業界はイーサリアム 2.0 を切実に必要としていますが、「利用可能」になるまでには少なくとも 2 年はかかるでしょう
イーサリアム 2.0 という名前はご存知かもしれません。イーサリアムはブロックチェーン コミュニティで重要な位置を占めており、イーサリアム 2.0 はイーサリアム、さらにはブロックチェーンの将来に直接影響を与えることになります。
しかし、イーサリアム 2.0 とは一体何なのでしょうか?正直に言うと、この質問に明確に答えるのは簡単ではありません。それにもかかわらず、この記事ではそれを試してみたいと思います。
イーサリアム コミュニティは活気があり、これに匹敵するブロックチェーン コミュニティはほとんどありません。トークンとスマート コントラクトの大部分はイーサリアム上で実行されており、ブロックチェーン分野のほとんどの開発者や企業にとって、イーサリアム ファングは第一の選択肢でもあります。しかし、イーサリアムの現状は、その目標からはまだ程遠いです。言い換えれば、予想されるイーサリアムの生態はまだ正式には現れていません。 Serenity（静けさ、知恵を意味する）の最終段階では、イーサリアムは正式にPoSコンセンサスメカニズムに移行し、最終的な姿を示します。
しかし、平穏への道のりは長い。
実際には、イーサリアム 1.0 から最終セレニティ フェーズへの移行には、計画された一連のハード フォークが含まれていました。しかし、このプロセスは予想を超える複雑さのため、時間と労力がかかりました。コミュニティは「イーサリアム 2.0」を使用して、目標とそれを達成する方法を説明します。
イーサリアム 2.0、または ETH 2.0、この用語は多くのブロックチェーン メディアで目にしたことがあるはずです。イーサリアム 2.0 について言及した記事は数百件あります。しかし、満足のいく記事はそれほど多くありません。簡単で一般的すぎて特定の情報を提供できない記事もあれば、専門的かつ詳細すぎて読みにくい記事もあります。
この記事を使用してイーサリアム 2.0 について明確に説明したいと思います。この記事にはイーサリアム 2.0 に関する現在の理解が含まれており、この情報はいつでも更新される可能性があることに注意してください。
1. なぜイーサリアム 2.0 が必要なのでしょうか?
1 つ目の理由は、現在のイーサリアムの速度が遅すぎることです。多くの複雑なアプリケーションは拡張に非常にコストがかかります。 Visa のクレジット カード処理能力を比較します。Visa は 1 秒あたり数千件のトランザクションを処理できますが、Ethereum は 1 秒あたり 15 件のトランザクションしか処理できません。イーサリアムが遅い理由は、イーサリアムが分散型アーキテクチャであり、分散型であり続ける必要があるためです。
では、どうすれば改善できるのでしょうか？
考えられるアイデアの 1 つは、スーパー ノードを使用することです。ユーザーはスーパー ノード、つまり「コンセンサス ノード」に依存できます。コンセンサス ノードには、すべてのトランザクションを処理するのに十分な強力なサーバーがあります。このソリューションは、ブロックチェーンをそのまま維持するのに十分簡単で、クライアント マシンの同時処理を増やすだけで済みます。
しかし、イーサリアム開発者は、主にブロックチェーンの分散化に損害を与え、検閲に抵抗する能力に損害を与えることを恐れて、このオプションを拒否しました。
私たちは、分散化、スケーラビリティ、セキュリティというブロックチェーンの不可能な三角形の理論に長い間慣れ親しんでおり、3 つのうち 2 つしか選択できず、3 つすべてに対応することはできません。不可能な三角形をどのように打破するかは、すべての「第 2 世代ブロックチェーン」プロジェクトが試みたいことです。たとえば、IOTA はこのトリレンマを解決できると主張しており、イーサリアム 2.0 を含むほとんどのソリューションは、PoW マイニング メカニズムを他のコンセンサス メカニズムに置き換えようとしています。
したがって、イーサリアムの元の設計は多かれ少なかれ失敗とみなされていました。 Chromatic Capitalによると、イーサリアム2.0は「ブロックチェーンのセカンダリチェーンのような0対1のパラダイムを採用した、全く異なるプロジェクト」だという。
イーサリアム 2.0 は、元のバージョンへの単なるアップグレードではなく、イーサリアム ブロックチェーンの完全な見直しです。イーサリアム 2.0 は、イーサリアムの安全性を高め、数千のトランザクションを処理できるほど処理能力を拡張し、プログラマビリティを向上させるように設計されています。さらに重要なことに、これらの改善はイーサリアムの分散化を損なうことはありません。
イーサリアム 2.0 はこの問題をどのように解決する予定ですか?
断片化
断片化
PoS Proof of Interest コンセンサスメカニズム
新しい仮想マシン
断片化
断片化シャーディングは、データベースを複数のサーバーにまたがって分割する、つまりパーティション化する技術的手段です。コンピューターが同じハードドライブ上に複数のパーティションを持っているのと同じように、データの一貫性を損なうことなくブロックチェーンをいくつかの部分に分割することも可能です。フラグメンテーション（シャード）はシステム全体と同等のセキュリティを有しており、シャーディングによるリスクはありません。
ステークの証明
PoS コンセンサスメカニズムの下では、マイナーはブロックを作成する必要がなくなりました。イーサリアム 2.0 では、プレッジ検証者 (ステーカー) がブロックを生成する責任を負います。これらのノードは、一定量の ETH をプレッジする必要があります。 PoW コンセンサスメカニズムと比較して、PoS 方式はエネルギーを節約するだけでなく、トランザクション速度も向上し、ブロックチェーン上のプレッジバリデーターの分散もより分散化します。
イーサリアムのブロックチェーン開発者は長年にわたり、参加者がルールを遵守しながらトランザクションを迅速に完了できる独自のコンセンサスメカニズムの実装に取り組んできました。 PoS の Proof-of-Interest メカニズムの助けを借りて、イーサリアムのトランザクションは数秒以内に完了でき、51% の攻撃に耐えることができます。
新しい仮想マシンの設計
新しい仮想マシン設計により、開発者は独自の実行環境を作成できます。これにより、他のブロックチェーンのルールをシャードに導入できるようになります。たとえば、開発者は BTC や Zcash のルールをイーサリアムに導入できます。したがって、イーサリアムは、さまざまなブロックチェーンで使用される共通のフレームワークになる可能性があります。
シャーディング、PoS コンセンサスメカニズム、新しい仮想マシンの 3 つの目標は、それぞれ非常に野心的なアイデアであると言わざるを得ません。これまでのところ、ブロックチェーンのシャーディング機能は実現されておらず、コミュニティ内の多くの賢明な思想家も、PoS コンセンサスメカニズムが本当に効果的であるかどうかについて議論しています。
イーサリアムの担当者は、ブロックチェーン開発の複数の課題を解決し、適切なアーキテクチャの作成に取り組み、既存のブロックチェーン開発が直面する制約や妥協を打ち破り、これらの問題を過去のものにすることに取り組んでいます。
2. イーサリアム2.0の開発プロセス
次に、イーサリアムがイーサリアム 2.0 に進化するために通過する必要がある段階を整理してみましょう。フェーズ 0: ビーコン チェーン
ビーコン チェーンはイーサリアム 2.0 の中核であり、この新しいブロックチェーンの開始後の初期段階では、最大 64 のシャード チェーンの動作を調整できます。ビーコン チェーンは、イーサリアム 2.0 ネットワーク全体の「コマンド アンド コントロール センター」です。
ビーコン チェーンは、誓約された証人 (ステーカー/バリデーター) とその誓約されたトークンを記録し、誓約されたバリデーターをランダムに選択し、シャード チェーンを検証者に割り当てる「Caspar Proof of Stake」プロトコルを管理します。ビーコンチェーンはコンセンサスルールを採用し、不正なステーキングバリデーターを制裁し、異なるシャード間のリンクハブとして機能します。
イーサリアム 2.0 のバリデーターは、保有するトークンを使用して「証明書」と呼ばれる構造に投票するプルーフ オブ ステーク メカニズムを通じて投票します。シャード チェーンが十分な「認証情報」を取得すると、ビーコン チェーン上でクロスリンク関係が確立されます。この瞬間から、ブロックは最終的な安定性を獲得し、取り消したり改ざんしたりすることはできなくなります。シャード チェーンでは、ブロックはメイン チェーン (ビーコン チェーン) のブロックと同じセキュリティを獲得します。このプロセスは、リップルのコンセンサス メカニズムと IOTA の計画を思い出させるようです。つまり、ネットワーク上のノードに特定の方法でブロックに投票させるというものです。
誓約バリデーターはその労力に対して報酬を受け取り、ビーコン チェーンのネイティブ トークンである ETH2 を受け取ります。長期的には、ETH2 が ETH トークンに取って代わり、ETH2 トークンの総量に制限はありません。このようにして、ブロックチェーンの運用を維持するバリデーターにトークンが割り当てられ、ブロックチェーンに長期的なセキュリティ保証がもたらされます。 。
ビーコンチェーンは、2020 年の第 2 四半期または第 3 四半期に稼働する予定です。これにより、ETH2 への移行のフェーズ 0 が開始されます。ユーザーはビーコン チェーン クライアントを実行し、ETH (現在は ETH1 と呼ばれています) をビーコン チェーンに支払うと、ビーコン チェーンで ETH2 に切り替えられます。これは一方向の交換方法であり、ETH1 は破棄されます。
したがって、フェーズ 0 が成功すると、2 つのイーサリアム ブロックチェーン、イーサリアム 1.0 とイーサリアム 2.0、または ETH1 と ETH2 が存在することになります。ユーザーにとって、ビーコン チェーンにリンクできるシャード チェーンがないため、現時点ではイーサリアム 2.0 は意味がありません。
この段階では、ビーコン チェーンはまだ本体のない骨組みです。あるいは、大きな船の竜骨や家のブラケットと考えることもできます。
フェーズ 1: シャード チェーン
2021 年頃には、シャード チェーンの最初のバッチが開始され、使用される予定です。
これらのシャードには、最初はデータが生の形式で保存されます。特定のコンセンサス ルールに従ってデータを処理することはできず、ユーザーやアドレスのアカウント残高を表示することさえできません。シャーディングの効果をテストするための実験としてのみ使用されますが、これらのシャードを使用してデータを保存し、サポートすることも可能です。 DAppsは拡張した方が良いです。
フェーズ 1 の焦点はビーコン チェーンを中心に展開します。この段階で、ビーコン チェーンはクロスリンクを通じてシャードの状態を参照し始め、それによって状態の最終性が達成されます。
ビーコン チェーンをブロックチェーンとして考えることができます。他のブロックチェーンがこのビーコン チェーンに接続し、ビーコン チェーンの周りを回転します。現段階では、これらのシャード チェーンにはまだ実用的な機能があまりありません。
新しい PoS コンセンサスメカニズムを構築して実行し、さまざまなデータチェーンのコントロールセンターとしてブロックチェーンを設定することは大きな課題です。イーサリアム 1.0 をこの段階に到達させるには、まだ何百もの詳細を議論し、大小の無数のアップデートを実装する必要があります。しかし、フェーズ 1 については、今のところ知る必要があるのはこれだけです。
この段階では、イーサリアム 1.0 とイーサリアム 2.0 ブロックチェーンは並行して動作し続けます。第 2 ステージ以降、物事は本当にエキサイティングで面白くなります。
フェーズ2：ビジョンの実現
ロードマップによると、次の段階では「イーサリアム 2.0 の真のビジョンを実現」し、トランザクションを処理できるシャード チェーンを実現します。
この段階から、イーサリアム 2.0 ネットワークを実際のアプリケーションで使用できるようになります。プロジェクトのフォローアッププロセスでは、スマートコントラクトもシャードチェーン上で有効化されます。
その後、上記の新しい仮想マシンによって提供される実行環境も有効になり、シャード上で独自のルールをアクティブ化できるようになります。たとえば、ビットコイン、Zcash、イーサリアム 1.0 などの他のブロックチェーンをシミュレートします。
イーサリアム 1.0 がビットコインを抽象化することでブロックチェーン上でスマート コントラクトを実現したのと同じように、イーサリアム 2.0 もイーサリアム 1.0 を抽象化し、ブロックチェーン コンピューティングの基本的な性質を再定義します。
フェーズ 2 では、すべてのチェーンの機能が結合されます。フェーズ 1 では、シャード チェーンは純粋なデータ ストレージでしたが、現在はスマート コントラクトの状態をコンセンサス プロセスにもリンクする構造化チェーンになりつつあります。
開発者は特定のシャード上に DApp を作成でき、イーサリアムはビーコン チェーンによって制御されるマルチチェーン システムになります。
第 2 段階は 2021 年末か 2022 年初めに完了する予定です。ロードマップによれば、実行環境の概念化など多くの部分が「依然として集中的な研究開発中」だという。
フェーズ 3 ～ 6
計画によれば、イーサリアム2.0は6段階に分けて開始される。ただし、ロードマップによれば、フェーズ 3 以降は変更が発生する可能性が高いため、いかなる種類の予測も推測にすぎません。これらのフェーズのある時点で、イーサリアム 1.0 は無人の参加により徐々に消滅する可能性があります。もちろん、計画通りに進む場合、またはイーサリアム 2.0 が元のイーサリアム 1.0 ブロックチェーンを置き換える場合、すべてのユーザーとイーサリアム トークンは新しいブロックチェーンに移行できます。ただし、これらすべてはまだ決定されていません。
これらの段階は、イーサリアムの Github リポジトリでオープンな方法で説明されています。
フェーズ 3 : ライト クライアント ステートフル プロトコル
ライトクライアントを実装します。これは、各ノードが保持する必要があるイーサリアム状態のデータ サイズを削減するために行われる可能性がありますが、状態が完全に削除されるわけではありません。
フェーズ 4 : 相互共有取引
トランザクションは異なるシャード間で共有できます。
フェーズ 5: メインチェーンのセキュリティとの密接な結合
フェーズ 6: 追加のシャード、セカンダリ シャード、または指数関数的シャード
シャードには、シャード、個々のシャード チェーン、または将来のサブチェーンとなるビーコン チェーンが引き続き含まれます。
ただし、これらの段階に関するより具体的な情報はまだ不足しており、高度に抽象的な論文やオンライン セミナーの抜粋がいくつかあるだけです。
イーサリアム 2.0 の具体的な形式は何ですか?これまでのところ、明確に定義されていません。したがって、イーサリアムの静かな段階が完了するには、4 ～ 5 年、あるいはそれ以上の時間がかかることが予想されます。
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免責事項: この記事は著者の独立した意見であり、Blockchain Institute (パブリックアカウント) の立場を表すものではなく、投資に関する意見や提案を構成するものでもありません。
オリジナル：https://medium.com/
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