V 神の最新のスピーチ: イーサリアム 2.0 とは一体何ですか?

編集者注: この記事は以下から引用しました炭素鎖の値編集者注: この記事は以下から引用しました

炭素鎖の値

(ID: cc-value)、著者: Vitalik、コンパイラ: Elisa、Min Min、A Jian、承認を得てリリースされました。

この記事はDevcon4でのVitalik氏のスピーチの翻訳です。英語の原文は録音から書き起こしたものであり、翻訳に不確実性があるかもしれませんが、ご容赦ください。

ナカモト・コンセンサス10周年おめでとうございます!

本日の講演のテーマはイーサリアム2.0ですが、イーサリアム2.0の技術的なポイントだけではなく、なぜイーサリアムのバージョンアップを進める必要があるのか​​、どのようなバージョンアップをするのか、どのような試みを行ってきたのかについてもお話しできればと思っています。今日まで。

では、イーサリアム 2.0 とは何でしょうか?

過去数年間、私たちはシステムのいくつかの機能について熱心に議論、研究し、アプリの開発にも多大なエネルギーを注ぎ、最終的にそれらが融合して調和のとれた世界を形成しました。これらの機能には、プルーフ オブ ステーク アルゴリズム (Casper)、スケーラビリティ、シャーディング、仮想マシン アップグレード (EWASM)、クロスチェーン コントラクトの強化、プロトコル経済モデルの改善、論理層の分散化に貢献する多くの改善が含まれます。重要なトピックがたくさんあります。

PoS

副題

プルーフ・オブ・ステーク (PoS) に関する研究は 2014 年に始まりました。 1 月に公開したこのブログ投稿 (Slasher: 懲罰的プルーフ オブ ステーク アルゴリズム) では、プルーフ オブ ステーク アルゴリズムの最も基本的な概念を導入した Slasher と呼ばれるアルゴリズムについて説明しました。証明できる) と罰せられるため、この方法はセキュリティを向上させるために使用できます。しかし、スライドを見ればわかるように、現時点では、Slasher はプルーフ オブ ステークの「マイニング」の武器を充実させ、プルーフ オブ ステークに切り替えるより強力な理由を与える非常に有用な構成要素であると私は信じています。もちろん、まだそれを行っていません。

スケーラビリティ

したがって、その時点では、PoS が私たちの方向性であるべきかどうかはまだ明確ではありませんでした。しかし、時間が経つにつれて、それはより明確になりました。

スケーラビリティ

2014 年には、まず、スケーラビリティを向上させるための提案である「Proof ofproof of work」、「ハブ アンド スポーク チェーン モデル (ハブ アンド スポーク チェーン)」、「Let onechain」など、一連の興味深い重要な概念を検討しました。これは、実際には非常に初期のスケーラビリティとシャーディングの提案です。リージョン内のトランザクションのスケーラビリティを向上させようとしていますが、グローバル トランザクション (つまり、チェーンからチェーンへ) を改善することはできません。別のチェーン); 「ハイパーキューブ」では、キューブの次元が 3 次元ではなく 12 次元になるため、ハブアンドスポーク モデルよりも優れたスケーラビリティを実現できます。

現在、これらのコンセプトはさまざまな理由で放棄されていますが、実際に誰かがそれらを開発するために大規模な ICO を行ったので、誰かが挑戦してくれるのは嬉しいことです (聴衆笑い)。

では、2014 年に私たちは正しい進歩を遂げたのでしょうか?

2014 年の進捗状況

いくつかの。私たちは「Weak Subjectivity (弱い主観性)」と呼ばれる概念を取得しました。これは、ある程度、半正式なセキュリティモデルであり、PoS デポジットの没収条件と、どのような条件下で PoS が安全であるかを調査しようとしています。同時に、より強力なセキュリティ特性を備えた PoS アルゴリズムが存在するという確信がますます高まっているため、Peercoin とその亜種は実際に実現可能です。また、ランダム サンプリングを通じてプルーフ オブ ステーク アルゴリズムと組み合わせることができるスケーラビリティ戦略がいくつかあることにも徐々に気づきましたが、その方法はわかりません。

その時点で私たちはロードマップを決定し、2015 年 3 月に Vinay Gupta が素晴らしいブログ投稿を書き、当時のイーサリアム ロードマップの 4 つの主要な段階をリストしました。フェーズ 1: プロジェクトを開始したフロンティア、フェーズ 2: ホームステッド、アルファからベータへ、ミストはユーザー インターフェイスと対話し、ユーザー エクスペリエンスを向上させます。しかしそれ以来、私たちの関心はより強力な暗号化サポートの実装に移り、インターフェイスの改善も並行目標になりました。第四段階：静寂、権利と利益の証明を実現する。私は今後、これをイーサリアム 2.0 と呼ぶつもりです。もちろん、それを指すために Shasper を使用することを拒否するつもりはありません。混乱を避けるために、「静寂」と呼ぶこともできます。

2015 ～ 2016 年: 底値

その後、私たちはどん底に達しました。PoS やスケーラビリティにおけるいくつかの中核的な問題の解決に失敗が続き、Vlad は Casper CBC でのすべての作業を静かに停止しました。

私たちが得た最も興味深いコンセプトの 1 つは、「コンセンサス バイ ベット」で、参加者は次回どのブロックが確定するかに賭けますが、誰かが賭けると、その賭け自体が他の人が賭ける根拠になります。賭けをする。このようにして、ある意味、再帰的な公式を作り出しました。時間が経つにつれて、賭けをする人がますます多くなり、どのブロックが確定するかがますます明らかになります。対数ラウンドの後、全員が全額を投資することになります。彼らの権利と利益を侵害したため、当社は資格を剥奪されました。私たちはその考え方に沿ってかなり進んで、完全な概念実証を作成しました。決定プロセスや署名関数などを (スライドで) 見ることができます。つまり、私たちはここでほとんどの時間を費やしましたが、主に BFT にヒントを得たコンセンサス アルゴリズムが実際に安全に機能することがわかったため、アイデア全体が行き詰まってしまいました。

ストレージレンタル

Rent のアイデアは次のとおりです。ストレージ スペースの使用に対して一度に高額な料金を請求するのではなく、段階的に請求できるのです。したがって、特定のストレージスペースがいっぱいになると、毎日、ブロックごと、またはその他のベースで一定量のETHを支払う必要があります。ここでは EIP 103 と書かれていますが、35 は発行番号なので、実際には EIP 35 になるはずです。これは暫定的なアイデアであり、正式な概念を形成する試みです。それ以来、私たちは家賃を最大限に活用する方法を何度も繰り返してきました。

2015 年のスケーラビリティに関するペーパー

このペーパーの目標は、二次シャーディングと超二次シャーディングの概念を形成することですが、実際には非常に複雑です。非常に複雑なエスカレーション ゲームがいくつか含まれます。全体のアイデアは、法制度におけるエスカレーションの役割に触発されています (ジョセフの哲学がこの例えを非常に好んで使用していることは知っています) が、私はそれを基本層にまで落とし込もうとしています。また、「ディープ ステート リバーサル」も含まれています。これは、実際に何か問題が発生した場合に、将来的に大量のステートが深くロールバックされる可能性があることを意味します。本当に複雑なんです。

実際、私たちが完全には把握できていないものの、徐々に近づいている根本的な問題の 1 つは、いわゆる「漁師のジレンマ」です。これはシャーディング研究における非常に基本的な概念であり、状態の実行のスケーリング、プログラムの実行のスケーリング、データの可用性のスケーリングの間の大きな違いを説明します。基本的な問題は次のとおりです。プログラムを実行したい場合は、人々に答えをコミットしてもらい、その後チャレンジ ゲームを使用し、二分探索を使用してどの段階で誰が間違っているかを判断できます (翻訳者注: （計算ステップの半分を実行し、その結果を比較して、両者がどのステップを間違えたかを確認するだけ）、事実を確認した後、間違った答えを出した人を罰することができます。そして、データの可用性に関する問題は、チャレンジ ゲームがどのように機能するかに関係なく、不正行為が可能であるということです。メカニズムがデータを開示したかどうかをチェックするまではデータをまったく開示することができないため、データの一部を開示するだけで済みます。メカニズムがチェックアップするデータ。

さて、DAO事件がありました（会場笑）。それで大丈夫です、他には何もありません。ちょっと待ってください。また「上海 DoS 攻撃」があります (視聴者の反応が少し遅いです)。

全体として、DAO 事件と DoS 攻撃は、最終的に多くの人々の出来事とエネルギーを 6 か月もの長期にわたって遅らせました。しかし、私たちはまだ前進しており、EWASM も進歩し、仮想マシンの研究も進んでおり、代替バージョンの EVM1.5 も作成しました。また、誰もが複数の観点から、より優れたブロックチェーン アルゴリズムの形状をより深く理解できるようになります。

副題

Casper FFG

前進する

その後、私たちは非常に迅速に一連の大きな進歩を遂げました。この間、私たちは多くの異なる研究分野で学びました: プルーフ・オブ・ステークに関するもので、コンセンサス層をより効率的にしたいと考えているもの、スケーラビリティに関するもので、ベース層のコンセンサスをシャード可能にしたいと考えているもの、仮想データの効率を向上させようとしているものなどがあります。あるものはアカウント抽象化に関連しており、ユーザーが使用する署名スキームを選択できるため、ポスト量子時代のセキュリティを確保し、プライバシー ソリューションをよりシンプルにできます。また、プロトコル層の経済モデルを中心に展開するものもあります。もちろん、これらすべてはまだ成長中です。

基本概念は次のとおりです。新しいブロックはブロックチェーン上で継続的に生成され、継続的なマージと観察を通じてパイプライン化されたバージョンの効率を得ることができます。各ラウンドの開始時に、このラウンドのデータを追加します。次のラウンドでは、人々はこれらのデータの一部を確認できます。そこから大幅な効率の向上が得られます (ブロックの親ブロックが完成します)。

断片化

当初は最小ペナルティ条件が 6 つありましたが、その後 4 つに減らし、1 年後には準備とコミットのマージを停止しました。これが Casper Friendly Finality Gadget (FFG、フレンドリー決定性ガジェット) です。

Casper CBC

断片化

Casper FFG POC

昨年の Devcon では、メインチェーンはそのままで、ある意味レイヤ 2 システムとしてシャードを作成し、既存のメインチェーンにマウントするという新しいシャーディング設計をデモンストレーションし、十分であることを確認しました。信頼性が得られると、レイヤー 1 にアップグレードされます。

それから、Vlad からの Casper CBC ~ 論文もあります。

Shasper

タイ時間の2017年12月31日23時40分、私たちはたまたまタイにいて、Casper FFGの概念実証が誕生しました。当時、私たちは PoW/PoS ハイブリッド コンセンサスの技術的な詳細がどのようなものになるかを本当に決定したかったのですが、このハイブリッド コンセンサスでは、Casper FFG のいくつかの概念と、伝統的な Byzantine フォールト トレラント コンセンサスが使用されることになりました。既存のプルーフ・オブ・ワーク・チェーン上で。これは、既存のブロックチェーンへの混乱を最小限に抑えながらハイブリッドコンセンサスに迅速に移行できるメカニズムとなり、理論的には完全なプルーフオブステークにアップグレードできるようになります。

また、私たちはこの道で長い道のりを歩んできました。また、テスト用にさまざまな VPS、サーバー、コンピューター通信を使用して、Python テスト クライアントも作成しました。

同時に、シャーディングに関しても大きな進歩を遂げました。私たちはシャー​​ディングの技術的な詳細を改善し続け、最終的に 2018 年 3 月に台北でグループ休憩を開催しました。ここで多くのアイデアが生まれ始め、シャーディングされたブロックチェーンを実装する方法が明らかになったように見えました。はい、より鮮明に見えます。

6月に私たちは非常に難しい決断を下しましたが、個人的には長期的には非常に有益だと考えています。私たちは次のことを発見しました: ねえ、ここにはハイブリッド プルーフ オブ ステークを実装しているいくつかのチームがあり、彼らは Casper FFG を既存のチェーン上のスマート コントラクトとして開発し、フォーク選択ルールを調整しようとしています; 反対側には、いくつかのチームがありますチームはバリデーターまたはマネージャー契約 (後にオンチェーンシャードマネージャー契約に名前変更) を開発し、これに基づいてシャーディングシステムを開発します。それらの間には通信はありません。シャーディング側では、シャーディング システムのコアを PoS チェーンに置くことで効率が向上することが最終的に明らかになりました。PoW チェーン上のコントラクトになると、EVM のオーバーヘッドに対処し、ガスに対処する必要があります。 PoS + シャーディングは、ブロック時間の短縮などの一連の利点をもたらします。

そこで私たちは、なぜここに PoS を開発しているチームがあり、向こうには別の PoS プロジェクトがあるのか​​に気づきました。なぜ繰り返しの作業をしなければならないのでしょうか?そこで私たちは双方の取り組みを組み合わせることにしました。この決定は、これまでの多くの取り組みにとって死刑宣告に等しいものですが、その意義は深いです。私たちは協力して、同じ技術仕様、同じプロトコルを開発し、Casper PoS とシャーディングを同時に相互補完させることができます。

全体として、ここで 1 つの目的を持ち、あそこで別の目的を持って、その 2 つをどのように組み合わせるかを考え出すよりも、出発点でもう少し時間をかけて、一連の証明に向けて進んだほうがよいでしょう。ステークとシャーディングされたブロックチェーン。 （拍手）

他の

同時に、私たちはフォーク選択ルールについて議論することに多くの時間を費やし、ついにフォーク選択ルールの理解にさらに近づいてきました。ただし、GHOST アルゴリズムはもともとワークロード証明のために設計されましたが、一連の理由により、ステークの証明のために再提案します。

また、抽象化とレンタルを実装する方法についてさらに多くのアイデアを開発しました。いくつかの理由から、ストレージ レンタル料の名前をストレージ メンテナンス料金に変更することにしました。

研究の面では、csoss-shard-yanking などのクロスシャード トランザクションを研究しており、従来の分散システムのいくつかの概念を一般化して非同期クロスシャード環境で使用しています。リソースの価格設定に関する論文もあります。料金市場の最適化、ストレージ保守料金の請求方法、および異なる設計間のトレードオフ。 Casey は、同期を前提としたクロスシャード トランザクションについて説明するこの投稿も書きました。もちろん、CBCの研究はシャーディングの分野にも及んでいます。ちなみにこれを本当はヴァルディングとは言いませんが、ヴラドはこの言葉を大嫌いです。イーサリアム 2.0 の開発で私たちが使用する戦略は、創造的なマルチクライアント分散開発を追求することです。これは、私たちが分散化を追求しているだけでなく、他のチームがあなたほど優れていないことに賭けるという非常に現実的な戦略があるためです。さらに、上海の事件は、特定のクライアントが失敗した場合に、問題があっても他のクライアントには問題がない場合、ネットワーク全体の動作が向上します。ちなみに、エコシステム全体の開発が基盤自体に依存することも少なくなります。同財団が実際に開発するクライアントは Python クライアントであり、Python には固有のパフォーマンスの制限があるため、チームによって開発されたクライアントを生み出した Prysmatic、Lighthouse、Status、Pegasus などによって作成されたクライアントを実行する動機が人々に与えられます。

副題

今後のセレニティ

だから、これから来るものは、シャスパーとは呼べない、と言わざるを得ません。静寂がいよいよ出航します！

セレニティとは何ですか?

まず、セレニティはフロンティア、ホームステッド、メトロポリスに続く4番目のステージです。もちろん、メトロポリスはビザンティウムとコンスタンティノープルの 2 つのフェーズに分かれており、コンスタンティノープルのアップグレードが始まろうとしています。

第二に、これは、Casper (ハイブリッド コンセンサスだけでなく、100% 純粋な Casper)、シャーディング、EWASM、プロトコル研究のこれらすべての概念を含む、さまざまな分野で私たちが行ってきた 4 年間の研究の集大成です。

そして、これは新しい種類のブロックチェーンです。これはデータ構造の点では当てはまりますが、現在のプルーフ・オブ・ワーク・ブロックチェーンとの一定の関係は維持されます。すると、例えば、PoS チェーンが PoW チェーンのブロック ハッシュ値を認識し、PoW チェーンから PoS チェーンに Ether を転送することができます。これは新しいシステムであり、相互接続されたシステムです。長期的な目標は、新しいシステムが十分に安定したら、既存のすべてのブロックチェーン アプリケーションを新しいシステムの特定のシャードに保存できるようにすることです。契約すると、EVM インタープリターが存在します。 EWASMで書かれています。これはまだ最終決定されていませんが、現時点ではほぼロードマップになっています。

繰り返しになりますが、セレニティは、1 秒あたり 15 トランザクションしか処理できず、スネークをプレイするのがやっとだった 1999 年のスマートフォンのような世界のコンピュータではなくなります。

最終的には、セレニティは引き続き分散化されますが、いくつかの次元では既存のブロックチェーンよりも分散化できることを私たちは期待しています。たとえば、ビーコン チェーンのバリデーターとして、状態を保存したり、インターネット上の噂ではブロックチェーンには 1.8 TB 必要だと言われているイーサリアムを保存するために現在必要な 8 GB と比較すると、(現時点で) ストレージ要件は 1 GB 未満になる可能性があります。それははるかに良いでしょう。

予想される段階

フェーズ 0: プルーフ オブ ステーク ビーコン チェーン。ある観点から見ると、PoS ビーコン チェーンはすべての情報を保管するブロックチェーンの倉庫ですが、それ自体は沈黙しています。ビーコンチェーンにはいくつかのバリデーターがあり、これらのバリデーターが PoS アルゴリズムを実行します。これはテストネットとメインネットの間にあるものに似ていますが、本物のイーサを賭けることができるため、本物のイーサの報酬を得ることができ、テストチェーンではありません。しかし、メインチェーンでもありません。そこにはアプリケーションがないため、クラッシュしても、上海の DoS 攻撃のときのように人々が泣くことはありません。

フェーズ 1: データ チェーンとしてのシャード チェーン。これがシャードの役割です。これは簡略化されたバージョンであり、状態をシャードするのではなく、データをシャードすることを意味します。データをチェーンに配置して、独自の状態実行エンジンを実行してみることができます。実際、シャード化するのが最も簡単なのはデータです。したがって、ブロックチェーン上で分散型アプリケーションを実行したい場合、スケーラビリティは確保できますが、スマート コントラクト アプリケーションやその他すべての非常に複雑なものを開発するための国家執行能力はありません。 (翻訳者注: この文は疑わしいはずです。元のリンクに添付されているビデオの 23 分目にあります。)

フェーズ 2: EWASM の状態遷移をサポートします。これには、仮想マシンのサポート、アカウント、コントラクト、シャード間のイーサ転送などのサポートが含まれます。

• フェーズ 3 以降: 新しいテクノロジーを追加しながら継続的に反復します。

• 望ましい特性

• 純粋な PoS のコンセンサス。

• 同期確認時間が短縮されました (8 ～ 16 秒)。ビーコン チェーンのフォーク選択ルールと署名メカニズムにより、ビーコン チェーン上の確認には数百の検証者間でのメッセージの受け渡しが含まれることに注意してください。確率論的な観点から見ると、これは実際には、既存のイーサリアム 1 つ上の何百もの確認と同等です。作業証明ブロックチェーン。メッセージの同期配信を前提とすると、すでにブロックを終了していると見なすことができます。

• EWASM を介した仮想マシンの実行の高速化。

理想的には、1000 倍のスケーラビリティが達成されます。

副題

• 静寂後のイノベーション

• プライバシー保護を強化します。私たちはたくさんの仕事をしてきました。たとえば、ビザンチン段階では、楕円曲線演算と楕円曲線マッチングのプリコンパイルを有効にしました。 Barry White は、レイヤー 2 を使用して、トークン転送、投票、評判システムのプライバシーを保護するという素晴らしい仕事をしました。これらのジョブはすべて借りることができます。

• クロスシャードトランザクション。

• 半プライベートチェーン。そのアイデアは、いくつかのアプリケーションを開発し、一部のユーザー間でデータを非公開にしたい場合でも、すべてのデータをパブリック チェーンに置くことができますが、暗号化された形式で置くか、ハッシュ Hive 値とゼロ知識証明をアップロードする必要があるということです。自分で決めることができます。

• プルーフ・オブ・ステークにおけるイノベーション。これは私たちが常に懸念していることです。 Casper CBC が十分経済的になったら、ロードマップに追加される予定です。

• クロスシャードトランザクションのより強力な形式。

単一の確認が速くなります。確認時間を 8 秒からそれ以下に短縮します。

• 副題

• 中期目標

• ようやくLayer-1の機能が安定しました

• 人々がプロトコル層に提供してほしい保証と特性についてのコンセンサスが高まっています

ガバナンスの問題を考慮する

副題

今後のアップデート最終リリースまでに他にどのようなアップデートを行う予定ですか?

まず、プロトコル層の仕様を確定します。GitHub でイーサリアムや 2.0 の主要仕様、ビーコン チェーンの仕様などをフォローしている人は、プロトコル層が非常に急速に進化していることを知っているはずですが、間もなく安定化する予定です。

開発とテストを継続します。イーサリアム 2.0 プロトコルの 8 つの実装が現在開発中です。

クロスクライアントテストネット。

来年 1 月にクロスクライアント テストネットが実行されることを強く望んでいる人もいます。もちろん、今年の8月に希望が見えてきたこともとても嬉しいです。ここではイーサリアム 1.0 の開発プロセスを簡単にレビューします。ホワイトペーパーで提案されたコンセプトから正式リリースまでには 19 か月の間隔がありましたが、これほど時間がかかった理由の 1 つは、技術仕様が確定する前にクライアント間の互換性を構築しようとしたことです。テストネットのテストとリリースに同意し、プロトコルの変更を待ち、新しいテストネットの起動に同意し、さらにプロトコルの変更を待つことを 5 回繰り返しました。私たちはこの件で教訓を学びました。クライアント間の互換性に完全に焦点を当てる必要はなく、技術仕様の最終決定に本当に近づくまで待つことができます。少なくとも州の強制を含まない部分に関しては、テクニカルノートの候補を公開するのはそれほど遠くないと思います。

最後にセキュリティ監査があります。聴衆の中でセキュリティ監査が重要だと考えているのは誰ですか? （会場の声） セキュリティ監査は重要ではないと考えている会場はどのような方ですか？ (沈黙) 世界がリザードマンによって運営されていると誰が考えますか? （会場笑） そうですね、第三部の人たちは一瞬笑いましたが、それはすごいですね。