イーサリアム 2.0 には明るい未来がある

区块链大本营

特邀专栏作者

2020-01-22 08:00 (UTC+8)

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ETH2研究チームは、ブロックチェーン分野全体で最も経験豊富で才能のあるプロトコル設計チームであると言っても過言ではありません。

AI要約

ETH2研究チームは、ブロックチェーン分野全体で最も経験豊富で才能のあるプロトコル設計チームであると言っても過言ではありません。

編集者注: この記事は以下から引用しましたブロックチェーンキャンプ（ID：blockchain_camp）編集者注: この記事は以下から引用しました

ブロックチェーンキャンプ（ID：blockchain_camp）

、著者：グラント・ハマー、Odaily が許可を得て転載。

しばらくイーサリアムをフォローしている人なら誰でも、その歴史には約束の遅れ、チケットの返送、将来の計画に関する誤解が散りばめられてきたことを知っています。このため、多くの人がイーサリアムを失敗した実験として分類しています。この悲観論は理解できますが、現在のイーサリアム (ETH1) の動作は遅く、ネットワーク全体の速度は制限されており、1 秒あたり 15 トランザクション (TPS) しか処理できず、大規模で複雑な計算を実行するにはコストがかかります。比較すると、Visa は 1 秒あたり数万件のトランザクションを処理できます。

なぜイーサリアムは遅くて高価なのでしょうか?簡単に言えば、分散化には（現在）コストが高いためです。分散化にはコストがかかり、今日のほとんどのブロックチェーンと同様に、参加者全員がルールに従うようにするために、イーサリアム上のすべてのノード (イーサリアムソフトウェアを実行しているコンピューターなど、ネットワークに接続されているコンピューターとして定義されます) はすべての計算のためにネットワーク化されている必要があります。これには実際のエネルギーとリソースが消費されます。時間コストの観点から見ると、イーサリアムを実行しているノードは世界中に分散しています - 結局のところ、これは参加者に無数のインセンティブを提供するパブリックネットワークです - 同時に、異なるノード間の通信遅延が大きく、コンピューティング能力が高くなります。不定。したがって、ネットワークは、遅いノードが「追いつき」、ネットワークの分散化投票に貢献し続けることができるように、十分な遅延を維持する必要があります。現在のアーキテクチャ設計によると、イーサリアムネットワークは非常に短時間に大量のデータを処理する必要があり、ユーザーのハードウェア (ラップトップや個人サーバーなど) では対応できず、ネットワーク上の機能するノードは大規模なものだけです。データセンターが稼働中。これらのデータセンターノードが簡単に独占を形成し、ネットワークを乗っ取ったり検閲制御を実行したりする可能性があるため、これはイーサリアムの分散化に深刻なダメージを与えることになります。 EOS などの多くの暗号化ネットワークは、今日実際にこの問題に悩まされています。

パブリックブロックチェーンにおいて十分なレベルの分散化を維持することが重要です。集中化されたブロックチェーンは大衆のトランザクションを簡単に検閲でき、通常の分散型データベースよりも効率がはるかに低いため、分散化がなければブロックチェーンを使用することはあまり意味がありません。ブロックチェーンを初めて使用する読者のために、サトシ・ナカモトがビットコインの新しい形式の分散管理を発明する前は、実質的に「トラストレス制御」を実装できるシステムは存在しなかったことを思い出してください。なぜなら、すべての参加者が決定に影響力を行使しますが、どの当事者もその決定に影響力を及ぼさないからです。すべてまたはほとんどの制御。イーサリアムの作成者であるヴィタリック・ブテリン氏は、分散化とパフォーマンスのトレードオフについて答え、「沸騰する集中型ゴミ捨て場」になる限り、誰でも高い TPS システムを構築できると指摘したことで有名です。

各ノードが他のノードからのトランザクションを処理する必要がなく、またネットワーク全体のトランザクションの一部のみを処理することで通信オーバーヘッドを削減でき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?

ETH2があります。

ETH2 は次世代イーサリアムであり、イーサリアムと呼ぶことさえ少し不適切です。これはまったく異なるプロジェクトであり、ブロックチェーンが大規模に動作する方法における新しい 0-1 パラダイムを備えています。 ETH2 の目標は、イーサリアムのスケーラビリティ、セキュリティ、プログラマビリティを向上させることです。 1 つのチェーンで 15 のトランザクションを処理することは歴史となり、ETH2 は分散化を損なうことなく、1 つのチェーンを通じて 1 秒あたり数千、さらには数万 (あるいはそれ以上) のトランザクションを処理できます。実際、ビットコインとETH1で現在使用されているプルーフ・オブ・ワーク（PoW）メカニズムとは異なり、ETH2ではより経済的に安全なコンセンサス・メカニズム、つまりプルーフ・オブ・ステーク（PoS）が導入されます。ビットコインなどの従来のPoWブロックチェーンでは、新しいビットコインの生産と取引は、複雑な数学的問題を解決するために高価なハードウェアを使用するマイナー、個人、組織によって処理されます。マイナーは取引手数料と引き換えにネットワークを保護します。 PoS ブロックチェーン (ETH2 など) では状況が異なり、ネットワークにセキュリティを提供するために独自のイーサをロックするバリデーターによって新しいイーサが生成および取引されます。実際には、バリデーターによって提供されるセキュリティはネットワーク自体の価値に依存しており、バリデーターが不正な動作をした場合 (悪意のあるトランザクションの承認など)、そのイーサが切断される可能性があります。このメカニズムは、検証者にプロトコルルールを遵守する動機を与えます。

PoS の優れたセキュリティのもう 1 つの重要な理由は、PoW メカニズムがいわゆる「スポーンキャンプ」攻撃に対して脆弱であることです。攻撃者がビットコインやその他の PoW チェーンを攻撃するのに十分なマイニングハードウェアを蓄積できた場合、ネットワークは再起動またはハードフォークを続け、最終的には同じバッチのマイニングハードウェア攻撃によって無限にブロックされるだけになるため、ビットコインはさらなる攻撃を防ぐことができません。。対照的に、イーサリアムはこの種の攻撃に対する耐性がはるかに高く、攻撃者のビットコインマイニングファームを焼き払うのと同じように、攻撃者の株式をハードフォークして切り取ることができます。

さらに、ETH2 を使用すると、開発者は実行環境と呼ばれる独自のトランザクション処理メソッドを作成できます。したがって、開発者は必要に応じてイーサリアム内でさまざまなブロックチェーンルールを使用できます。実行環境を大幅に簡素化するために、ETH2 ではユーザーがビットコインルール、ZCash ルール、ETH1 ルール、およびその他多くの可能なトランザクションのルールセットを使用できるようになります。その規模は現在のものよりも桁違いに大きく、同時に同様に、大文字のバリデーターはセキュリティ保護を提供します。 ETH2 は「シャーディング」を通じてこの目標を達成できます: ETH2 の各シャードは、独自のジェネレーターと検証機能を備えたブロックチェーンに似ていますが、各シャードは他のシャードと密接に接続されており、相互に通信できます。ネットワークの断片化の連鎖。このようにして、ネットワーク全体で個々のトランザクションを処理するのではなく、ETH2 上の指定されたバリデーターは単一シャード上のトランザクションのみを処理および検証できます。これは、クライアントハードウェアを使用する参加者が ETH2 ネットワークに有意義に参加できるようにする革新的なテクノロジーです。

これは重要です。ETH2 のすべてのシャードは他のすべてのシャードと同等のセキュリティを共有し、単一のシャードを侵害するにはシステム全体を侵害する必要があります。 Cosmos では、各チェーンが独自のセキュリティを担当するため、分散型で脆弱なネットワークが生じます。このセキュリティモデルは、Cosmos などのプラットフォームよりも優れたセキュリティ保証を提供します。その結果、ETH2を侵害するには、攻撃者は数十億ドル相当のイーサを購入してステークする必要があり、イーサの価格が上昇すると、その金額も増加します。

これは、従来のブロックチェーンネットワーク、つまりデータブロックの単一の「チェーン」のイメージです。ブロックヘッダーやトランザクションリストの意味をわざわざ理解する必要はありません。この図は説明のためのものです。

ChainSafe Systems

これはETH2のイメージですが、実際にはシャードチェーンは2つだけではなく64も存在します。すべてのシャードはビーコンチェーンを使用して相互に調整されます。上の図と同様に、技術的な詳細は気にしないでください。
ETH2 は 9 つの異なるエンジニアリングチームによって構築され、その全員がイーサリアム財団から助成金を受け、イーサリアムコミュニティから広範なサポートを受けました。これらのチームは、Web ブラウザ (Chrome や Firefox など) のようなクライアントを構築していますが、イーサリアムネットワークにアクセスして参加するためのものです。クライアントの多様性は、イーサリアムの中核原則の 1 つであり、前提条件です。つまり、1 つまたは 2 つのクライアントがクラッシュしたり、バグが発生したりしても、ネットワーク全体はクラッシュしません。各クライアントは異なるニッチな用途をターゲットとしていますが、すべてのクライアントがネットワークに参加できます。たとえば、1 つのクライアントはスマートフォン用に最適化されており、もう 1 つは企業向けに構築されています。エンジニアリングチームは、イーサリアム財団、ConsenSys、およびより広範な学術コミュニティの才能ある研究者 (主にコンピューターサイエンスの博士号など) が作成した仕様に従って ETH2 を構築しました。研究の多くは ethresear.ch Web サイトでオープンソースとして行われており、世界中の誰もが有効な技術的なアイデア、提案、または批判を投稿できます。これらの仕様を現在の状態にするまでには、何年もの反復が必要でした。しばらくの間、研究者たちは機能する設計ができたと考えていましたが、その後、システムの一部、あるいはシステム全体の再設計が必要となるバグを発見しました。 ETH2研究チームは、ブロックチェーン分野全体で最も経験豊富で才能のあるプロトコル設計チームであると言っても過言ではありません。
以下はETH2研究チームのリストです(順不同):

PegaSys

オンタリオ州トロントに本社を置く同社には、ETH2 クライアントの研究を担当する 5 人の開発者を含む 30 人以上の従業員がいます。
トロントのイーサリアム開発者取引所に集まった草の根開発者。
JS で書かれた Lodestar クライアントを構築しました。
ConsenSys (イーサリアムエコシステム最大の企業) には 50 名を超えるチームがあり、メンバーは世界中に散らばっています。

Harmony

エンタープライズ向けの ETH1 クライアントである Pantheon を構築しました。
ETH2 仕様に焦点を当てている研究者チームがあります。
エンタープライズ用途に最適化された Java ベースのクライアント Artemis を構築しました。
ロシアに拠点を置く4人のメンバーからなるチーム。

Parity Technologies

Java Ethereum クライアントを構築します。
現在までの公開情報は限られています。
PegaSys/Artemis と合併する可能性があります。
ベルリンの 60 人以上のチームには、リモートの従業員が多数います (全員が ETH2 に取り組んでいるわけではありません)。

Prysmatic Labs

ETH2 クライアント Substrate Shasper を構築するためにイーサリアム財団から 500 万ドルを受け取りました。
また、相互運用可能なブロックチェーンプロジェクト Polkadot の背後にいるチームでもあります。Polkadot はイーサリアムの競合相手であると考えられています。
2 番目に人気のある ETH1 クライアント Parity を構築および維持する

Sigma Prime

アメリカ全土に散らばる 6 人のチーム。
更新ブログは非常に活発で、そのブログは ETH2 についてさらに学び、フォローアップするのに良い方法です。
クライアント Prysm は、ETH1 の Geth と同様、いくつかの主流の目的のために構築されています。

Status

オーストラリアのシドニーを拠点とする 4 人のチーム。
優れた学術的およびソフトウェア開発の背景。

Trinity

主流のユースケース向けにクライアント側の Lighthouse を構築しました。
ヨーロッパ各地に散らばる 8 人のチーム。

Nethermind

スマートフォンまたはその他の「軽量」環境用の軽量クライアント Nimbus を開発します。
イーサリアム財団と契約した4人チーム。

構築された軽量クライアントは、より高度な実装のプロトタイピングに使用されます。

ロンドンとポーランドを拠点とする 7 人チーム。

.NET で ETH2 用の Windows クライアントを構築します。

ETH2 のリリースはいくつかのフェーズに分かれていますが、その中で最も重要なのは最初の 3 つのフェーズです。これらのフェーズにより、ETH2 のさまざまなコンポーネントの展開がずらされました。これは、各コンポーネントを正しく構築するには時間がかかるだけでなく、変更を段階的に導入することで技術的リスクが大幅に軽減されるためでもあります。数十億ドル規模の暗号ネットワークにとって、「ジャックポットを打破するために急いで行動する」ことは賢明ではありません。修正を迅速に展開できる集中型テクノロジー企業とは異なり、重大なバグを含む暗号化されたネットワークは、ネットワーク参加者全員が手動で最新のクライアントバージョンに更新する必要があるため、長期にわたって大混乱に陥る可能性があります。何もないところから新しいイーサを作成する場合、ネットワークのセキュリティを確保するために大量のトランザクションをロールバックする必要があります。これは、2016 年の DAO ハッキングのように、非常に悪影響を及ぼし、イーサリアムの開発者とユーザーが独自のチェーンであるイーサリアムクラシックをフォークする原因となるでしょう。

フェーズ 0: 2020 年の第 2 四半期の終わり、または第 3 四半期の初めまでに提供される可能性があります。 ETH2 ネットワーク全体に対する一種の「コマンド＆コントロール」センターとして機能するビーコンチェーンを導入します。このビーコンチェーンはバリデータを整理し、異なるシャードチェーンに割り当て、別のシャードにランダムにシャッフルする前にそのシャードのトランザクションを処理する責任を負います。シャッフルは ETH2 のセキュリティの重要な部分であり、シャッフルがないと、少数のバリデーターが賄賂を受け取ったり侵害されたりして、ETH2 の運用に影響を与える可能性があります。ビーコンチェーンは、異なるシャード間でイーサ、トークン、データを交換できるように、異なるシャードによって生成されたデータブロックの正確性を証明する責任もあります。 1970 年代のカリフォルニアの用語で言えば、ビーコンチェーンは他のブロックチェーンを管理するブロックチェーンです。

ビーコンチェーンがコマンドアンドコントロールである場合、バリデーターが構築を処理します。バリデーターは、ネットワーク上でトランザクションを処理および予約し、それらを自身間および他の参加者に中継する PoS ネットワーク上の参加者です。彼らはこれにより取引手数料と新たに鋳造された通貨を得ることができます。バリデーターはおそらく、暗号化されたネットワークにおいて最も重要な役割であり、バリデーターのためのインセンティブメカニズムを設計することも、ETH2 が解決したい中心的な課題です。ビーコンチェーンは、不正な動作をするバリデーターを攻撃する役割もあります。

フェーズ 1: 2021 年に提供予定。シャードチェーンは単独で開始されますが、シャード上でデータを処理したり構築したりすることはできません。これらのデータは、主にシャードチェーンが相互に通信し、ビーコンチェーンに情報を渡すことができるようにするために、生の形式 (つまり、データ BLOB) でシャード上に存在します。シャーディングではデータに対して計算を実行できません。フェーズ 1 は当初、用途が限定された最適化されたテストネットのように感じられましたが、実際はそうではありませんでした。新規または既存の DApp はこれらのデータストアを利用して、スケーラビリティを向上させることができます。たとえば、分散型 Twitter DApp はシャードチェーンにデータを保存し、ほとんどの計算をチェーンの外側で実行でき、ETH1 はそれに高度なセキュリティ保証を提供します。フェーズ 1 では、ETH1 は引き続き正常に機能しますが、1.0 チェーンと 2.0 チェーンは同時に動作します。

2019年12月末、Vitalikは、イーサリアムがPoSの使用を実現し、ETH2とより速く統合できるように、ビーコンチェーンへのETH1の移動を高速化することを提案しました。当初、ETH1 は (実行環境ではなく) 特別なシャードとして存在しますが、フェーズ 2 では実行環境に移行します。現時点ではこれがいつ起こるかを示す計画はありませんが、フェーズ 1 で起こるようです。

フェーズ 2: 2021 年または 2022 年に開始される予定であり、これによって ETH2 の真のビジョンも実現されます。その時点で、シャードはトランザクションを処理できるようになり、ETH2 ネットワークを実際のビジネスアプリケーションで使用できるようになります。フェーズ 2 では、スマートコントラクトを実行するための対応する実行環境とともに、シャードスマートコントラクトが導入されます。前述したように、実行環境を使用すると、開発者はトランザクションを処理するための任意のルールのセットを作成できます。これは、プロトコル開発者が、ビットコイン、Zcash、ETH1、またはブロックチェーントランザクションの計算のために考えられるその他のあらゆるものを模倣する実行環境を作成できることも意味します。 ETH1 がビットコインをラップしてスマートコントラクトを可能にするのと同じように、ETH2 は ETH1 をラップしてブロックチェーンコンピューティングの本質そのものを再定義します。

ETH2 の一部のコンポーネントには、分散された方法でデータの提供と保存を続ける方法 (少数のデータプロバイダーによるネットワークの独占と制御の回避)、シャード間のトランザクションの仕組みなど、未解決の研究課題がまだ多数あります。実行環境や管理方法など。しかし、これらの問題に関する研究は急速に進んでいます。
ETH2 の 3 つのフェーズをもう一度繰り返します。
フェーズ 0:

2020 年の第 2 四半期末または第 3 四半期初めまでに納品。