保持するデータはイーサリアムコンセンサス層によってのみダウンロードおよび保存され、EVMによる実行アクセスはサポートされておらず、有効期限も約18日と限定されています。
Blobは外部の一時ストレージであり、Layer2のトランザクションデータを実際にLayer1に保存するわけではなく、定期的に無効になるため、データストレージコストが大幅に削減されます。
簡単に言えば、BlobはイーサリアムメインネットがLayer2ネットワークのトランザクションデータのオンチェーンを支援するために設けられた専用チャネルであり、このチャネル内でLayer2データの転送、保存、検証などが行われ、Gas手数料やストレージコストはカスタマイズされており、イーサリアムネットワークのアクティビティとは無関係です。
EIP-4844の主な目的は、新しいBlobデータ形式を使ってトランザクションを運搬し、イーサリアムのL2 Gas手数料を削減し、完全な分片化への移行を容易にすることです。なぜなら、将来のすべてのアップグレードはコンセンサス層でのみ行われるためです。
製品アーキテクチャの観点では、EIP-4844はBlobを搭載したトランザクションを導入し、これはイーサリアムがL2のために初めて単独のデータレイヤーを構築したことであり、将来的な完全分片化Dankshardingの基礎を築きます。
経済モデルの観点では、EIP-4844はBlobに対して新たな手数料市場を導入し、これはイーサリアムが多次元市場へ向かう第一歩となります。
ユーザーエクスペリエンスの観点では、ユーザーが最も直感的に感じるのはL2費用の大幅な削減であり、これによりL2およびそのアプリケーション層の爆発的成長の重要な基盤が提供されます。
StarkWare共同創業者のEli Ben-Sasson氏が述べたように、今回のアップグレードはすべてのL2のデータ可用性コストを低下させます。
キャンクン・アップグレードはイーサリアムの他の性能をどう改善するか？
EIP-4844によるRollupデータのオンチェーンコスト削減に加え、EVM効率を向上させるEIP-6780およびEIP-5656、ステーキング体験を改善するEIP-7044、コンセンサス層と実行層間の通信を最適化するEIP-4788など、いくつかの提案があります。
実行層のEVM面では、EIP-6780とEIP-5656の提案により、関連コード機能の変更を通じて、スマートコントラクトのセキュリティと処理効率がそれぞれ向上します。
EIP-6780は、スマートコントラクト内のSELFDESTRUCTオペコードの機能を変更し、特定条件下でのみ実行できるように制限することで、スマートコントラクトコードのセキュリティを強化します。
SELFDESTRUCTは自己破壊コードとも呼ばれ、主にスマートコントラクトを自動的に破壊し、自身をブロックから削除することを可能にします。
コントラクトが自己破壊操作を実行すると、コントラクトアカウント上の残りのイーサは指定された宛先に送信され、そのストレージおよびコード状態も削除されます。緊急時に開発者がスマートコントラクトを削除し、コントラクト内の残高を指定アドレスに移動できる利点がありますが、悪意ある者によって攻撃手段として悪用される可能性もあります。
EIP-6780の提案は、スマートコントラクトを破壊する可能性のあるSELFDESTRUCTオペコードの機能を制限することで、スマートコントラクト内の脆弱性リスクを低下させることを目的としています。例えば、開発者が自身でこのオペコードを呼び出した場合にのみ、スマートコントラクトが自己破壊操作を実行し、アカウントの残りのETHを呼び出し元に送信するようになります。
EIP-5656は主にEVMコードの微調整によるアップグレードで、MCOPYという新しいオペコードを導入し、スマートコントラクト実行中のメモリ内データコピーのプロセスとパフォーマンスを最適化します。MCOPYはEVMのデータ処理プロセスにおける操作命令を簡素化し、EVM内でのデータ移動効率を高めるだけでなく、データ処理操作に関連するGas手数料も削減できます。
現在のEVMアーキテクチャでは、大量のデータセグメントをコピーするために既存のオペコードを使用すると、操作命令が多く、効率が低く、コストも高くなります。EIP-5656のもとでは、256バイトのメモリをコピーするのにかかるGasは27に過ぎず、従来の方法では96必要だったため、新提案によりGas手数料が4分の1に削減されます。
また、より高速なメモリ操作は契約の実行速度を速め、開発者は大規模なデータ構造やメモリ操作を伴う複雑な操作を扱う際に有利になります。
EIP-5656とEIP-6780はイーサリアムの全体的な方向性を変えませんが、EVM関連のオペコードを変更または導入することで、イーサリアム開発者がスマートコントラクトにおいてより高い効率を得られ、脆弱性の発生を減らすことができます。
イーサリアムのコンセンサス層では、コミュニティがEIP-7044およびEIP-7045の提案を提出し、バリデータおよびステーキング関連操作のプロセスを改善し、イーサリアムのステーキングをより安全にしています。
EIP-7044は、イーサリアムステーキングの退出メカニズムを簡素化・改善し、Capella（上海）アップグレード前に署名された自発的退出が永久に有効であることを保証します。
現在、イーサリアムのステーキング市場は主に委任ステーキングが中心で、ユーザーは保有する32ETHまたはその倍数をバリデータオペレーターに委託し、イーサリアムバリデータの管理・運用に関する技術および操作を任せています。ユーザーがイーサリアムバリデータから退出する際には、バリデータの署名鍵を使っていわゆる「自発的退出」または「自発的退出操作」の申請を行い、自発的バリデータ退出に署名する必要があります。現在、署名された自発的退出は2回のアップグレードに限り有効であり、Denebアップグレードが発生すれば無効になります。つまり、イーサリアムのキャンクンアップグレードがこのルールを変えない限り、ユーザーがバリデータにステーキングしたイーサリアムを引き出すには、バリデータオペレーターの新しいルールに従う必要があります。
EIP-7045は、イーサリアムブロックの証明スロットにおける包含範囲を拡大し、ブロック確認時間を短縮し、イーサリアムユーザーの遅延を減少させます。
さらに、イーサリアムの実行層とコンセンサス層の通信問題を解決するEIP-4788、およびデータストレージコストを削減するEIP-1153もあります。
EIP-4788は、実行層EVMとコンセンサス層のクロスチェーン情報連携問題を改善するために主に使用され、実行層EVMにコンセンサス層のビーコンチェーンブロックルート（親ブロックの要約情報など）を配置し、イーサリアムメインネットのEVM層にイーサリアムのコンセンサス状態を伝達することを可能にします。これにより、第三者による情報・データの伝達に依存せず、外部のオラクルがこれらのデータを提供する必要がなくなり、潜在的な障害や操作のリスクを排除し、イーサリアムネットワークの相互運用性と安定性を向上させます。
EIP-4788は本質的にプロトコルレベルのオラクルを導入し、イーサリアムのコンセンサス状態をイーサリアムメインネットに伝達します。これにより、イーサリアムメインネットにデプロイされたスマートコントラクトおよびプロトコルは、イーサリアムコンセンサス状態に関する情報を得るために信頼できるオラクルソリューションを必要としなくなります。
この変化は、LidoやRocket Poolなどの流動性ステーキングプロトコル、Eigenlayerの再ステーキングソリューション、およびクロスチェーンブリッジにとって特に有利です。これらはイーサリアムメインネットにデプロイされたスマートコントラクトであり、コンセンサス層のバリデータ残高や状態などの重要なデータに直接アクセスでき、再ステーキングにおける信頼前提を減らし、セキュリティと運用効率を高めることができます。
EIP-1153の提案は、契約実行中のデータストレージコストの削減とブロックスペースの最適化に焦点を当てており、トランザクションをよりコスト効率的かつ効率的にします。
今回のキャンクンアップグレードは、主にLayer2ネットワークのデータオンチェーンコストの削減、実行層EVMパフォーマンスの改善、イーサリアムステーキング体験の最適化などを目的としています。
キャンクン・アップグレードのスケジュールについて
当初のイーサリアムACDE会議で提示されたロードマップによれば、キャンクンアップグレードのテストはGoerli、Holesky、Sepoliaなどのテストネットの順序で行われます。
1月24日のイーサリアム公式ブログによるキャンクンアップグレードの進捗状況によると、キャンクンアップグレードは1月17日にイーサリアムGoerliテストネットでアクティベートされました。そして1月30日と2月7日に、それぞれSepoliaテストネットおよびHoleskyテストネットのアップグレードが予定されています。
Dencunアップグレードがこの3つのテストネットで全て完了した後、次にイーサリアムメインネット上でアクティベートされ、そのアクティベート時期は2月末と予想されています。
ただし、1月18日に開催された最新のACDEイーサリアムコア開発者電話会議で、Dencun Layer2アップグレードに対する開発者の自信について尋ねられた際、
Optimism L2ネットワークの開発者で「Protolambda」というニックネームの人物は、Optimismチームは数週間以内にGoerli上でテストを開始することを目指していると述べました。OptimismチームはDencunをサポートできる見込みですが、Blobトランザクションのインフラおよびツールの準備状況について懸念しており、またLayer1のイーサリアムメインネットにも多くのインフラ更新が必要だと指摘しています。
キャンクン・アップグレードは開発者やユーザーにどのように影響するか？
今回のキャンクン・アップグレードでは、EIP-4844やEIP-1153などの提案を実施することで、ネットワークトランザクションのスループット、データストレージ、ブロックスペースを最適化し、イーサリアムのトランザクション費用を削減し、処理速度を向上させ、開発者とユーザーにシームレスなエクスペリエンスを提供します。また、イーサリアムチェーン上のエコシステムアプリケーションに新たなマイルストーンを開きます。
さらに、Blobの概念の導入は、イーサリアムのDanksharding分片計画の進行を促進します。Proto-dankshardingにより、イーサリアムのスループットは100倍以上増加し、Layer2トランザクションコストは0.001ドル未満になると予想されています。Rollup系Layer2ネットワークのGas手数料も1/1000に削減されます。
では、キャンクン・アップグレードは開発者、ユーザー、そして広範なイーサリアムエコシステムにどのように影響を与えるのでしょうか？
ユーザーにとっては、キャンクン・アップグレードによりBlobを導入し、オフチェーンデータの保存と取得が可能になり、Layer2ネットワークのデータオンチェーンコストが削減され、ユーザーはLayer2ネットワークの低Gas手数料での取引や、より多くのオンチェーンユースケースを享受できます。低Gas手数料と高スループットにより、ゲームやデリバティブ商品など、高頻度取引を必要とするユースケースが生まれやすくなり、多様なユースケースが促進されます。
また、コミュニティの現行計画によれば、イーサリアムはすぐにDankshardingの分片方式を試みる予定です。この方式が順調に進めば、Layer2などのRollup技術と組み合わせることで、イーサリアムのTPSは劇的に向上し、新たな物語が展開されます。
開発者にとっては、EIP-4844により、より柔軟で革新的かつ多様なイーサリアムアプリケーションの開発が可能になります。
開発者はproto-dankshardingを利用してオンチェーンデータの保存と取得ができ、より多くのLayer2ソリューションやアプリケーションシーンをサポートできます。また、将来の完全なdankshardingに備えることができ、より多くのフラグメントリソースや機能を利用できます。
EIP-6780やEIP-5656などの提案による改善により、開発者はより効率的でコストの低いスマートコントラクトのデプロイおよび開発プラットフォームを得られ、インフラのパフォーマンス改善よりも製品開発に集中できるようになります。
Rollup系ネットワークのパフォーマンス最適化により、開発者が高頻度かつ複雑なトランザクションを扱うことが現実的になり、スマートコントラクトやDeFiアプリケーションにさらに複雑な機能を統合できるようになります。
イーサリアムエコシステムにとって、まずキャンクン・アップグレードはLayer2ネットワークのパフォーマンスを最適化し、オンチェーンアプリケーションの繁栄を促進し、エコシステムの爆発的成長を牽引します。また、データストレージおよびデータ可用性の最適化はDAおよび分散型ストレージなどのアプリケーションの発展を推進し、ステーキング体験の改善はLSDおよびLSDfiアプリケーションの発展に貢献します。
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