イーサリアムの開発ルート図
ソース | barnabe.substack.com
著者 | バルナベ・モノノット
以下は 4 月 9 日金曜日のプレゼンテーションから抜粋したものです
この記事はイーサリアムの未来への道についてです。 Eth2 開発者チームは現在のイーサリアムを「eth1」と呼び、現在は PoW チェーンとして知られています。そして、将来のイーサリアムは eth1 でも eth2 でもありません...イーサリアム:
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図: PoW メカニズムを PoS メカニズムに置き換える
PoW が悪いわけではないが、キャッチーなタイトルが必要だ
PoW では集中的な計算を実行するために多くのハードウェアが必要となり、過剰なエネルギー消費が発生します。私たちは、ほとんどの仮想通貨評論家のように資源の無駄については話しません（彼らのいつものレトリックは「なぜ国家資源を消費する決済システムを使用しなければならないのか？」です）。私たちが主張しているのは、同じことをするのに比較的少額の消費を支払えばよいということです。 、それならそうすべきです。
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図：第二段階の検証作業を行わないと資産を失う
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コンセンサス層は、全員が特定の正しいデータに同意することを保証します。そして、実行層は実際にこのデータを意味のあるものとして解釈します。 「データ」とは、コントラクトの展開、取引所でのトランザクションの実行、支払いトランザクションの送信など、ブロックチェーンとのあらゆる形式の対話です。
ブロックチェーンの核心は、チェーンに新しいブロックを追加することです。新しいブロックが追加されると、ブロック前の状態からブロック後の状態に移行します。この状態では、ブロック 0 から N までのすべてのデータが集約されます。
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最初のステップはコンセンサス層を実行層から切り離すことであり、2 番目のステップは PoW から PoS に移行することです。
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図: 最初のステップが完了しました
2020 年 12 月以降、次の 2 つのチェーンが同時に実行されています。
➤ 1 つ目は PoS コンセンサス チェーン (ビーコン チェーンとも呼ばれます)
➤ 2 つ目は、信頼性の高い PoW コンセンサス + 実行チェーン (別名 eth1)
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図: バリデータになる方法
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図: マージ
この通信不能状態が長く続かないことを祈ります。 「マージ」は、PoS コンセンサス チェーンと PoW コンセンサス + 実行チェーンを永続的に橋渡しします。これは、バリデーターが実行層のブロックを生成できることを意味します。合併後、当社には 2 種類のチェーンが存在します。
➤ PoS-コンセンサスチェーン
➤ PoS ベースの実行チェーン（つまり「eth1」チェーン）
合併後、PoS コンセンサス チェーンのバリデーターは、ステーキングされたデポジットと報酬を引き換えて引き出し、それらを PoS ベースの実行チェーンに送り返すことができるようになります。 [2]
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(色の概要: 合意 = 紫、実行 = 緑、データ = 黄色)
ロールアップと言えば、これは利用可能な多くのスケーリング ソリューションの 1 つですが、プロトコル設計の観点から見ると、このソリューションは最適な妥協点を提供する可能性があります。このスキームの考え方は単純です。データをオンチェーン (状態遷移の実行を再構築するために使用) に保存することで状態遷移を総合的に処理し、状態の実行をオフチェーンに置きます。誰かが実行結果に同意しない場合、または誰かが最初に実行するのを忘れた場合でも、データはオンチェーン上にあり、誰でも利用可能 (再計算可能) で、完全に許可が必要ありません。
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図: いくつかのロールアップ ソリューションが導入されており、さらに開発中です
ユーザーは実行チェーンに移動する必要があります ("eth1") のロールアップ コントラクトは、ユーザーが取引できるロールアップに参加できる資産を約束します。完了すると、ユーザーはアセットをロールアップから実行チェーンに転送できます。
ロールアップの代替手段は何ですか?上の写真を見てください。これらの垂直の黄色のチェーンを一連の平行な赤いチェーンに置き換えたらどうなるかを想像してみましょう。たとえば、複数の eth1 チェーンを複製し、並べて実行した場合はどうなるでしょうか?
ここでの問題は、並行して実行される複数の実行チェーンをどのように処理するかです。あるチェーンで何かが発生し、他のチェーンがそれを知る必要がある場合はどうなるでしょうか?これはシャーディングにとっては非常に難しい問題であり、複数のチェーンで実行されるスキームにとっては克服する必要がある問題です。
"ロールアップに違いはありません"と読者はそう思うかも知れませんが、本質的には何も問題はありません。しかし、あるロールアップから別のロールアップに転送する場合、同じ厄介な問題が再び発生します。ただし、重要なのは、いくつかのロールアップ設計がすでに存在しており、これらのソリューションを検討できる余地はまだ非常に広いということです。そうであれば、最初にロールアップを実験してから、プロトコル レベルのアプローチを導入してみてはいかがでしょうか。
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図: シャードを使用してロールアップによって公開されたデータを保存する
読者はブロックスペースが不足しているという話を聞いたことがあるはずですよね?ロールアップはデータを公開する必要がありますが、eth1 ブロックのスペースが不足しています。また、これまで説明したように、クロスシャーディングは非常に困難です。この問題を解決するには、断片化を使用して、ロールアップで公開する必要があるデータを保存します。その時点で、シャードは 64 個、つまり現在利用可能な帯域幅の 64 倍になる可能性があります。また、シャード ブロックは、eth1 チェーン ブロックが現在保持できるよりも多くのデータを保持する可能性があります。
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図: 各ロールアップには独自の実行環境があります
この分野では、やるべきことがまだたくさんあります。まず第一に、「マージ」と「データシャーディング」はどちらも非常に複雑なタスクであり、複数のチームが一方または両方に同時に取り組む必要があることを忘れないでください。ただし、ロールアップに関しては、検討すべき興味深い問題がまだいくつかあります。ここではその一部のみを示します。
➤ ユーザーとロールアップ間の一括移行を可能にするというのは素晴らしいコンセプトです。ユーザーがレイヤー 1 (eth1) とレイヤー 2 (ロールアップ) の間を行き来するのに十分な公共交通機関を持っているのに、なぜ自分で運転して往復する必要があるのでしょうか?これは非常に不経済です。
➤ ユーザーが別のロールアップで何か素晴らしいことができると考えた場合 (彼がいるロールアップは存在しません)、最初に L1 に引き出してから、L1 からこのロールアップに入金する必要がありますか?これはあまりにも無駄です。
➤ ロールアップによって現在のオンチェーン操作のネットワーク帯域幅が大幅に増加することは疑いの余地がありません。しかし、ロールアップは依然としてユーザーが期待する無限の高速道路ではありません。ロールアップで多くのことを同時に実行したいと考えている人はまだたくさんいます。したがって、ロールアップは必然的に混雑の問題に直面しますが、特に混雑した市場である L1 とは異なり (1559 が間もなく発売されます)、ロールアップの探索可能な領域はより広いです。
➤ 輻輳について言えば、これはプロトコル レベルにより固有ですが、EIP-1559 が交通警察として機能し、各シャードで公開されるデータ量を決定し、バリデーターがその量を処理できるようにすることもわかります。 eth1 で EIP-1559 を実行するのが素晴らしいと思われる場合は、64 シャード チェーンすべてで同時に 1559 を実行することを楽しみにしてください。それでは、ロールアップはデータをどこに公開すべきでしょうか?データはそのシャードでのみ利用できるように、単一のシャードでのみ公開されていますか?それとも、計画された「シャードスタガリング」スキームの恩恵を受けるために、複数のシャードで公開されますか?このソリューションは Vitalik によって提案されました。つまり、シャードが順番にブロックを生成するため、データをパブリッシュするときに、新しいブロックの生成からの時間は数百ミリ秒以内であり、「迅速なファイナライズ」を必要とするアプリケーションには理想的です。
提案してくれた Danny Ryan と Sacha Saint-Leger に心より感謝いたします。
[1] PoW はコンセンサス アルゴリズムではないと聞いたことがありますが、定義をオーバーロードする場合はコンセンサス メカニズムとして説明しても問題ないと思います。
[2] PhiGoはTwitterで、合併後（PoWがイーサリアムから撤退）、担保に入れられた預金を引き出すことが必ずしも可能ではないと書いた。現在、合併プログラムは合併部分に重点を置いているのは事実ですが、「撤退」問題は別個の、しかし関連する研究活動です。
