Vitalikの最新長文：イーサリアム進化論続編、L2の4つの重要な改善ポイント

2024.03.29

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Vitalikの最新長文：イーサリアム進化論続編、L2の4つの重要な改善ポイント

イーサリアムのスケーリングはもはや「ゼロから一」の問題ではなく、「一から多」の問題だ。

2024.03.29 - 02:32:16

以太坊

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イーサリアムのスケーリングはもはや「ゼロから一」の問題ではなく、「一から多」の問題だ。

執筆：Vitalik Buterin

翻訳：jk、Odaily 星球日報

3月13日、Dencunハードフォークがアクティベートされ、Ethereumが長年待ち望んでいた機能の一つであるproto-danksharding（別名EIP-4844、別名blobs）が実現可能となった。当初、このフォークによりrollupの取引手数料は100倍以上も低下した。なぜなら、blobsは事実上無料だったからだ。ここ数日のうちに、Blobscriptionsプロトコルがこれらのリソースを利用し始めたことで、blobsの使用量が急増し、それに伴って手数料市場も活性化した。つまり、blobsはもはや無料ではないが、calldataに比べれば依然としてはるかに安価なのである。

左図：Blobscriptionsのおかげで、ついにblobの使用量が1ブロックあたり3という目標値に到達した。右図：それに伴い、blob手数料が「価格発見モード」に入った。

出典：https://dune.com/0xRob/blobs

このマイルストーンは、Ethereumの長期ロードマップにおける重要な転換点を示している。すなわち、blobsの登場によって、Ethereumのスケーリングはもはや「ゼロから一へ」の問題ではなく、「一から多へ」の問題になったということだ。ここから先の重要なスケーリング作業——blobの数量を増やすこと、あるいはrollupが各blobをより効率的に活用できるようにすること——は引き続き行われるが、それはより段階的なものになる。Ethereumのエコシステム全体の運営方法に根本的な変化をもたらすようなスケーリングの進展は、次第に過去のものになりつつある。さらに、注目の的は徐々に、PoSやスケーリングといったL1の課題から、アプリケーション層に近い問題へと移行しつつあり、今後もその傾向は続くだろう。本稿では次の問いに焦点を当てる：Ethereumはこれからどこへ向かうのか？

Ethereumのスケーリングの未来

ここ数年で、Ethereumは徐々にL2中心のエコシステムへと変貌してきた。主要なアプリケーションはL1からL2へと移行し、支払いもデフォルトでL2ベースになり、ウォレットも新しいマルチL2環境に対応する形でユーザー体験を構築し始めている。

初めから、Rollup中心のロードマップの鍵となる要素の一つが、独立したデータ可用性領域の概念だった。これは、EVMがアクセスできないブロック内の特別な領域であり、rollupなどのレイヤー2プロジェクトがデータを保存するために利用できる。このデータ領域はEVMから隔離されているため、ブロックとは別にブロードキャストでき、個別に検証も可能である。最終的には、データ可用性サンプリング（DAS）と呼ばれる技術によって、各ノードがランダムにいくつかの小さなサンプルをチェックすることで、データ全体の正規公開を検証できるようになる。それが実現すれば、blob領域は大幅に拡張可能となり、最終的な目標は1スロットあたり16MB（約1.33MB/秒）である。

データ可用性サンプリング：各ノードはごく一部のデータをダウンロードするだけで、全体のデータ可用性を検証できる

EIP-4844（＝blobs）は、我々にデータ可用性サンプリングを直接提供するものではない。しかし、そこからDASを導入し、裏側でblobの数を増やすための基本的な枠組みを確立した。そしてこれらすべては、ユーザーまたはアプリケーションの追加対応なしに進行可能である。実際、必要な唯一の「ハードフォーク」とは、単なるパラメータ変更に過ぎない。

ここからさらに発展させる必要があるのは以下の二つの方向である：

段階的にblob容量を増やし、最終的にデータ可用性サンプリングを完全に実装して、1スロットあたり16MBのデータ空間を提供する；
持っているデータ空間をより有効に活用できるように、L2を改善する。

DASを現実に

次の段階としては、PeerDASと呼ばれる簡易版DASが考えられる。PeerDASでは、各ノードが全blobデータの一定割合（例えば1/8）を保持し、P2Pネットワーク内で多数のピアと接続を維持する。特定のデータ断片をサンプリングする必要があるとき、ノードはそのデータ保管を担当すると知られているピアの一人に問い合わせる。

各ノードが全データの1/8をダウンロード・保存する必要がある場合、理論的にはPeerDASによってblobの規模を8倍に拡大できる（ただし、消去符号化による冗長性のために2倍の損失があり、実際には4倍程度）。PeerDASは時間とともに段階導入が可能である。たとえば、ステーキングの専門家は完全なblobを引き続きダウンロードする一方、個人のバリデータは1/8のデータだけをダウンロードするというフェーズを設けることができる。

さらに、EIP-7623（あるいは2次元料金モデルのような代替案）を用いて、実行ブロックの最大サイズ（つまり「通常取引」を含むブロック）に対してより厳格な制限を設けることもできる。これにより、blobの上限とL1のgasリミットを同時に増やすことがより安全になる。長期的には、より複雑な2次元DASプロトコルによって、blob空間をさらに大きく拡張できる。

L2のパフォーマンス向上

現在、レイヤー2（L2）プロトコルは以下の4つの重要な面で改善の余地がある。

1. データ圧縮によりバイトをより効率的に使う

私のデータ圧縮に関する概要図はこちらで確認できる。

素朴に言えば、1件の取引は約180バイトのデータを消費する。しかし、複数段階の圧縮技術を適用することで、これを大幅に削減できる。最適化された圧縮を使えば、最終的に1取引あたり25バイト未満まで削減できる可能性がある。

2. L1のオプティミスティックデータ技術を特殊ケースでのみ使ってL2のセキュリティを確保する

Plasmaは、通常時はデータをL2に留めつつ、特定のアプリケーションに対してRollupと同等の安全性を提供できる技術群である。EVMに関しては、Plasmaはすべてのトークンを保護できるわけではない。しかし、Plasmaに着想を得た構成であれば、大多数のトークンを保護できる。また、Plasmaよりもはるかにシンプルな設計でも、今日のvalidiumsを大幅に改善できる。すべてのデータをオンチェーンにする必要がないL2は、このような技術を探求すべきである。

3. 実行に関連する制限の継続的改善

Dencunハードフォークのアクティベーションにより、新しく導入されたblobsを利用するrollupのコストは100倍も低下した。これにより、Base rollupの利用は即座に急増した：

その結果、Baseは内部のgasリミットに達し、予期せぬ手数料の高騰を招いた。これは、Ethereumのデータ空間だけでなく、rollup内部のスケーリングも必要であるという認識を広げるきっかけとなった。

その一環として並列化がある。rollupはEIP-648に類似した仕組みを実装できる。しかし同様に重要なのは、ストレージおよびストレージと計算の相互作用である。これはrollupにとって重要な工学的課題である。

4. セキュリティの継続的改善

我々は、rollupが本当にコードによって守られる世界にはまだ遠く及ばない。実際、l2beatによると、完全にEVM互換で、私が言うところの「第一段階」にまで達しているのは5つ中1つ、Arbitrumだけである。

これは真剣に取り組むべき問題である。複雑なオプティミスティックあるいはSNARKベースのEVM検証器のコードに十分な信頼を寄せることはまだ難しいが、少なくとも半分の道までは進めることができる。つまり、高い閾値（例：8中6承認、Arbitrumは12中9承認を実施）でなければコードの振る舞いを変更できないようなセキュリティ委員会を設けることは可能である。

エコシステムの基準はより厳格になるべきだ。これまで我々は、「分散化への道上にある」と主張するあらゆるプロジェクトに寛容であり、受け入れてきた。だが今年末までには、基準を引き上げるべきだと私は考える。少なくとも第一段階に到達したプロジェクトのみを真正なrollupと見なすべきである。

その後、慎重に第二段階へと進むことができる。すなわち、rollupが本当にコードによって支えられ、セキュリティ委員会が介入できるのは「コードが明らかに矛盾している場合」（例：互換性のない2つの状態ルートを受け入れたり、異なる実装が異なる答えを出すなど）に限られる世界である。そのための安全な道の一つが、複数の証明者を用いるアプローチである。

これがEthereumの発展に意味するもの

2022年夏のETHCCで、私はEthereumの開発がS字曲線にあることを説明する講演を行った。すなわち、非常に急速な変化期に入り、その後L1が安定し、開発の重点がユーザーおよびアプリケーション層に再びシフトするにつれて、開発スピードは再び鈍化するという流れである。

今日、私は我々が明確にこのS字曲線の右肩下がりの部分にいると断言する。2週間前までに、Ethereumブロックチェーンに対する2つの最大の変革——ステークドプルーフへの移行とblobsへの再構築——は完了した。これからの変化も重要ではある（例：Verkleツリー、単一スロットでのファイナリティ、プロトコル内でのアカウント抽象化など）が、それらはPoSやシャーディングほど劇的なものではない。2022年、Ethereumは飛行中にエンジンを交換する飛行機のようだった。2023年には翼を交換した。Verkleツリーへの移行は残された最後の本当に重要な変革である（すでにテストネットはある）が、他のものはせいぜい尾翼の交換にすぎない。

EIP-4844の目的は、rollupに長期的な安定性を提供するための一回限りの大規模変更を行うことだった。現在blobsが導入されたことで、将来的に16MBのblobsを持つ完全なdankshardingへのアップグレードや、暗号技術を64ビットGoldilocksフィールド上のSTARKに切り替えることさえ、rollupやユーザーのさらなる行動を必要とせずに行えるようになった。また、これは重要な先例を確立した：Ethereumの開発は長期にわたって公表されたロードマップに沿って遂行されており、「新たなEthereum」を前提としたアプリケーション（L2を含む）は長期的に安定した環境を得たのである。

アプリケーションおよびユーザーにとっての意味

Ethereumの最初の10年は、很大程度で訓練期間であった。目的はEthereumのL1を立ち上げることで、アプリケーションは主に少数の熱心なコミュニティ内で展開されていた。多くの人々は、過去10年にわたって大規模なアプリケーションが生まれなかったことをもって、暗号資産は無用だと主張してきた。私はこの見解に常に反論してきた。金融投機以外のほぼすべての暗号応用は低手数料に依存しているため、高手数料の状況では金融投機ばかりが目立つのは当然のことである。

しかし今やblobsの登場により、長年我々を阻んできたこの重要な制約が崩れ始めている。手数料はついに大きく低下した。7年前に私が「金銭のインターネットでは取引あたり5セントを超えてはならない」と述べた声明が、ようやく現実のものとなった。まだ完全に安心できる段階ではない：利用が急増すれば再び手数料が上がることもあり得るし、今後数年間でblobsのスケーリング（およびrollup自体のスケーリング）を続ける必要がある。しかし、トンネルの出口の光——いや、暗黒の森の光——が見え始めたのである。

開発者にとっての意味は単純だ：もう言い訳はできない。数年前まで、我々は低水準の基準を自分たちで設定していた。つまり、大規模に使えるとは到底言えないアプリケーションでも、プロトタイプとして動けばよく、ある程度の分散化ができていればよかったのだ。しかし今日、我々は必要なツールをすべて、実際には今後得られるであろう大部分のツールを既に手にしている。サイファーパンク的でありながらユーザーフレンドリーなアプリケーションを構築できるのだ。だからこそ、実際にそれを成し遂げるべきなのである。

多くの人々がこの挑戦に応えようとしている。Daimoウォレットは明確に「Ethereum上のVenmo」として自分を位置づけ、Venmoの使いやすさとEthereumの分散化を融合させようとしている。分散型ソーシャル分野では、Farcasterが真の分散化（たとえば、独自の代替クライアントを構築する方法に関するガイドを見てみよう）と優れたユーザーエクスペリエンスをうまく統合している。以前の「ソーシャル・フィナンス」ブームとは異なり、平均的なFarcasterユーザーはギャンブル目的ではない。これは暗号アプリケーションが本当に持続可能であるかどうかの重要な試練をクリアしている。

この投稿は主要なFarcasterクライアントWarpcastを通じて送信されたもので、このスクリーンショットは代替のFarcaster+LensクライアントFireflyからのものである。

こうした成功事例を土台として、アイデンティティ、評判、ガバナンスなど他のアプリケーション分野へと拡大していく必要がある。

今日構築または維持されるアプリケーションは、2020年代のEthereumをモデルとするべき

Ethereumエコシステムには、依然として「2010年代のEthereum」的なワークフローに基づいて動作する大量のアプリケーションが存在する。ほとんどのENS活動はまだL1上で行われている。ほとんどのトークン発行もL1上で行われており、L2上で橋渡しされたトークンの利用可能性を確保するといった配慮はほとんどされていない（例：ZELENSKYY memecoinのファンが、ウクライナへの寄付継続を称賛しつつも、L1の手数料が高すぎて利用が難しいと不満を述べている）。スケーラビリティ以外にも、プライバシー保護の面で遅れている。POAPはすべてチェーン上に公開されており、ある用途では適切かもしれないが、他の用途では非常に不適切である。多くのDAOやGitcoin Grantsは依然として完全に透明なオンチェーン投票を採用しており、賄賂（特に事後エアドロを含む）に対して極めて脆弱であり、これが貢献パターンを歪める原因となっていることがわかっている。ZK-SNARKsはすでに何年も前から存在しているが、多くのアプリケーションはまだ適切に使い始めてさえいない。

これらは膨大な既存ユーザーを抱えるチームであり、彼らが最新の技術波に同時には追随できていないことを責めはしない。しかし、すぐにこうしたアップグレードは必要になる。以下は、「根本的に2010年代のEthereumワークフロー」を持つものと、「根本的に2020年代のEthereumワークフロー」を持つものの主な違いである：

基本的に、Ethereumはもはや単なる金融エコシステムではない。それは「中央集権的技術」の大部分の領域に対するフルスタックの代替品であり、中央集権的技術では実現できない機能（たとえばガバナンス関連のアプリケーションなど）さえ提供している。我々は、このより広範なエコシステムを念頭に置いて構築しなければならない。