イーサリアムがどれほど優れているかは重要であり、グレープフルーツに問題はありません。

この記事は以下からのものです。この記事は以下からのものです。ヴァナキュラーブロックチェーン (ID: hellobtc)

、著者：Josh Stark、翻訳：Li Lishi、削除あり、承認を得て転送。

イーサリアムにとって、2018 年はインフラストラクチャに焦点を当てた年でした。この 1 年間、私たちはネットワークの限界をテストし、拡張テクノロジーに再び注力しました。

イーサリアムはまだ初期段階にあります。現在、それは十分に堅牢ではなく、拡張性もありません。このテクノロジーを理解している人なら誰でもこのことをよく知っています。しかし、過去 1 年間、投機的な誇大宣伝によってブロックチェーンの機能が大幅に誇張されました。イーサリアムはまだ Web 3.0 (一連の合意メカニズムによって管理され、何十億人もの人々が使用する安全で使いやすい分散ネットワーク) には遠く及ばず、主要なインフラストラクチャが完成するまでは実現されません。

この記事では、スケーリング ソリューションの 1 つである「オフチェーン」または「レイヤー 2」スケーリングについて詳しく説明し、レイヤー 2 がどのように機能するかを包括的かつ詳細に理解できるようにしたいと考えています。

副題

パブリックチェーンのスケーリングの課題

「スケーリング」は単一の特定の問題ではなく、イーサリアムが世界中の何十億ものユーザーにサービスを提供できるようになる前に解決しなければならない問題です。

まず第一に、トランザクションのスループットに関してです。現在、イーサリアムは毎秒 15 トランザクションを処理できますが、Visa は毎秒 45,000 トランザクションです。

イーサリアムのようなパブリック チェーンでは、ネットワーク内のすべてのノードがすべてのトランザクションの処理に参加する必要があり、これが主な制限です。イーサリアム上のすべての操作はネットワーク内のすべてのノードによって実行され、パブリック チェーンの十分な権限を確保する必要があります。

ブロック サイズを 2 倍にすると、同じブロック時間でのノードあたりの作業量が現在の約 2 倍になることを意味します。しかし、これには分散化が犠牲になります。ノードはより多くの作業を行う必要があり、弱いノードはネットワークから脱落する可能性があり、採掘権は強力な鉱山の手に集中します。

副題

解決

単一ノードの負荷を増加させることなく、より多くのトランザクションを処理できるソリューションが必要です。

理論的には、この問題を解決するには 2 つのアプローチを取ることができます。

1. すべてのノードがすべての操作を並行して処理する必要がない場合はどうなるでしょうか?

ノードがすべてのトランザクションの処理に関与する必要がなく、ネットワークが半独立して動作できる 2 つの部分に分割されるブロックチェーンを構築できたらどうなるでしょうか?

分離後、ゾーン A はトランザクションのバッチを処理し、ゾーン B も一部を処理できるため、ブロックチェーンのトランザクション スループットが 2 倍になります。ブロックチェーンを非常に多くの異なる領域に分割すると、スループットを何倍にも高めることができます。

これは、イーサリアム・ヴィタリック氏と他の研究者によって提案された「シャーディング」の背後にあるアイデアです。ブロックチェーンは多くの異なる「スライス」に分割されており、それぞれがトランザクションを独立して処理できます。フラグメンテーションは、イーサリアムの基盤となるプロトコルに実装されているため、一般に「レイヤー 1」拡張ソリューションを指します。

2. プロトコル層ネットワークがイーサリアム用に構築されたらどうなるでしょうか?

2 番目のオプションは最初のオプションとは正反対です。イーサリアム自体の機能を追加するのではなく、その上に構築する方が良いのです。イーサリアム ブロックチェーンの基本層のスループットが同じであれば、トランザクション、状態の更新、単純な計算など、より多くの操作を実行できます。

これは、イーサリアムのメインチェーンの上に構築されており、ベースレイヤーでの変更を必要とせず、オフチェーンソフトウェアと対話するスマートコントラクトとしてのみ存在するため、「レイヤー2」とも呼ばれます。

副題

レイヤ 2 はデジタル エコノミー ソリューションです

レイヤ 2 ソリューションの詳細を説明する前に、まずその背後にある原理を理解しましょう。

パブリック チェーンの権威はコンセンサスから生まれます。インセンティブとそれを暗号化と組み合わせることで、システム内で合意が得られます。

デジタル経済のコンセンサスは、51% 攻撃のような極端な出来事がない限り、すべての操作 (支払いやスマート コントラクトを含む) が以前に設計された手順に従って実行されるという確信を与えてくれます。

レイヤ 2 の背後にある原理は、この確実性をアンカーとして使用し、その上に他のメカニズムを取り付けることができるということです。レイヤ 2 は、パブリック チェーンのユーティリティをチェーンの外側に拡張して、チェーンの外側で対話できるようにします。また、これらの対話は必要に応じてメイン チェーンに戻ることができます。

これらの層はイーサリアムのメインチェーン上に構築されているため、メインチェーンでの操作ほど安全ではありませんが、特に操作権限を少し犠牲にすることで安全性と実用性を確保でき、操作効率を向上させることができます。処理コストを削減します。

私が適用しようとしているテクノロジーの紹介は次のとおりです。

1. 状態チャネル

ステート チャネルとは、トランザクションやその他の操作を「オフチェーン」で処理するためのテクノロジーを指し、高いレベルのセキュリティを備えています。何か問題が発生した場合でも、オンチェーン トランザクションに戻る選択肢が残されています。

多くの読者は、長年にわたって存在し、最近ライトニング ネットワーク経由でビットコインに実装された支払いチャネルを知っています。状態チャネルは、支払いチャネルよりもはるかに一般的な形式であり、支払いだけでなく、スマート コントラクトの変更など、ブロックチェーンへの「状態の更新」も処理できます。

2015 年に、ジェフ コールマンが初めてステート チャネルを提案しました。まず、状態チャネルがどのように機能するかをよりよく説明する例を見てみましょう。

ジョーとジョーが 3 回連続でゲームをプレイし、勝者が報酬として 1 ETH を獲得できると想像してください。最も簡単な方法は、イーサリアム上でスマート コントラクトを作成し、そのスマート コントラクトに 3 接続チェスのルールを書き込み、Zhang San と Li Si の選択を追跡することです。プレイヤーが選択するたびに契約に送信されます。プレイヤーが勝つと、ルールに従って、スマートコントラクトは勝者に 1 ETH を支払います。

これは機能しますが、非効率的で遅いです。ゲームの各ステップはすべてのノードで確認する必要があり、リソースの無駄が発生するためです。ゲームをプレイするたびに料金を支払う必要があり、次のゲームに進む前にマイナーが検証を完了するまで待たなければなりません。

現時点では、Zhang San と Li Si のやり取りが可能な限りオフチェーンで行われるようにシステムを設計できます。オフチェーンで状態を更新し、必要に応じてオンチェーンのトランザクションに戻ることができます。このシステムを「ステート チャネル」と呼びます。

まず、イーサリアムのメインチェーン上で「審判」としてスマートコントラクトを作成し、そのコントラクトにゲームルールを書き込み、チャン・サンとリー・シーがこのゲームの2人のプレイヤーであることを認識し、ETHに報酬を設定します。 。

その直後、張三と李斯は交流を始めた。張三は最初の一歩を踏み出し、署名して李斯に送り、李斯も署名して署名版を送り返し、コピーを自分用に保管しました。そこで李斯は一歩を踏み出し、署名して張三に送り、張三も署名して送り返し、コピーを自分で保管しました。毎回、ステータスを更新します。各インタラクションには「乱数」が含まれており、これにより各インタラクションの時間を計測することができます。

これまでのところ、すべての操作はチェーン上で行われていません。ゲームが終了した場合、たとえばジョニーが勝った場合、最終状態 (トランザクション リスト) をアップロードしてチャネルを閉じることができます。この方法では、取引手数料を支払う必要があるのは 1 回だけです。契約では、「最終状態」が両当事者によって署名されていることを確認し、結果が信頼できるものであることを確認するために一定期間待機し、最終的に 1 ETH のボーナスを Zhang San に支払うことができます。

なぜこの待ち時間が必要なのでしょうか?

李斯がアップロードしたのは最終バージョンではなく、張三に勝ったバージョンだとしますが、契約は指示を実行するだけであり、どれが最終バージョンであるかを知ることは不可能です。現時点では、待機期間を設定することで、Zhang San は自分が提供したものが最終版であることを証明する証拠を提供することができます。

張三は双方が署名した取引のコピーを提出し、契約は取引の乱数によって張三が提出したものが最終版であると判断し、李斯の要求を拒否する。

2、Plasma

ステート チャネルは多くのアプリケーションに適しており、従来のオンチェーン操作に多くのアップグレードを提供します。

2017 年 8 月 11 日、V God と Joseph Poon は「Plasma: Autonomous Smart Contracts」というタイトルの論文を発表しました。この投稿では、イーサリアムの処理効率を向上させるまったく新しいテクニックを紹介します。

ステート チャネルと同様に、プラズマはオフチェーン トランザクションを処理するためのテクノロジーであり、セキュリティを保証するためにイーサリアムの基盤となるテクノロジーに依存する必要があります。しかし、Plasma のエントリ ポイントは異なり、イーサリアムのメイン チェーン上に「サブチェーン」を作成できます。これらの「サブチェーン」は、独自の「サブチェーン」を作成することもできます。

その結果、子チェーン上で多くの複雑な操作を実行し、数千のユーザーでアプリケーションを実行し、イーサリアムメインチェーンとの最小限の対話のみを必要とすることができます。 Plasma はプロセス全体が Ethereum メイン チェーンで発生する必要がないため、高速に実行され、取引手数料が低くなります。

まず、Plasma がどのように機能するかを理解するために例を見てみましょう。

イーサリアムでトレーディング カード ゲームを作成していると想像してください。これらのカードは ERC-721 トークン (エーテル キャットなど) ですが、ユーザーがゲームをプレイできるようにする特定の特性とプロパティを備えています。これらの複雑な操作をオンチェーンで実行するにはコストがかかるため、Plasma を使用するのが良い選択肢です。

まず、プラズマ サブチェーンにサービスを提供する「ルート」として、イーサリアム メイン チェーン上に一連のスマート コントラクトを作成します。プラズマ ルートには、サブチェーンの「状態遷移ルール​​」 (「二重支出の禁止」など) が含まれており、サブチェーンの状態のハッシュを記録し、ユーザーがイーサリアム メイン チェーン間でやり取りできるようにする一種の「ブリッジ」として機能します。そしてサブチェーン。

次に、独自のコンセンサス メカニズムのセットを持つことができるサブチェーンを作成します。この場合、Proof of Authority (PoA)、信頼できるブロックプロデューサーに依存するコンセンサスメカニズムです。

サブチェーンが作成またはアクティブ化されると、ブロックプロデューサーはルートコントラクトに対するコミットメントを行います。これは、「サブチェーン内の最新のブロックが X であると証言します」と同等です。これらのコミットメントは、Plasma Root に記録されます。で発生したサブチェーントランザクションを証明します。

子チェーンの準備ができたら、トレーディング カード ゲームの基本的な構成要素を作成できます。このカードはイーサリアムメインチェーンのERC-721をベースにしており、プラズマルートを通じてサブチェーンに転送されます。これは重要なポイントをもたらします。プラズマを使用すると、イーサリアムベースのデジタル資産を大規模に操作できるようになります。

3、Truebit

次に、ゲーム アプリケーションのスマート コントラクトを子チェーンにデプロイし、ゲーム ロジックとルールをコントラクトに書き込みます。実際、ゲーム ユーザーはサブチェーンと対話するだけです。彼らは、メインチェーンと直接対話することなく、他のユーザーとゲームをプレイするために資産 (ERC-721 トークン) を保持できます。少数のノードのみがトランザクションを処理する必要があるため、トランザクション手数料は大幅に低くなり、操作は高速になります。

スループットを拡張するステート チャネルやプラズマとは異なり、Truebit はイーサリアムによる複雑な計算の完了を支援するオフチェーン テクノロジーです。 Truebit はトランザクションのスループットを向上させませんが、イーサリアムベースのアプリケーションがより複雑な処理を実行できるようにします。

一部の操作は、オンチェーンで実行するには計算コストが高すぎるものがあります。たとえば、他のブロックチェーンからの「Simple Payment Verification (SPV)」証明を検証することで、イーサリアム スマート コントラクトがトランザクションが別のチェーン (ビットコイン ネットワークなど) で発生したかどうかを「チェック」できるようになります。

イーサリアム上で行われるすべての計算は、すべてのノードが常に計算に参加する必要があるため、コストがかかります。

ただし、オフチェーンで計算を行うために誰か (ソルバー) に少額の料金を支払うことはできます。

まず、ソルバーがスマート コントラクトに料金を入金し、次にソルバーに要求を通知します。彼は計算を行い、結果をあなたにフィードバックします。計算が正しければ、デポジットは返還されますが、計算が間違っている場合 (間違いを犯したり不正行為をした場合)、デポジットは失われます。

副題

結論は

結論は

プラットフォームのスループットを向上させる「ステート チャネル」とプラズマ、スマート コントラクトの一部としてより困難な計算を行う Truebit により、新しいアプリケーション例が開かれます。

これら 3 つの例は、スケーリング シナリオの一部にすぎません。