Vitalik新記事：L1の大幅な拡張には依然として価値があり、アプリケーション開発をより簡単かつ安全にする

2025.02.20

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Vitalik新記事：L1の大幅な拡張には依然として価値があり、アプリケーション開発をより簡単かつ安全にする

本稿の目的は、より多くのアプリケーションを長期的にL1上で実行すべきかどうかにかかわらず、L1を約10倍にスケーリングすることが極めて重要であることを論証することである。

2025.02.20 - 06:40:20

Vitalik

Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察

著者：Vitalik Buterin

翻訳：Daisy、MarsBit

イーサリアムロードマップにおける重要な短期的な議論の一つは、L1のgasリミットをどれだけ引き上げるべきかという点です。最近、L1のgasリミットは3000万から3600万に引き上げられ、ネットワーク容量が20％拡大しました。多くの人々は、近い将来さらに大幅な増加を支持しています。こうした拡張が可能となっているのは、イーサリアムクライアントの効率改善、EIP-4444による履歴データ保存要件の削減（ロードマップ参照）、そして将来のステートレスクライアント技術など、最近および今後予定されている技術的進歩のおかげです。

しかし、このような措置を取る前に、我々は重要な問いを考える必要があります。つまり、rollupを中心とした開発路線において、長期的にL1のgasリミットを引き上げることは正しい選択なのでしょうか？　gasリミットは引き上げるのは容易ですが、引き下げるのは非常に困難です。たとえ将来的に引き下げたとしても、その去中心化への影響は永続的である可能性があります。もしL1の過剰利用により中心化リスクが生じても、それが十分な利益をもたらすとは限らないのであれば、これは望ましくない結果となります。

本稿では、大多数のユーザーとアプリケーションがL2上で動作している世界であっても、L1を大幅に拡張することは価値があると主張します。なぜなら、これによりアプリケーション開発のパターンがよりシンプルで安全になるためです。

本稿は、より多くのアプリケーションが長期的にL1上で動作すべきかどうかを主張するものではありません。むしろ、この議論の結果がどうであれ、L1を約10倍にスケーリングすることは長期的に大きな価値を持つと主張することが目的です。

検閲耐性

目標は検閲に抵抗すること

火星財経注：画像中のテキストは小説『1984』からの引用「戦争は平和、自由は奴隷制、無知は力」

ブロックチェーンのコアバリューの一つは検閲耐性です。有効なトランザクションであり、市場相場のgas料金を支払える限り、そのトランザクションは確実かつ迅速にブロックチェーンに取り込まれるべきです。

場合によっては、極めて短い時間スケールでの検閲耐性が必要です。例えば、DeFiプロトコルでポジションを保有しているユーザーの場合、市場価格が急速に変動すれば、トランザクションのブロック採用がわずか5分遅れるだけでも、ポジションが強制清算される可能性があります。

L1のステーカー（staker）セットは高度に分散しており、長期的なトランザクションの検閲は極めて困難です。通常、せいぜい数ブロック（slots）の間だけ遅延させられる程度です。現在、ブロック構築プロセス（block building）が高度に集中・外部委託されていても、トランザクションが確実にチェーン上に取り込まれるようにするために、イーサリアムの検閲耐性をさらに強化する提案もあります。

一方、L2は比較的集中したブロックプロデューサー（block producers）または中央集権的なシーケンサー（sequencer）に依存しており、これらの主体は特定ユーザーのトランザクションを簡単に検閲できます。一部のL2（例：OptimismおよびArbitrum、公式ドキュメント参照）は、ユーザーが直接L1を通じてトランザクションを提出できるフォースインクルージョン機構（force-inclusion mechanism）を提供しています。しかし、このメカニズムの実用性は以下の2つの要因に大きく依存します：

1.L1のトランザクション手数料が十分に低く、ユーザーが直接L1に提出するコストを負担できること；

2.L1が十分なブロックスペースを持ち、L2が大規模にユーザーのトランザクションを検閲しても、L1がそれらを迂回して直接提出されたトランザクションを収容できる状態であること。

したがって、L1の容量を拡大することは、手数料を低下させるだけでなく、L2ユーザーが検閲に遭った際の対応力を高め、ブロックチェーンの核となる価値――検閲耐性――を維持することにつながります。

基本的な数学的仮定

フォースインクルージョン機構の実使用コストを推定するために、いくつかの計算を行います。まず、他の箇所でも繰り返し使用する前提条件を以下に示します：

1.現在、L1 → L2の入金トランザクションの費用は、約12万L1 gasです。例：Optimismのケース。

2.極めて簡素なL1操作、例えば特定のストレージスロットの値を変更する場合のコストは7500 L1 gas（冷SSTORE＋アドレスのcalldataコスト＋若干の計算コスト）。

3.ETH価格は2500米ドル。

4.gas価格は15 gwei。これは長期平均として妥当な近似値です。

5.需要の価格弾力性は1に近い（つまり、gasリミットが2倍になると価格は半分になる）。これは過去のデータ分析である程度裏付けられていますが、実際には弾力性が両方向に異なる可能性があることに注意が必要です。

6.攻撃への対応コストを1米ドル未満に抑えたい。「通常」の操作のコストは1トランザクションあたり0.05米ドルを超えないようにする。中間的な異常操作（例：キー変更）は0.25米ドル未満とする。これは明らかに直感的な価値判断です。

これらの前提に基づき、現在の検閲回避コストは次の通りです： 120000 * 15 * 10**-9 * 2500 = 4.5米ドル

これを目標以下に抑えるには、L1を4.5倍拡張する必要がある（ただし、これは非常に粗い見積もりであり、価格弾力性の推定自体が難しく、絶対的な使用量の予測も困難であることに留意する必要がある）。

L2間での資産移転が必要な場合

ユーザーは頻繁に資産をあるL2から別のL2へ移動する必要があります。一般的で取引量の多い資産については、意図プロトコル（例：ERC-7683）を使用するのが最も実用的です。実際には、少数のマーケットメーカーのみが直接L2間で資産を移動する必要があり、他のユーザーはメーカーと取引するだけです。しかし、取引量の少ない資産やNFTについてはこの方法は非現実的であり、個人ユーザーはL1を介してトランザクションを送信することで、これらの資産をあるL2から別のL2へ移動する必要があります。

現在、あるL2から出金するコストは約25万L1 gas、入金コストは12万L1 gasです。理論的には、このプロセスはかなり最適化可能です。例えば、InkからArbitrumへNFTを移動する場合、NFTの基盤となる所有権をInkのブリッジからArbitrumのブリッジへL1上で転送する必要があります。これはストレージ操作であり、コストは約5000 gasです。その他は呼び出しと証明であり、適切なロジックがあればコストを非常に低く抑えられます。合計コストを7500 gasと仮定します。

これら2つのケースの手数料を計算します。

現状：370000 * 15 * 10**-9 * 2500 = 13.87米ドル

理想設計：7500 * 15 * 10**-9 * 2500 = 0.28米ドル

理想の目標は0.05米ドルであるため、これにはL1を約5.5倍拡張する必要がある。

あるいは、容量ベースでより直接的に分析することもできます。各ユーザーが平均して毎月1回、L2間でNFT（または希少ERC20）を移動すると仮定します。イーサリアムの月間総gas容量は： 18,000,000×(12×30×86,400) = 3.88兆gas。これにより、5.18億回の同様の移動が可能になります。したがって、イーサリアムが全世界のユーザー（仮にFacebookの31億ユーザーと仮定）をカバーしたい場合、単一のL1用途に限定しても容量を約6倍に拡張する必要があるのです。

L2の大規模脱出 (L2 mass exits)

L2の重要な特性の一つは、L2に障害が発生した場合でも、ユーザーがL1へエグジットできる点です。これは「代替L1」（alt L1s）にはない機能です。では、すべてのユーザーが1週間以内に正常にエグジットできない場合はどうでしょうか？optimistic rollupにとってはそれほど深刻ではないかもしれません。誠実な参加者が1人いれば、悪意のあるステートルートの確定を防ぐことができます。しかしPlasmaシステムでは、データが利用不能になった場合、通常1週間以内にエグジットする必要があります。また、optimistic rollupでも敵対的なガバナンスアップグレードが行われた場合、ユーザーには資産を引き出すための30日間の猶予期間があります（フェーズ2定義参照）。

これは何を意味するのでしょうか？Plasmaチェーンが故障し、エグジットコストが12万gasだと仮定します。1週間で何人のユーザーがエグジットできるでしょうか？計算すると：86400 * 7 / 12 * 18000000 / 120000 = 756万人。

敵対的な30日猶予付きガバナンスアップグレードを持つoptimistic rollupでは、この数字は3240万人まで増加します。大量のユーザーが同時にエグジットできる大規模エグジットプロトコルを作成できると仮定します。効率を極限まで高め、各ユーザーが1回のSSTORE操作とわずかな追加計算（7500 gas）だけで済ませられれば、それぞれ1.21億人と5.18億人に増加します。

ソニーは現在イーサリアム上でL2を運営しており、Playstationの月間アクティブユーザーは約1.16億人です。これらのユーザー全員がSoneiumユーザーになった場合、現行のイーサリアムでは大規模エグジットイベントをサポートするのに十分なスケーラビリティはありません。しかし、よりスマートな大規模エグジットプロトコルを実装すれば、何とか対応可能です。

技術的に複雑なハッシュコミットプロトコルを使わずに済ませたい場合、各資産ごとに7500 gasを確保する必要があるかもしれません。筆者のArbitrumメインウォレットには価値の大きい資産が9つあります。これを基準にすれば、L1は約9倍に拡張する必要があるでしょう。

別のユーザー関心事として、L1が十分に安全に拡張されたとしても、極めて高いgasコストのために多額の資金を失う可能性があります。

既存の「理想」エグジットコストを使って、エグジットのgasコストを分析しましょう：

現状：120000 * 15 * 10**-9 * 2500 = 4.5米ドル

理想状況：7500 * 15 * 10**-9 * 2500 = 0.28米ドル

しかし、大規模エグジット時には全員が同時にエグジットしようとするため、gasコストは大幅に上昇します。すでにL1の平均日次gas価格が100 gweiを超えた日もあります。100 gweiを基準とすれば、エグジットコストは1.88米ドルとなり、L1を1.9倍拡張することでエグジットコストを1米ドル未満の負担可能な範囲内に保てる計算になります。また、技術的に複雑なハッシュコミットプロトコルを使わずに、ユーザーが一度にすべての資産をエグジットできるようにしたい場合、各資産に7500 gasが必要となり、エグジットコストは2.5米ドルまたは16.8米ドルに上昇します。パラメータ次第でL1の拡張比率も変わり、エグジットコストが許容範囲内に収まるよう調整する必要があります。

L1上でのERC20トークン発行

現在、多くのトークンはL2上で発行されています。しかし、これは過小評価されているセキュリティ問題を引き起こします。あるL2が敵対的なガバナンスアップグレードを経験した場合、そのL2上で発行されたERC20トークンが新規トークンを無限に発行し始め、エコシステム全体に浸透させることを阻止できなくなる可能性があります。トークンがL1上で発行されていれば、L2が逸脱した場合の影響は主にそのL2内に限定されます。

これまでにL1上では20万以上のERC20トークンが発行されています。その100倍の数のトークン発行をサポートすることも可能です。しかし、L1上でERC20トークンを発行することが好まれる選択肢となるには、コストが十分に低くなる必要があります。Railgunトークン（主要なプライバシープロトコル）を例に挙げます。そのデプロイトランザクションのコストは1.647万gasで、私たちの仮定では約61.76米ドルです。企業にとってはこのコストは受け入れ可能ですが、同じロジックで多数のトークンを発行するプロジェクトにとっては、このコストを大幅に最適化できる可能性があります。しかし、コストを12万gasまで下げても、依然として4.5米ドルかかります。

PolymarketをL1に導入すること（少なくとも資産発行部分；取引は引き続きL2で可能）を目指し、多数のマイクロマーケットを想定する場合、前述の目標0.25米ドルを達成するには、L1を約18倍拡張する必要があるでしょう。

Keystoreウォレット操作

Keystoreウォレットは、鍵や署名アルゴリズムの変更などのために検証ロジックを変更可能とし、その変更が自動的にすべてのL2に伝播されるウォレットタイプです。検証ロジックはL1上にあり、L2は同期読み取り（例：L1SLOAD、REMOTESTATICCALL）を使用してそれらのロジックを読み取ります。Keystoreウォレットは検証ロジックをL2上に置くこともできますが、そうすると多くの複雑さが生じます。

各ユーザーが年1回の鍵変更またはアカウントアップグレード操作を行うと仮定し、ユーザー数が31億人いるとします。各操作のコストが5万gasの場合、1slotあたりのgas消費量は：50000 * 3100000000 / (31556926 / 12) ≒ 5900万gasとなり、これは現在の目標の約3.3倍です。

コストを大幅に削減するための大きな最適化が可能です。例えば、鍵変更操作をL2で開始し、データはL1に保存する方法（このアイデアに感謝、Scrollチーム）。これにより、gas消費を単一のストレージ書き込みとわずかな追加計算（7500 gasと仮定）にまで削減でき、keystore更新が現在のイーサリアムgas容量の約半分で運用可能になります。

keystore操作のコストも見積もれます：7500 * 15 * 10**-9 * 2500 = 0.28米ドル。この観点から見ると、1.1倍のL1拡張でkeystoreウォレットが十分に安価になると考えられます。

L2証明の提出 (L2 proof submission)

L2間のクロスチェーン相互運用性を高速・汎用的・信頼不要にするには、L2が定期的にL1に提出する必要があります。これにより、お互いの状態を直接把握できるようになります。最適な低遅延を得るには、L2は各ブロックごとにL1に提出する必要があります。

現在の技術（ZK-SNARKsなど）では、各L2の提出コストは約50万gasであり、イーサリアムは最大で36個のL2しかサポートできません（L2beatが追跡するL2数はvalidiumやoptimiumを含め約150）。しかし、より重要なのは、これは経済的にほとんど実行不可能である点です。長期平均gas価格15 gwei、ETH価格2500米ドルを前提とすると、提出の年間コストは：500000 * 15 * 10**-9 * (31556926 / 12) * 2500 = 年間4900万米ドル。

集約プロトコルを使用すればコストをさらに削減でき、最終的には各提出のgasを約1万gasまで下げられるかもしれません（集約メカニズムは単一ストレージスロットの更新よりも複雑なため）。これにより、各L2の年間提出コストは約100万米ドルになります。