イーサリアム Dencun アップグレードと潜在的な機会
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イーサリアム Dencun アップグレードと潜在的な機会
本稿では、Dencunアップグレードの技術的詳細について、わかりやすい言葉で説明します。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察著者：Biteye コアコントリビューター Fishery Isla
編集：Biteye コアコントリビューター Crush
コミュニティ：@BiteyeCN
*全 文 約 4500 字、読み終えるまでに約 5 分かかります
イーサリアムネットワークのアップグレード「Dencun」のテストネット版は2024年1月17日にGoerliテストネットに導入され、1月30日にはSepoliaテストネットへの展開も成功しました。Dencunアップグレードが現実味を帯びてきました。
2月7日のHoleskyテストネットのアップグレードを経て、ついにメインネットへのアップグレードが行われます。現在、カンクン（KCC）アップグレードのメインネット実施日は正式に3月13日に決定されています。
イーサリアムのアップグレードごとに、関連するテーマでの相場の動きがほぼ毎回見られます。前回の上海アップグレードは2023年4月12日で、POS関連プロジェクトが市場から注目されました。
過去の経験則からすれば、今回のDencunアップグレードにも事前のポジショニングのチャンスがあると考えられます。
ただし、Dencunアップグレードに関わる技術的側面はやや難解であり、「イーサリアムがPoWからPoSへ移行した」という一言で表せる上海アップグレードとは異なり、投資のポイントを掴みにくいのが現状です。
そこで本稿では、Dencunアップグレードの技術的詳細を分かりやすく説明し、読者の皆様が今回のアップグレードとデータ可用性（DA）、Layer2などの分野との関係を整理できるよう支援します。
01 EIP 4844
EIP-4844は、今回のDencunアップグレードにおける最も重要な提案であり、イーサリアムが非中央集権的な方法でスケーリングを進める上で、確実かつ重要な一歩を示しています。
簡単に言えば、現在のイーサリアムL2は、L2上で発生した取引データをイーサリアムメインチェーンのcalldataに提出しており、これによりノードがL2のブロック生成の正当性を検証できます。
しかし、この方式には問題があります。取引データは可能な限り圧縮されていますが、膨大なL2取引量に加え、イーサリアムメインチェーンの高コストなストレージ費用が重なり、L2ノードおよびユーザーにとっては依然として大きな負担となります。価格要因だけでも、多くのユーザーがL2からサイドチェーンへと流出してしまう可能性があります。
EIP-4844は、より安価な新しいストレージ領域であるBLOB（Binary Large Object、バイナリーラージオブジェクト）を設け、従来calldataに保存されていた取引データを、「BLOB-Carrying Transaction」という新しいタイプのトランザクションで置き換えることで、イーサリアムエコシステム内のL2のGasコスト削減を可能にします。
BLOBストレージが安い理由
安くするには代償が必要です。BLOBデータは同程度のサイズの通常のイーサリアムCalldataよりもコストが低い理由は、イーサリアムの実行レイヤー（EL、EVM）がBLOBデータ自体にアクセスできないためです。
その代わり、ELはBLOBデータの参照情報にのみアクセスでき、BLOB自体のデータはイーサリアムのコンセンサスレイヤー（CL、別名ビーコンノード）によってのみダウンロード・保存されます。このため、メモリや計算リソースの消費量は通常のイーサリアムCalldataよりも大幅に少なくて済みます。
さらに、BLOBには一定期間（通常約18日間）しか保存されず、イーサリアムの台帳のように無限に膨張しないという特徴もあります。
BLOBのストレージ有効期限
ブロックチェーンの永続的な台帳とは対照的に、BLOBは一時的なストレージであり、その有効期間は4096エポック（約18日）です。
有効期限が過ぎると、ほとんどのコンセンサスクライアントはBLOB内の特定データを取得できなくなります。しかし、それ以前の存在証拠はKZGコミットメントの形でメインネット上に残り、イーサリアムメインチェーン上に永久に保存されます。
なぜ18日なのか？これはストレージコストと有効性のバランスを取った妥協案です。
まず、今回のアップグレードの最も直接的な恩恵を受けるOptimistic Rollups（例：Arbitrum、Optimism）を考慮する必要があります。Optimistic Rollupsでは、不正を検出する「詐欺証明（Fraud Proof）」の期間が7日間と定められています。
そして、BLOBに保存される取引データこそが、Optimistic Rollupsの挑戦時に必要となる資料なのです。
したがって、BLOBの有効期限は、Optimistic Rollupsの詐欺証明がアクセスできるように確保しなければなりません。簡便さのために、イーサリアムコミュニティは2の12乗（4096エポック、1エポックは約6.4分）を選択しました。
BLOB-Carrying Transaction と BLOB
両者の関係を理解することは、BLOBがデータ可用性（DA）において果たす役割を理解するために重要です。
前者はEIP-4844提案全体を指し、一種の新規トランザクションであり、後者はL2向けの一時的な取引データ保管領域と理解できます。
両者の関係は、前者の大部分のデータ（L2取引データ）が後者に保存され、残りのデータ（BLOBのコミットメント）はメインチェーンのcalldataに保存されることです。つまり、コミットメントはEVMが読み取れるのです。
コミットメントを、BLOB内のすべての取引データをMerkle木に構築し、そのルート（Merkle Root）であるコミットメントのみがコントラクトからアクセス可能だと想像してください。
こうすることで、EVMはBLOBの具体的な内容を知らなくても、コミットメントを介して取引データの真正性を検証できるという巧妙な仕組みが実現します。
02 BLOB と Layer2 の関係
Rollup技術は、取引データをイーサリアムメインチェーンにアップロードすることでデータ可用性（DA）を実現していますが、これはL1のスマートコントラクトがこれらのデータを直接読み取ったり検証したりするためではありません。
L1に取引データをアップロードする目的は、すべての参加者がそのデータを確認できるようにすることにあります。
Dencunアップグレード以前は、前述のようにOp-rollupは取引データをCalldataとしてイーサリアムに公開していました。そのため、誰もがこの取引情報を使用して状態を再現し、L2ネットワークの正確性を検証できたのです。
明らかに、Rollupの取引データには「安価＋公開透明」が求められますが、CalldataはL2専用の取引データ保管場所としては適していません。一方、BLOB-Carrying TransactionはまさにRollupのために設計されたものです。
ここまで読んで、読者のなかには「この取引データって本当にそんなに重要なの？」という疑問を持つ方もいるかもしれません。
実は、取引データが実際に使われるのは非常に限定的なケースに限られます：
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Optimistic Rollupの場合、信頼仮定に基づいており、不正行為が発生する可能性があります。このとき、Rollupがアップロードした取引記録が活用され、ユーザーはこれをもとに取引チャレンジ（Fraud proof）を発動できます。
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ZK Rollupの場合、ゼロ知識証明によって状態更新の正当性が既に保証されています。データのアップロードは、ユーザー自身が完全な状態を再計算できるようにするためであり、L2ノードが正常に機能しない場合に「脱出ハッチ機構（Escape Hatch）」を有効化する際に必要になります（完全なL2状態ツリーが必要、詳細は後述）。
つまり、取引データがスマートコントラクトで実際に使用される場面は非常に限られています。Optimistic Rollupの取引チャレンジにおいてさえ、必要なのは「その取引データが存在していたこと」の証拠（状態）を提出することだけであり、取引詳細そのものを事前にメインチェーンに保存しておく必要はありません。
したがって、取引データをBLOB要素内に置いても、コントラクトは直接アクセスできませんが、メインチェーンのコントラクトはそのBLOBのコミットメントを保存できます。
将来、チャレンジメカニズムが特定の取引を必要とする場合、その取引データを提供し、コミットメントと一致することを示せば、コントラクトはそれを認め、チャレンジメカニズムにデータを提供できます。
これにより、取引データの公開透明性を活かしつつ、すべてのデータを事前にコントラクトに登録する巨大なGasコストを回避できます。
コミットメントのみを記録することで、取引データの検証可能性を確保しつつ、コストを大きく最適化できます。これはRollup技術による取引データアップロードの巧妙かつ効率的な解決策です。
なお、Dencunの実際の実装では、CelestiaのようなMerkle木方式ではなく、巧妙なKZG（Kate-Zaverucha-Goldberg、多項式コミットメント）アルゴリズムが採用されています。
Merkle木の証明と比較して、KZG証明の生成プロセスは複雑ですが、検証時のデータサイズが小さく、手順もシンプルです。欠点としては、信頼できるセットアップ（ceremony.ethereum.orgは既に終了）が必要であること、および量子耐性がないことが挙げられます（DencunではVersion Hash方式を採用しており、必要に応じて他の検証方法に切り替え可能）。
現在注目されているDAプロジェクトCelestiaは、Merkle木の変種を採用しており、KZGと比べて一定程度ノードの誠実性に依存しますが、ノード間の計算リソース要件を下げ、ネットワークの非中央集権性を維持する助けとなっています。
03 Dencun の機会
EIP-4844はL2のコスト削減と効率化を図りますが、同時に新たなセキュリティリスクも引き起こし、それが新たな機会を生み出します。
その理由を理解するには、前述の「脱出ハッチ機構」または「強制出金メカニズム」に戻る必要があります。
L2ノードが機能停止した場合、このメカニズムによりユーザーの資金を安全にメインチェーンに戻すことができます。このメカニズムを有効化する前提は、ユーザーがL2の完全な状態ツリーを取得できることです。
通常、ユーザーはL2のフルノードからデータを要求し、Merkle Proofを生成してメインチェーンのコントラクトに提出することで、出金の正当性を証明できます。
しかし、ユーザーが脱出ハッチ機構を起動しようとするのは、まさにL2ノードが悪意を持って行動している場合です。ノードが不正を働いているなら、当然ながら必要なデータを提供してくれるとは限りません。
これがVitalikがしばしば言及する「データ抑留攻撃（Data Withholding Attack）」です。
EIP-4844以前は、メインチェーンにL2の記録が永続的に保存されていました。L2ノードが完全なオフチェーン状態を提供できない場合でも、ユーザーは自分でフルノードを展開できます。
このフルノードは、イーサリアムメインチェーン上でL2のソータが公開したすべての履歴データを取得し、必要なMerkle証明を構築できます。その証明をメインチェーンのコントラクトに提出することで、L2資産を安全に引き出すことができます。
しかし、EIP-4844以降、L2データはイーサリアムフルノードのBLOB内にのみ保存され、18日前の履歴データは自動的に削除されます。
したがって、前述の方法（メインチェーンの同期を通じて完全な状態ツリーを取得）は不可能になります。L2の完全な状態ツリーを取得するには、18日後に本来削除されるはずのBLOB全データを保持している善意の第三者ノード、あるいは稀少なL2ネイティブノードに頼るしかありません。
つまり、EIP-4844導入後、ユーザーが完全に信頼できる方法でL2の完全な状態ツリーを取得するのは極めて困難になります。
ユーザーが安定的にL2の状態ツリーを取得できないということは、極端な条件下で強制出金操作が行えないことを意味します。したがって、EIP-4844は一定程度、L2のセキュリティ上の弱点／欠陥を生んでいます。
このセキュリティのギャップを埋めるには、正の経済循環を持ち、信頼不要なストレージソリューションが必要です。ここで言うストレージとは、イーサリアム内のデータを「信頼不要」な方法で保持することを指し、過去のストレージ分野とは少し異なります。
Ethstorageはこの「信頼不要」という課題を解決でき、イーサリアム財団から2回の助成を受けました。
この概念はまさにDencunアップグレードに伴うギャップを補完する分野であり、非常に注目すべき存在です。
まず、Ethstorageの最も直接的な意義は、完全に非中央集権的な方法でDA BLOBの利用可能期間を延長し、EIP-4844後のL2の最大のセキュリティ短所を補える点にあります。
さらに、既存の多くのL2ソリューションは主にイーサリアムの計算能力（TPS向上）の拡張に焦点を当てています。しかし、NFTやDeFiなどのdAppの普及により、イーサリアムメインチェーン上で大量のデータを安全に保存する需要が急増しています。
例えば、オンチェーンNFTのストレージ需要は顕著です。ユーザーはNFTコントラクトのトークンだけでなく、オンチェーンの画像も所有したいのです。Ethstorageは、このような画像をサードパーティに保存することで生じる追加の信頼問題を解決できます。
最後に、Ethstorageは分散型dAppのフロントエンドのニーズも解決できます。現在のソリューションは主に中央集権サーバー（DNS付き）によるホスティングに依存しており、この構成は検閲やDNSハイジャック、サイトのハッキング、サーバークラッシュなどの影響を受けやすくなります。Tornado Cash事件などがその証左です。
現在、Ethstorageは初期テストネット段階にありますが、この分野の将来性に期待するユーザーはぜひ体験してみてください。
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