はじめに: イーサリアム 2.0 はイーサリアム 1.0 のアップグレードからインスピレーションを受けています
イーサリアム愛好家 (ID: ethfans)イーサリアム愛好家 (ID: ethfans)、著者: Ivan Martinez、翻訳: A Jian、Odaily が許可を得て転載。
イーサリアム 1.0 と比較して、イーサリアム 2.0 の最も重要な変更点はプルーフ オブ ステーク コンセンサスとシャーディング アーキテクチャですが、実際には、イーサリアムの改善プロセスからインスピレーションを得た多くの革新がまだあります。
ビットコインとイーサリアムの誕生以来、私たちが見てきたこと
ビットコイン ブロックチェーンは 11 年間運用されており、その創設は、高い理想を持つ無数の人々に、改善できる点を見つけるためにブロックチェーンの設計と暗号経済学を研究し、さらには研究するよう促してきました。
PoW から、プロトコルのセキュリティが常に暗号通貨にとって最も重要であることがわかっています。高価なハードウェアを使用して、人々にゲームでより多くのスキンを獲得するよう奨励することは、驚くほど効果的です。抜け穴 (いわゆる「利己的マイニング」) の余地はまだありますが、PoW はビットコインのネットワーク セキュリティを保護するという素晴らしい仕事をしてきました。
イーサリアム ブロックチェーンは 2015 年に発表され、その誕生は「ユニバーサル」ブロックチェーンの出現を示しました。誰もが ETH やその他のトークンと対話できるアプリケーションをネットワーク上に構築できます。これらのアプリケーションは分散型金融への扉を開き、現在では 10 億ドル以上が分散型金融業務の担保として預けられています。 DeFi（分散型金融）がイーサリアム上でどのように段階的に実際のサービスに成長してきたかについては、別の記事にまとめています。
Eth1.X 拡張スループットを制限する要因
イーサリアムは 5 年間で急速に成長しましたが、イーサリアムが経験した驚異的な成長は、業界全体にとってボトルネックがどこにあるのか、どこを改善できるのかも示しています。
2017年、イーサリアムの開発が困難に陥ったとき、複数の「イーサリアム・ターミネーター」が立ち上がり、イーサリアムを「倒す」と主張した。しかし、これらの「ターミネーター」は主に、より高いスループット (TPS、1 秒あたりのトランザクション処理) と引き換えにセキュリティを犠牲にしており、トランザクションには手数料を支払う必要がないという完全に誤解を招く (または意図的に混乱を招く) 宣伝を行っています。実際、それらはどれもイーサリアムが直面している問題の「解決策」ではありません。
イーサリアムを真にアップグレードするには、全員が既存のシステムを抜け出し、最初からやり直す必要があります。イーサリアムの最良の部分を活用し、その多くの残骸を捨てることができます。
イーサリアム2.0
イーサリアム2.0
イーサリアム 2.0 は、仮想通貨分野におけるこれまでで最大のオープンソース プロジェクトであり、イーサリアムの当初の目標とそれを超えた新しいシステムの開発を目指しています。 Casper (プルーフ オブ ステークのコンセンサス アルゴリズム) やシャーディングについて聞いたことがあるかもしれませんが、イーサリアム 2.0 の目標はそれだけではありません。
この記事では、イーサリアム 2.0 のあまり知られていない変更点と、これらの変更がイーサリアムが分散化の美しい世界に向かうのを支援することでどのように触発されたのかについて説明したいと思います。
この記事では、イーサリアム 2.0 のあまり知られていない変更点と、これらの変更がイーサリアムが分散化の美しい世界に向かうのを支援することでどのように触発されたのかについて説明したいと思います。
金融政策（安全保障コスト）
仮想通貨の金融政策を過小評価すべきではありません。暗号通貨はマイナーやコンピューティングパワーを引き付けるために追加の通貨（ブロック報酬の形で）を使用する必要があるため、セキュリティの確保を前提として、追加の発行は少ないほど良いです。時価総額上位 20 通貨の中で、ビットコインのブロックチェーンが最も安全であり、通貨発行率も最も低いことがわかります。現在のビットコインの年間増加率は3.8％で、ETHの4.5％よりもかなり低い（ただし、イーサリアムがビットコインの半減政策に従えば、この割合はさらに高くなるだろう）。
多くのイーサリアム保有者は、イーサリアムブロックチェーンのコストがセキュリティに対して高すぎると感じていますが、これにより発行率が低下すると、マイナーはそれほど稼ぐことができないため、マイニングのコンピューティング能力とセキュリティの急激な低下につながる可能性があります。もうお金。したがって、PoW の下で発行レートを下げることは、チェーンのセキュリティに予期せぬ副作用をもたらすため、困難です。ビットコインでは、マイニング報酬の変化は長期的にはほぼ予測可能であるため、この問題は（ほとんど）ありません。
イーサリアム 2.0 の最大の目標の 1 つは、プルーフ オブ ステーク (PoS) コンセンサス メカニズムに切り替えることです。つまり、高価なマイニング ハードウェア (ASIC か GPU か)、集中的な計算と電力の役割を取り除くことです。代わりに、ブロック送信や同期などの Eth2 ノードの処理だけであれば、安価な通常のコンピュータで十分です。このようにして、ネットワーク セキュリティを保護するコストが大幅に削減されます。ただし、ユーザーは参加するには 32ETH をロックする必要があります。
画像の説明
～追加発行回数（報酬規模）は実際の証券支払いニーズに応じて変動～
イーサリアム2.0では、発行レートの引き下げに加えて、ガス料金の支払い時に使用される現行のオークション市場モデルを置き換え、「EIP1559」という少し異なるモデルに置き換えることも目指している。それがどのように機能するかを知る必要はありません。このモードでは、ユーザーが支払った料金のほとんどが破棄されることだけを知っておいてください。このモードでは、ユーザーが支払う手数料は少なくなりますが、イーサリアム 2.0 には多くのシャードがあるため、総手数料規模は現在のイーサリアムよりも大きくなり、破棄される量も多くなります。
発行率が非常に低い一方で、取引手数料の一部が失われるため、イーサリアム2.0の純発行率はマイナスになる可能性があり、つまり、発行額よりも焼かれる額が多くなる可能性があります。 ！そうなるとETHはさらに不足し、PoSシステムへの攻撃のコストがより高くなります。
コンセンサス アルゴリズム (PoW や PoS など) (訳者注: 原文はコンセンサス アルゴリズム) は、ブロックチェーンのセキュリティと分散化を確保することを目的としています。また、ネットワークを保護するためのインセンティブ メカニズムこそが、暗号通貨を真に活かすものであり、単なる仮想通貨の存在ではありません。台帳番号の係数。インセンティブ メカニズムにより、マイナー/ステーカーがネットワークにセキュリティを提供することが保証されます。イーサリアム2.0がセキュリティ手数料として追求しているのは、必要最低限の発行レートです。必要最低発行率とは、安全性を確保するためにチェーンが発行を継続するために必要な最低発行額を意味します。低い発行率と破壊戦略により、(ETH がますます不足しているため) 攻撃者の攻撃コストが徐々に増加し、それによって大規模な攻撃の可能性が減少します。
ステートレス
イーサリアムとその状態データのサイズについて話すときによく言及される「状態爆発」という用語を聞いたことがあるかもしれません。この問題の本質は、ガス料金を一度支払うと、データがイーサリアム ブロックチェーン上に永久に残ることになり、その結果、状態データが無制限に増大し、多くのデータが二度と使用されなくなる可能性があるということです。ストレージ規模での状態データの「爆発」は、ネットワークが存続し続けるにつれて、イーサリアム ノードのストレージ容量とハードウェア状態が直線的に増加する必要があることを意味します。長期的には、これによりイーサリアム ノードを実行できる人口のサイズが制限され、ブロック ガスの制限が引き上げられるたびに状態データの増加の問題が悪化します。
画像の説明
～ステートレスパラダイムにおけるネットワークトポロジ～
これはシャーディングにとって重要です。各シャードには独自の固有の状態があり、Eth2 バリデーターは検証するシャードの状態に応じて状態変更 (トランザクションの処理) を実行する必要があるためです。ステートレス プロトコルにより、バリデーターはシャードの完全な状態をダウンロードする必要がなく、データを表すバイナリ マークル ツリー (状態データよりもはるかに小さい) のみをダウンロードするだけになります。
シャードが増えるほど、状態データは際限なく増大します。取引所やブロック ブラウザなどのサービスは間違いなく存在しますが、すべてのシャード状態データ/履歴データを保存するインセンティブがあり、コストに関係なく正確になります。 。次に、変更するトランザクションの状態部分をバリデーターに提供し、後者が状態変更を実行できるようにする「状態プロバイダー」ソフトウェアの可能性があります。状態プロバイダーは、検証プロセス中のハードディスクの読み取りと書き込み、および集中的なストレージの必要性を完全に排除できます。これにより、新しい州固有のインセンティブの可能性が開かれるだけでなく、完全なシャード状態を維持する必要がなくなったバリデーターにとっても非常に役立ちます。もちろん、このデータは同期された状態ツリーと比較できるため、状態リレーから受信した状態の正確性を検証することはできます。
アカウントの抽象化
現在の Ethereum プロトコルには、外部制御アカウント (つまり、秘密鍵を使用してユーザーによって制御されるアカウント) とスマート コントラクト アカウントの 2 種類のアカウントがあります。外部で制御されているアカウントのみがトランザクションを開始でき、秘密キーを制御するユーザーによって開始されたトランザクションのみが自分のアカウントの状態を変更できます。現在メタ トランザクションは存在しますが、Gas 料金を支払うには中継ネットワーク (GSN など) に依存する必要があります。
Ethereum 2.0 の目標は、これら 2 つのアカウントを 1 つのアカウントに抽象化し、ネットワーク内のユーザー アカウントと契約アカウントに違いがないようにすることです。もちろん、コントラクトは引き続き存在しますが、その後、イーサリアム ネットワーク自体がメタトランザクションのリレーとして機能できるようになり、トランザクションに署名して自分でブロードキャストすることが、ネットワークと対話する唯一の方法ではなくなります。
その際、自分のアカウントをスマートコントラクトのようにすることができ、例えば誰かがETHを送ってくれたら、メインアカウントが自動的にコールドウォレットに転送したり、送られてきたETHをすべて自動的に売却してDAIとなって保有したりすることができます。
機能モジュールをアカウントに直接配置できるため、非常に多くの興味深い dApp デザインと機能が生成されます。ユーザー管理アカウントの操作は、現在のイーサリアムプロトコルのように許可される操作が固定されるのではなく、多様なものになります。
アカウント抽象化の興味深い可能性は、契約が自分で Gas 料金を支払い、トランザクションを開始できることです。しかし、これは複雑な問題であり、まだ開発中ですが、開発されれば可能性は十分にあります。
実行環境
イーサリアム アプリケーション開発を行う開発者にとって、推奨されるプログラミング言語は Solidity または Vyper であり、どちらも独自の奇妙な機能を持っていますが、実用性の観点からは、開発エコロジーは依然として非常に良好です。現在の使用法では、これらの言語で書かれたコードは、イーサリアム仮想マシン (EVM) による解釈を容易にするために、より一般的な低レベルの操作にコンパイルされます。 EVM について詳しく理解したい場合は、この記事を読んでください。必要ありませんが。
EVM で使用されるオペコード (OPCODE) により、イーサリアム ノードは、ノードを実行しているコンピューターに関係なく、同じ計算を生成できます (ここで、「仮想マシン」部分が登場します)。また、署名の検証や口座残高の取得などの複雑な操作を、たった 1 行のコードで簡単にカスタマイズできるようになります。 EVM が状態を正確に読み取り、状態変更を実行しない限り、機能は実現できません。
EVM はスマート コントラクト エコシステム全体 (他のチェーン上でも) の基盤としてうまく機能しますが、イーサリアム上のアプリケーションが任意のランタイム言語 (ランタイム) を使用できればさらに良いでしょう。チェーンは独自の状態遷移ルール (EVM など) を他のチェーンに強制すべきではなく、実行自体はよりオープンである必要があります。だからこそ人々は「実行環境」を思いつきました。
実行環境メカニズムにより、すべての状態遷移ルールを (WASM を使用して) プロトコル層に直接組み込むことができるため、トランザクション処理メソッドをシステムの他の部分から完全に独立させることができます。たとえば、ZK ロールアップと秘密トランザクション専用の実行環境 (EE) と、UTXO スタイルのトランザクション (ビットコイン ブロックチェーンなど) 用の別の EE が存在する可能性があります。各トークンに同じコードをアップロードせずに、すべてのトークンを運ぶ専用のトークン固有の EE が存在することもあります。もちろん、既存のエコシステムのサポートを確保するために、既存の EVM も eWASM と呼ばれる EE に置き換えられます。
Eth1 上のすべての dApp は EVM の動作を念頭に置いて設計する必要があるため、イーサリアムの状態遷移機能 (EVM) の制限がエコシステム全体のボトルネックになります。 EE メカニズムを使用すると、このボトルネックは存在しなくなり、プロトコル上のオープンな依存関係を活用するまったく新しい dApps の出現が可能になります。さらに詳しく知りたい場合は、EthHub に Will Villanueva による素晴らしいポッドキャストがあります。最新の開発について説明した記事もここにあります。
