意見: イーサリアム 2.0 テクノロジーの共有

1月11日20時より、有名テクノロジーコミュニティComunionが主催する第41回BlockMania AMA生放送、第3回BlockMania「201 Technology AMA」が今回のテーマは「イーサリアム2.0テクノロジー共有」となります。 BlockMania 共催者および共有ゲストは、『イーサリアムの徹底理解』の著者でありスターリンク テクノロジーのテクニカル ディレクターである Wang Xin です。

副題

これは2019年のイーサリアムのロードマップです、2013年末からイーサリアムの創始者であるヴィタリック・ブテリン氏がイーサリアムの最初のバージョンのホワイトペーパーを公開してプロジェクトを開始したことが分かります、気が付けば6年も経っていました。

イーサリアムは2014年7月24日から42日間のイーサのプレセールを実施した。 9月までに、イーサリアムはプレセールを通じて合計31,531ビットコインを調達した。当時のビットコインの価格によると、イーサリアムは1,800万ドル以上の調達に成功した。コインテレグラフのレポートによると、イーサリアムは「最も成功したクラウドファンディングの1つ」プロジェクト 1つ目は、歴史の本に残ることだ。」

2015 年 7 月 30 日、イーサリアム フロンティア ネットワークがリリースされました。開発者はフロンティア ネットワーク上で分散型アプリケーションを開発し始め、マイナーもネットワークに参加してマイニングを開始しました。マイニングを通じてマイナー自身もトークン報酬を得ることができますが、その一方で、ネットワーク全体の計算能力も向上し、ハッカーによる攻撃のリスクも軽減されます。

Frontier はイーサリアム開発の最初のマイルストーンであり、開発者にとってはベータ版の位置づけですが、その安定性とパフォーマンスの点で誰もが期待していたものをはるかに上回っており、より多くの開発者を魅了しています。イーサリアムエコシステムの構築。

2016 年 3 月 14 日 (π の日)、イーサリアム プラットフォームの 2 番目のメジャー バージョンであるホームステッドが一般にリリースされました。これは、イーサリアムによってリリースされた最初の正式バージョンでもありました。

2017 年 9 月 18 日、イーサリアム開発チームは「Metropolis」（メトロポリス）バージョンの第 1 フェーズである Byzantine フォークのテストを開始しました。 2017 年 10 月 16 日、メインネットはブロック 4,370,000 でビザンチン フォークを正常に完了しました。

このハードフォークは、スマートコントラクトの開発者に柔軟なパラメータを提供します;同時に、後のメトロポリスアップグレードのためのzkSnarksゼロ知識証明、ディフィシティボムの爆発の遅延、氷の遅延などのテクノロジーの導入の準備が行われます。したがって、イーサリアムプラットフォームのトランザクション速度は大幅に向上し、それに対応するマイナーのマイニング収入はブロックあたり 5 ETH から 3 ETH に減少します。

2019 年 6 月、「コンスタンティノープル」ハード フォークはブロック 7,080,000 で完了し、アップグレードには 5 つの改善が含まれていました。

つい先月、イーサリアムは 6 つのイーサリアム改善提案 (EIP) を含む「イスタンブール」フォークを正式に完了しました。解決すべき主な問題は、サービス妨害 (DDoS) 攻撃に対する耐性、ガスコストの削減、zcash ベースの Equihash Proof の増加です。仕事。

イーサリアムはブロックチェーン 2.0 テクノロジーの代表として開発と革新を続けており、業界で最高のスター プロジェクトの 1 つになっていることがわかります。

副題

技術レベルに戻ると、イーサリアムの技術アーキテクチャも階層化されたアーキテクチャであることがわかります。上から順に、アプリケーション層、コントラクト層、プロトコル層です。プロトコル層には、EVM 仮想マシン、ブロック管理、KV データベース、コンセンサス アルゴリズム、P2P ネットワークなどの基本コンポーネントが含まれます。

その中で、スマート コントラクトはイーサリアムのコア テクノロジーです。その実装はイーサリアム内の EVM 仮想マシンに基づいています。スマート コントラクトは、多様なビジネス プロセスをサポートするためにあらゆるコード ロジックを完成させることができます。イーサリアムでスマート コントラクトを記述するには、Solidity 言語が使用されます。

スマート コントラクトはイーサリアムの豊富な DApp エコロジーを構築し、ブロックチェーンをより実用的にし、あらゆる分野との統合を可能にし、モノのインターネット、ビッグ データ、人工知能、クラウド コンピューティングなどのテクノロジーとの組み合わせをより便利にします。

副題

イーサリアムがパブリック チェーン プロジェクトであることは誰もが知っていますが、それは私たちの日常生活や開発者とどのような関係があるのでしょうか?

イーサリアムの技術リソースを有効に活用したり、独自のプロジェクトに使用したり、伝統的な産業にイノベーションを起こしたりするにはどうすればよいでしょうか?これは常に業界の実務者を悩ませている最大の問題です。

現時点で最も成功しているアプリケーションは、依然として取引所などのデジタル資産の金融エコロジーに関するものである可能性があります。しかし、資産取引の外では、人々の探求が止まることはありません。

2017 年には、JP モルガン チェース、シカゴ エクスチェンジ グループ、ニューヨーク メロン銀行、トムソン ロイター、マイクロソフト、インテル、アクセンチュアなど、世界のトップ金融機関やテクノロジー企業 20 以上によってエンタープライズ イーサリアム アライアンスが設立されました。

副題

私は2017年にもエンタープライズイーサリアムEEAといくつかの交流を持ち、彼らが主催した電話会議に参加しました。しかし、この同盟は緩い組織であり、明確な開発目標や協力メカニズムが欠けているため、今日に至るまで実質的な進展は見られていない。

彼ら自身の言葉によれば、組織内には政治が多すぎるということです。実際、この提携は依然として JPMorgan Chase の貢献に基づいており、彼らはエンタープライズ アプリケーションにおけるイーサリアムの比較的優れたプロトタイプである Quorum 技術フレームワークを立ち上げました。

Ant Blockchain の BaaS プラットフォームと Microsoft Cloud はどちらも Quorum フレームワークをサポートしています。

さて、現在、ブロックチェーン技術もボトルネックに遭遇しており、それがイーサリアム 2.0 の概念が提案された理由です。

副題

ステージ0

ステージ1

ステージ1

ステージ2

ステージ2

スペース全体のトランザクションおよびアカウント モデルを実装するための実行エンジンをサポートします。実行エンジンはシステムの複雑さを最小限に抑えます。

さらにフォローアップ段階が開始されるかどうかは不明です。研究者たちは Eth2.0 シャード チェーンのさらなる開発計画を望んでいますが、これはまだ開発の初期段階にあります。

これはイーサリアム 2.0 の階層化されたフレームワークであり、主な変更点はビーコン チェーンとシャード チェーンの追加です。シャードはシャードに変換され、分散オペレーティング システムと同様に、異なるシャード内のトランザクションを並行して処理できます。

オープンな議論の期間を経て、イーサリアム 2.0 テクノロジーは徐々に収束し始めました。シャードの数は 1024 から 64 に減り、シャードのブロック サイズは (目標値 16、上限値 64) kB から (目標値は 128、上限値は 512) KB です。合計のフラグメンテーション容量は、スロット時間に応じて 1.3 ～ 2.7 MB/秒です。

必要に応じて、シャードの数とブロック サイズを時間の経過とともに増やすことができます。たとえば 10 年後には、最終的には 1024 シャードと 1 MB ブロックに達します。

L1 層と L2 層では、いくつかの単純化が実装されています。

もちろん、これにはいくつかの問題も発生します。

TPS は常にブロックチェーンの注目を集める重要なボトルネックであり、ビットコインとイーサリアムの両方が PoW コンセンサス アルゴリズムを採用しており、TPS はわずか約 10 であることがわかっています。

最近、イーサリアム 2.0 の研究に zk-rollup テクノロジーが導入され、理論的にはトランザクションを 3000TPS まで増加させることができます。

これは集中型システムのパフォーマンスに近く、ご存知のとおり、Visa ネットワークの現在の平均 TPS は 2000 です。

これは、zk-rollup テクノロジーを使用したイーサリアムの理論的なパフォーマンスの比較です。

各バッチ (バッチは zkRollup ブロックです) には、2048 個の (単純なイーサリアム) トランザクションと zk 証明が含まれています。ただし、EIP 1108 と EIP 2028 という 2 つの提案の実装により、トランザクションとプルーフの両方のガス コストが変更され、トランザクションあたり 8.125 バイトになりました。

現在、各トランザクションのコストは 16 ガス/バイトのみであるため、トランザクションあたりのガスコストは 8.125*16=130 ガスになります。バッチあたり 2048 のトランザクションがあるため、バッチあたりのトランザクション コストは 130 * 2048 = 266,240 ガスになります。

15 個のバッチが Ethereum ブロックに挿入された場合、各バッチは 2048 個のトランザクションを保持できるため、ブロックごとに 15 * 2048 = 30,720 個のトランザクションを持つことができることになります。

30,720 トランザクション / 15 秒 = 1 秒あたり 2048 トランザクション。

もちろん、上記の知識を理論的に導出する際に解決する必要がある実際的な問題がまだいくつかあります。各 zkRollup バッチには、バッチ内のトランザクションの整合性を証明するための短い暗号化証明 (zk-SNARK) が必要です。この証明の生成には計算コストがかかることがわかりました。これが、理論上のスループット制限に到達するための主なボトルネックです。

現在 1 つの CPU と 3 つの GPU を使用しているため、そのような証明を 1 つ生成するのに数分かかります。並列コンピューティングによってパフォーマンスを大幅に向上させることができますが、妥当なコストを維持しながらプルーフの生成時間を数分から数秒に短縮することは依然として重要な課題です。

最後に、ゼロ知識証明について説明します。ゼロ知識証明は、ブロックチェーン上のデータ プライバシーを保護するために使用され、医療業界の電子医療記録 (HDR) シナリオに非常に適しています。

ゼロ知識証明を理解するには、アリババと 40 人の盗賊の物語を復習してください。

アリババは呪文を知っていることを証明したが、同時に呪文の具体的な内容については明らかにしなかった。

zk-SNARKs,Zk-STARKとBulletProofs（防弾プルーフ）は、ブロックチェーンプライバシーテクノロジーのZero Knowledge Proofの3つの主要テクノロジーです。比較のために：

1. Bulletproof と Zk-STARK は信頼できる設定を必要としませんが、zk-SNARK は信頼できる設定を必要とします; zk-STARK: 検証者を作成するための効果的な数学的手法を使用し、証明者と検証者の間の対話を通じて実行されます 各ステップを検証することによって、証明者が本当に特定の情報を知っているか、特定の関心を持っていると最終的に確信します。

証明が早く、検証が早いのが特徴ですが、証明のサイズが大きい SNARKとは、両者のやり取りが不要で、証明者が一方的に発行でき、両者間で情報を繰り返し伝達する必要がないことを意味しますパーティー。その特徴は、証明が遅く、検証が速く、証明量が少ないことです。

2. プルーフ速度の比較: Zk-STARKs > zk-SNARKs > Bulletproofs

3. ファイルサイズ：zk-SNARKs< Bulletproofs

簡単な文: Zk-STARK は大きすぎる、防弾は遅すぎる、利点は事前インストールの必要がないこと、そして zk-SNARK が最高である。

この分野は学術研究のホットスポットでもあり、zk-SNARK建設に関連した多くの新たな画期的な発見がここ数カ月で発表されている。新しい発見は、悪名高い「信頼できるセットアップ」は現在冗長であり、汎用コンピューティングが使用できることを意味します。しかし、これらの新しい構造に関する理解できる情報を見つけるのは困難です。

新しいゼロ知識証明構造はセットアップ プロセスの制限に対処しており、スマート コントラクトのような任意のコードを zk-SNARK として実行できることを意味します。通常、次の 2 つのアプローチがあります。

透過的なセットアップ: セットアップ プロセスでは、公開される参照文字列が作成されますが、有害な廃棄物は生成されません。これは、zk-STARK の仕組みと似ています。 Fractal、Halo、SuperSonic-CG はすべて透明度設定を使用します。このアプローチの欠点は、通常、プルーフ サイズが大きくなることです。事実証明および zk-STARK 証明のサイズは最大 250kB になる可能性があり、これはブロックチェーン アプリケーションには非現実的です。

Fractal チームは、プルーフ サイズの削減に取り組んでいると私に話しました。 Halo と SuperSonic のプルーフ サイズは 10kB 以下です。 (注: zk-STARK は、Groth16 や Fractal に似た、特定のゼロ知識証明の名前です)

一般的なセットアップ: セットアップ プロセスでは構造化された参照文字列が作成され、有害な廃棄物が生成されますが、作成は単一の回路に限定されなくなりました。代わりに、1 つの参照文字列を無制限の数 (上限あり) の任意の回路で使用できます。例としては、Marlin、SuperSonic-RSA、Plonk などがあります。

式典の後、これら 3 つの構成要素の参照文字列を更新してセキュリティを向上させることができます。現在の有毒廃棄物が漏洩した場合、システムを再度保護するために確立プロセスを更新するだけで済みます。 (AuroraLight や Libra などの一部の一般的な zk-SNARK は、アップグレード不可能な静的な共通設定を使用します。このブログ投稿ではこれらについては説明しません)。

この表は、いくつかの zksnark アルゴリズムのパフォーマンスの比較です。証明者側では、各 zk-SNARK 構造の証明を作成するのに O(n log n) 時間がかかります。違いは主に、証明のサイズ、検証時間、参照文字列のサイズです。

要約すると、私たちは主にイーサリアム 2.0 の 3 つの技術点 (シャーディング、zkrollup、zksnark) を検査しました。

多くの理論的知識とアルゴリズムが必要であり、理解するまでに時間がかかります。しかし、依然として焦点は、これらのアルゴリズムが何に使用されるのか、またどのように使用されるのかにあります。

Q&A

回答: イーサリアムのフォークは一種のソフトウェア アップグレードです。イーサリアムのアップグレードの方向性は、イーサリアム コミュニティが開発を望んでいる方向性であるため、アップグレードするたびに、ネットワークはより安全で効率的になり、コミュニティ ガバナンスの考え方に沿ったものになります。

通常のソフトウェア開発をこのように迅速に繰り返すことが理由です。唯一の違いは、イーサリアムは数千億の資産を運ぶ金融システムであり、アップグレードのたびに資産の安全性とサービスの継続性がまったく影響を受けていないことです。だからこそ、このプロジェクトは注目に値する。

Q2: Solidity 言語について簡単に紹介すると便利ですか?

回答: Solidity は、JavaScript に非常によく似た構文を持つイーサリアム独自のスクリプト言語です。高級言語のほとんどの機能を備えており、最も一般的に使用される操作は、イーサリアム アカウントとそのアカウントの残高に対する操作です。

Solidity は、非常に一般的に使用されるデジタル資産タイプである ERC20、ERC721、ERC777 などのデジタル資産の実装に非常に適しています。

非常に活発な通貨サークルプロジェクトのアセットはERC20を中心としており、Ethercatに代表されるブロックチェーンゲームはERC721規格を使用していました。

Q3: ブロックチェーン プラットフォームの反復は公衆の影響を受けるため、速すぎたり急進すぎたりすべきではありません。たとえば、フォークの問題が発生しますが、この問題は将来的に解決できると思いますか?ソフトウェア プラットフォームでは通常、マシュー効果、つまり勝者がすべてを獲得することが発生しますが、イーサリアムがプラットフォームで 1 位にランクされているということは、他のプラットフォームにはチャンスがないということでしょうか?分散化、つまりDAO理論はイーサリアムから浸透したように見えますが、実は権力の集中が効率化をもたらすのですが、この問題についてはどうお考えですか？

A: まず、明確にしておきたいのは、ブロックチェーン プロジェクトの成功はテクノロジーだけに依存するわけではありません。 V God の記事では、コミュニティはコードよりもはるかに重要であるとも述べられています。コードは、コミュニティのガバナンスとルールを実装するための単なるツールです。

いくつかの基本的な問題を解決する場合、非常に高度なテクノロジーは使用されません。むしろ、ブロックチェーンにおけるスマートコントラクトとトークンの仕組みは、組織改善の中核となる内容です。

ブロックチェーン プラットフォームの反復により、多くのアプリケーション シナリオが満たされるようになりました。しかし、イーサリアムは世界中のユーザーにサービスを提供しているため、技術的な困難はさらに大きくなるでしょう。

私たちがブロックチェーンを研究するとき、私たちは依然として、ブロックチェーン技術を実装する方法、業界を変革する方法、または医療や教育などのいくつかの主要な社会問題を解決する方法に重点を置いています。

イーサリアムのDAOは非常に良いアイデアであり、分散化も相対的、つまり多集中化です。 PoS の考え方は、ステークホルダーとの関係が強ければ強いほど、投票の重みが大きくなるというものです。誰もが投票できるわけではありません。

Q4: ワン氏に聞いてもいいですか、イーサリアムエコシステムにおいて一般の個人開発者にとって最大のチャンスはどこにあるのでしょうか?

回答: 私たちが直面している未来は、プログラム可能な社会です。スマート コントラクトに変換する必要があるビジネス ルールやロジックが多数あります。生産性の問題は人工知能によって解決されます。ブロックチェーンは、これらの生産性をより効果的かつ公平に管理できます。私たち開発者がこれらの原則を理解すれば、これらのロジックの実現を支援し、特定のシナリオで社会的価値に貢献することができます。

もちろん、ブロックチェーンの底部には多くの技術的な課題がありますが、これは一定の学術研究の基礎を持つ学生に適しています。

技術参加の提案はまだブロックチェーン応用の方向にあり、ブロックチェーンの最下層はほとんどの人にとって適していません。

たとえば、imtoken や同様のリファレンスなど、ブロックチェーン用のツールを作成することは良い考えです。例:etherscan など。

Q5: DApp の方向性について何か良い提案はありますか?

A: 大きく分けるといくつかの方向性があると思います。1 つは財務的なもの、もう 1 つは個人情報に関するものです。金融とは、デジタル資産の取引、投資、付加価値などを指します。この分野ではコンプライアンスがますます強化され、監督が入ってきているからです。個人情報のプライバシー保護はますます重要視されており、個人信用、健康記録、個人消費の肖像は主権を回復する必要性がますます高まっています。

会社ではない、会社を超えた組織であるコミュニオンのDAO。異なる背景、異なる視点からの考えがぶつかり合い、並外れた効果を生み出します。

DAO の財務および人事管理には、DApp などのツールの助けが必要です。