なぜモノリシック L1 ブロックチェーンは「行き止まり」なのでしょうか?
原作者：ポリニャ
私は「楽観的ロールアップと ZK ロールアップ」について記事を書いたことはありません。それらはすべて素晴らしいです。私の記事はすべて、恐ろしく非効率で、拡張性がなく、安全性が低く、弾力性のないモノリシックな L1 ブロックチェーンとの戦いに関するものであり、資本ごとにこれらの L1 ネットワークのばかばかしい構成を見てきました。私の唯一の目的は、ブロックチェーンが技術的、経済的、社会的に持続可能な方法で世界的なユビキタスに拡張されることを確認することです。モノリシック L1 ブロックチェーン ネットワークは持続不可能であるだけでなく、実際には必要なスループットを提供することは決してできず、目標には桁違いに達していません。しかし、それはもう問題ではありません -ブロックチェーンを拡張するにはモジュール式の実行レイヤーとデータ可用性サンプリングが必要です。この点がこれほど明確になったことはありません。私たちがこれを認識し、このアプローチに移行するのが早ければ早いほど、ブロックチェーン業界はより良くなるでしょう。はい、これは単なる私の意見です。いつものように、この記事は専門的な研究記事ではなく、素人の意識の流れのとりとめのないものであると考えてください。
モノリシック L1 ブロックチェーンは (依然として) 非常に非効率的です
私がロールアップに関するレビューを書き始めたのは 2020 年で、昨年の今頃にブログを書き始めたのですが、当時の主流の説は「カルダノやその他の L1 スマート コントラクト プラットフォームが登場し、ユーザーは一夜にしてイーサリアムから他の L1 ネットワークに大規模に移行するだろう」というものでした。後の声明は、「L2 ネットワークは一時的な応急措置であり、拡張を達成する唯一の方法は L1 ネットワークである。」しかし、2021 年後半に最も控えめなテストが行われたとしても、これらの代替 L1 ネットワークの物語は驚くべきものによって崩壊します。スピード：
バイナンス スマート チェーン (BSC)状態の肥大化により、システムの要求がさらに厳しくなります。その結果、ノードの同期が失われ始め、多くの問題が発生します。ここでの問題は、彼らが最初に非常に低いシステム要件を指定していることですが、彼らは人々に次のように伝えていませんでした。システム要件は州のインフレに伴って急激に増加します。現在、彼らは適切な監査やテストを行わずに、無謀なネットワーク変更を行っています。もちろん、Erigon に切り替えて複数のチェーンを使用すると、さらなるメリットが得られますが、常に重大な制限があります。
Solanaそのような間違いは犯しておらず、彼らは最初から高いシステム要件を非常に受け入れていました。さて、私は Solana のさまざまな失敗や問題を批判するつもりはまったくありません。初期のベータ版製品。不足している機能によるバグや問題は、ロールアップ、dapps、またはモノリシック L1 ネットワークのいずれであっても、ベータ プロジェクトでは常に発生します。開発者がそれらを修正してくれることを願うばかりです。しかし問題は、時間が経つにつれ、Solana が成熟し、バグを排除するためのテストが行われ、料金市場が実装されると、増分のスループットを提供する必要があることです。技術的および経済的な持続可能性の観点から大きな代償を払う。 Solana は本質的にスケーラブルではありません。 Optimistic Rollup は Solana よりもはるかに優れたソリューションであり、すぐに成熟します。
Polygon PoS おそらくイーサリアムの次に最も採用されているチェーンです。さて、Polygon PoS は確かに「コミット チェーン」(コミット チェーン) であり、代替 L1 チェーンではありませんが、依然としてモノリシック チェーンです。L1 ネットワークと同じ非効率性の制約を受ける。 Polygon PoS は限界に達し、スパムの影響を受け、最低ガソリン価格が値上がりしました。しかしその後も、多くのプロジェクトがスパム行為を行ったため、ガソリン価格が 0.1 ドル以上上昇しました。はっきり言って、これは Solana や Cardano よりもはるかに良い結果です。Solana または Cardano では、輻輳時にはトランザクションの 99% が失敗し、成功するのは小さな MEV ボットだけです。彼らの名誉のために言っておきますが、他のモノリシックなブロックチェーン プロジェクトとは異なり、Polygon チームはこれらの限界を非常に率直に認めており、ZK-Rollupに全力を注ぐ- これにより、実際に高い拡張性が可能になります。行動は言葉よりも雄弁であり、ゼロ知識テクノロジーに 10 億ドルを投資した Polygon チームは称賛に値します。
といえばCardanoこれらは、Solana と同様に非常に初期のベータ製品でもあります。手数料市場を導入する必要がある。 Cardano のシステム要件は低いままです。最近、Cardano コミュニティからロールアップへの関心が高まっているのを目にしました。それが起こっているのを見るのは素晴らしいことです。しかし、Cardano 自体がデータ可用性サンプリングを実装するまで、これらすべては無駄になります。
彼らの誇大宣伝に応えていないプロジェクトが他にもたくさんあることがわかります。ブロックスペースが飽和するたびに、Avalanche C-Chainコストが跳ね上がるだろう -- つまり、これはモノリシック ブロックチェーンの重要な機能です。サブネットはセキュリティの断片化や分散化につながり、同様に厳しい制限 (料金の高騰など) にさらされることになります。 Avalanche の「オンライン パーニング」 (オンライン プルーニング、「プルーニング」とは過去の履歴トランザクションを圧縮するノードを指します) については、様子を見ましょう。ただし、これは Geth の「オフライン パーニング」を実装し、より高い頻度でプルーニングするようです。これは Geth への良い追加になるかもしれません。しかし、それは間違いなく州のインフレの根本的な限界を解決するものではありません。私たちはHarmonyの失敗などを見てきました。しかし、次世代のためのスケーラビリティ ソリューションを構築している次のプロジェクトにも注目したいと思います。Ethereum、Tezos、Celestia、Polygon Avail のデータ可用性サンプリング、Mina と Aleo の有効性証明、その他多くのロールアップ スキーム、現在は毎週新しいロールアップがあるようです。私たちが「モジュラー アーキテクチャ」の時代に入ったことは明らかです。新しいモノリシック L1 ブロックチェーンを真剣に構築する人はほとんどいません。ピンチでは、Polkadot や NEAR などの「プロトタイプ モジュラー」プロジェクトは中期的なソリューションであり、上記の問題の多くは解決されませんが、持続可能性とセキュリティは維持されます。持続可能性やセキュリティを気にしないなら、Dfinity/ICP が興味深いものを構築しています。
また、モノリシック L1 ブロックチェーンには今後の道があることも明確にしておきたいと思います。次世代テクノロジーへのアップグレード。たとえば、Avalanche は、バリデータ セット全体によって検証される「データ可用性サンプリング サブネットワーク」を地下に実装し、モジュール式の実行レイヤーを導入できます。それが彼らのロードマップの優先事項でない限り、この変化が業界全体で一般的になるまで、私はこの話を推進し続けるつもりです。
現在、すべてのチェーンがロールアップである必要はなく、何らかの形式のモジュラー設計である必要もありません。ソブリン L1 チェーンは、セキュリティが重要ではない状況や、ロールアップでの実装が困難または不可能な新機能を実装したい場合には、依然としてその役割を果たしています。確かに、これは非常にニッチな市場ですが、これは現実です。Cosmosエコシステムはこれに関して素晴らしい仕事をしています。Polygon Edge魅力的なソリューションも構築されていますが、これらのチェーンが有効であることが証明され、有効性の証明を検証するために IBC (チェーン間通信) が進化することを期待しています。L1 ブロックチェーン間の「橋」もこんな感じです。しかし、有効性の点で完璧であることが証明されている =nil; 財団が構築している L1 クロスチェーン ブリッジでさえ、<>イーサリアムブリッジ」、まだただし、このより脆弱なチェーン (つまり、Mina チェーン) は攻撃できないことを前提とする必要があります。対照的に、ロールアップは「ブリッジ」です。完全なセキュリティ保証を提供可能、たとえ弱いロールアップ チェーンが攻撃されたとしても、より強力なチェーンのセキュリティを継承することができます。
最後に、話し合いのタイミングも重要です。現在、オプティミスティックロールアップは準備ができていないため、これらの非ベータモノリシックL1ブロックチェーンを使用することは依然として意味があります。 Optimistic Rollups であっても、モノリシック L1 チェーンであっても、さまざまな程度の成熟/不安定性, したがって、ケースバイケースで評価する必要があります。しかし、この記事ではそれについては説明しません。私の唯一の関心は、ブロックチェーンが長期的に大規模かつ持続的に拡張できる方法オプティミスティック ロールアップがゴールデンタイムに向けて準備が整うと、すべてのモノリシック L1 ブロックチェーン ネットワークにとってゲームオーバーとなります。オプティミスティック ロールアップがゴールデンタイムに向けて準備が整うと、すべてのモノリシック L1 ブロックチェーン ネットワークにとってゲームオーバーとなります。
以前は、私は非常に長期的な視点を持っていたので、ZK ロールアップについてもっと前向きに議論したかもしれません。私は常に ZK ロールアップが最終段階にあると考えており、すべてのオプティミスティック ロールアップは ZK ロールアップに変換されるか、不正防止システムの代わりに有効性証明を使用することになると考えていました。しかし、それは3年先になるかもしれません。
上記の最初の部分の結論は次のとおりです。モノリシック L1 ブロックチェーンは行き止まりであるこの点に関する証拠は圧倒的なので、この点を徹底的に強調したいと思います。以下はこの記事の第 2 部であり、主にイーサリアムに焦点を当てます。イーサリアムにはすべてのロールアップ イノベーションが存在し、イーサリアムには最も野心的なスケーラビリティ ロードマップがあるからです。
楽観的ロールアップと ZK ロールアップ
詐欺の証拠詐欺の証拠有効性証明書有効性証明書(ZK ロールアップ) 安全なロールアップ。
取引手数料
から始めましょうアプリケーション固有の Rollups 開始: 明らかに，ZK-Rollups この点でリードしてください。Loopring、zkSyncなどのスキームが支払い分野で人気があり、ERC-20 トークンの送金手数料は約 0.10 ドルです。執筆時点では、ZK-Rollup テクノロジーに基づく分散型取引プラットフォーム ZigZagプラットフォームの定額料金は 0.28 ドルで、これにはガス料金と取引手数料が含まれます。同時に、分散型デリバティブ取引プラットフォーム dYdXプラットフォームにはユーザーに対するガス料金はありませんが、プラットフォームのトランザクション料金を計算できます: トランザクション量が多い場合、ユーザーはトランザクションごとに 0.08 ドルのガス料金をイーサリアムに支払います。約 0.10 ドルです。
Optimistic Rollup は現在、この範囲の手数料を提供できる可能性があります - 実際、Worldcoin プロジェクトは、 Hubble(Optimistic Rollup に基づく L2 ネットワーク) ERC-20 の転送料金は現在0.10ドル未満の範囲。私たちはスマート コントラクト ロールアップへの移行を続けています - なぜ現在のものなのか楽観主義と裁定ウェブの料金ってそんなに高いの？ Lefees.info によると、この記事の執筆時点で、Optimism のトークン交換手数料は 0.85 ドルですが、Arbitrum では 1.35 ドルと、途方もなく高いです。
答えは簡単です。これらのオプティミスティック ロールアップ自体は最適化されておらず、オプティミスティック ロールアップにデプロイされた初期の dApps プロジェクトのほとんどはイーサリアム上の元のプロジェクトのフォークされたバージョンであり、オプティミスティック ロールアップ用に設計されていません。最近、楽観的なロールアップを最適化することで Aave V3 約10倍のコストダウンに成功！
ただし、さらに最適化が行われる予定です。署名の集約/圧縮により、トランザクションごとに約 1,000 ガスが直接節約されます。通話データ (calldata) の基本的な圧縮では、直接 2.5 倍の圧縮が可能であり、さらに高度なスキームが登場する予定です。オプティミスティック ロールアップとそこにデプロイされた dApp が最適化されると、オプティミスティック ロールアップの取引手数料は簡単に 0.01 ドルから 0.10 ドルの範囲になります。
待ってください、これはイーサリアムの開発ロードマップにおけるサージ段階に到達する前の状況です（つまり、シャーディングによってロールアップのスケーラビリティが大幅に向上します）。 2022年後半のイーサリアム上海ハードフォークのアップグレード（イーサリアム合併後の最初のアップグレードとなる）がうまくいけば、最初のステップはおそらく「」の導入となるだろう。BLOB を使用したトランザクション(Vitalik によって提案された新しいトランザクション形式である BLOB を運ぶトランザクション)、これにより、calldata のコストがほぼゼロになり、Optimistic Rollups が実際に安くなります。
現在、ZK ロールアップには高い固定費がかかります。現在、データ呼び出しのコストがこの固定コストを超えているため、ZK ロールアップの方が安価ですが、データ呼び出しのコストが無視できるほどになると、トランザクション手数料は完全に ZK ロールアップの固定コストによって占められるようになります。また、ZK ロールアップの実行コストははるかに高くなります。
明らかに、コストが異なるさまざまな証明システムがたくさんありますが、一般的な見積もりは 0.01 ～ 0.02 ドルです。これは ZK ロールアップの最小コストになります。ただし、彼らが望むなら、楽観的ロールアップは自由にさらに下げることができます: 成熟したオプティミスティック ロールアップのコストの 99% はデータ呼び出しのコストであるため、無視できるコストで ~5200 TPS の BLOB 領域にアクセスできます。
ところで、オプティミスティック ロールアップは、Validiums スキーム (データの可用性をオフチェーンに維持する) よりも安価になります。、この最小コストは Validium にも適用されるためです。私は信じている zkPorter(これは Validium ソリューションです) トランザクション コストは 0.01 ～ 0.03 ドルですが、オプティミスティック ロールアップのコストはそれよりはるかに低くなる可能性があります。個人的には、取引の品質上の理由からこのシナリオはお勧めしませんが、この場合、楽観的ロールアップは最終的により高い「利益」をもたらし、利害関係者に再分配することができ、公共財の資金調達や開発などに使用されます。
もちろん、最終的には最大 5,200 TPS で飽和し、それを超える大きな需要があれば、通話データのコストは再び上昇し始めるでしょう。しかし、それまでに、Danksharding展開し、まずこのスペースを 125,000 TPS に拡大し、その後数年かけて数百万 TPS に拡大します。 (ちなみに、ロールアップについて議論する場合、「TPS」という数字は意味がありませんが、説明の目的には役立ちます。) 長期的には、データを呼び出すコストがボトルネックになることは間違いありません。ボトルネックになるのはロールアップ自体です。繰り返しになりますが、ボトルネックとなるのはイーサリアムではなくロールアップそのものです。
長い目で見れば、ZK-Rollups が成熟するにつれて、ASIC 証明者が登場し、ZK-Rollups のコストは些細なものになるでしょう。その時点で、ZK-Rollups の利点、特に即時出金 (待ち時間なし) が優先されます。高度に圧縮された状態デルタ (dYdX など) を使用する一部のユースケースでは、オプティミスティック ロールアップよりもすぐにはるかに安価になる可能性があります。
ファイナリティ
そういえば、よくある誤解は、オプティミスティック ロールアップには 7 日間のストライキ期間があるということです。しかし実際には、オプティミスティック ロールアップは ZK ロールアップよりも早く L1 と同じファイナリティを達成します。オプティミスティック ロールアップが 5 ～ 10 分ごとにトランザクションのバッチを送信することが確認されており、これがレイテンシーです。この 7 日間は、このファイナリティが維持されることを保証するためのものであり、少なくとも 1 つのエンティティがこのファイナリティを維持すると想定されます。オプティミスティック ロールアップが拡大するにつれて、これらのトランザクション バッチはより頻繁にコミットされるようになります、約 20 TPS に達すると、各ブロックでオプティミスティック ロールアップを送信できます。このとき、オプティミスティック ロールアップのファイナリティは L1 のファイナリティと等しくなります。 ZK-Rollups の固定コストははるかに高いため、各ブロックでコミットすると、達成するためにより多くのアクティビティ (>100 PTS) が必要になります。ただし、Vitalik が提案したこの BLOB トランザクション EIP (Ethereum Improvement Proposal) では、ZK-Rollups を再設計して一部のプルーフを BLOB にコミットできるため、これは問題にならない可能性があります。
では、この 7 日間の楽観的ロールアップとは何でしょうか?チャレンジ期間は 7 日間であるため、7 日間のファイナライズ期間を持つトランザクションが存在します。これは、オプティミスティック ロールアップから L1 チェーンへの引き出しです。クロスチェーン NFT などの場合によっては、これが課題となる可能性があります。ただし、オプティミスティック ロールアップには多くの「橋」が存在しており、オプティミスティック ロールアップが成熟するにつれて、アクティビティと流動性が増加します。そうすれば、7 日間のチャレンジ期間は問題なくなります。さらに大きな問題は、ZK ロールアップによって、オプティミスティック ロールアップでは実現できない多くの新しいユースケースやクロスロールアップ アクティビティが可能になることです。
たとえば、Danksharding の助けを借りて、ZK-Rollups は L1 を同期的に呼び出すことができます。crList を通じて L1 事前確認を実装すれば、異なる ZK-Rollups 間である程度の合成可能性が可能になるのではないかとさえ推測しています。楽観的なロールアップは、これらの斬新で革新的なシナリオから除外されます。付録：オプティミスティック ロールアップではプライベート トランザクションが可能ですが、ZK ロールアップではそのようなトランザクションがはるかに低いコストで可能になります。
スループット
アプリケーション固有のロールアップは非常に無駄がなく、非常にスケーラブルです。私の記憶が正しければ、2020 年半ばに StarkEx は 9000 ～ 18000 TPS を実証しました。ただし、スマート コントラクト ロールアップの場合、状況はさらに困難になります。 StarkNet は dYdX または Immutable X よりも低いスループットしか実現できず、スループットの最適化が最優先事項であることがわかりました。 Optimism と Arbitrum は両方とも EVM クライアントに基づいているため、a) 十分にテストされたコードベース、b) 比較的最適化されたクライアントを備えています。数日前、私は並列処理が必要になる前に EVM がどこまで拡張できるかを尋ねたところ、Alexey Sharp は Erigon が 500M ガス/秒まで拡張できると示唆しました。したがって、最適化された EVM ベースのオプティミスティック ロールアップには多くの余地があり、マルチスレッド クライアントや複数のインスタンス/再帰的ロールアップによってさらに多くの余地を提供できます。
これが私たちの論点です。オプティミスティック ロールアップには正直な少数派の前提があるため、システム要件を過度に押し付けることはできません。明確にしておきますが、これはモノリシック L1 の正直な多数派の仮定ではなく、正直な少数派の仮定であるため、オプティミスティック ロールアップはどのモノリシック L1 ブロックチェーンよりも安全である可能性があります。ただし、ZK-Rollups は有効性証明で簡単に検証できるため、制限はデフォルトで ZK-Rollups より低くする必要があります。
しかし、オプティミスティックロールアップには解決策があります -ステートレスクライアント。これをOptimismのロードマップで見たのですが、どこでしたか思い出せません。ステートレス クライアントを使用するとオプティミスティック ロールアップの検証が非常に簡単になり、適切なツールを使用したトランザクションの検証も非常に簡単になります。さらに、ロールアップの状態は L1 から直接簡単に再構築できるため、ロールアップは状態の有効期限に頼ることにより L1 よりも積極的です。ステートレス性と高頻度のステート有効期限が達成されれば、ロールアップはステートの肥大化という深刻な問題を克服することになります。また、UTXO (未使用トランザクション出力) のようなシステムを通じて並列化する Fuel V2 のような新しいソリューションもあります。
要約する
要約する
結局のところ、すべてはタイムラインに関するものです。
アプリケーション固有のチェーンの場合、ほとんどの場合、ZK-Rollups がすでに最適なソリューションです。。これは、dYdX、zkSync、Loopring、または Immutable X を使用したことがある人にとっては明らかなはずです。いくつかのトレードオフはあるでしょうが、それらはすべて年末までに準備が整う予定です (dYdX V4 のように)。
スマート コントラクト: モノリシック L1 チェーンの関連性が維持されるまであと 1 年あります。これらのモノリシック L1 チェーンには予兆が設定されており、不正証明、正当性証明、DA (データ可用性) 証明の使用への緊急の移行以外に方法はありません。
オプティミスティック ロールアップは、ZK ロールアップよりも速く拡張されます。オプティミスティック ロールアップのコードベースの多くは成熟しており、注文とアップグレードが分散化されれば、オプティミスティック ロールアップは大量採用の準備が整います。 2022 年末までに、オプティミスティック ロールアップはガス料金が 1 セント未満となり、完全に分散化され、基本的にイーサリアム L1 と同じセキュリティとファイナリティを備え、資金を迅速に引き出すのに十分な流動性を備えたものになる可能性があります。そしてオプティミスティック ロールアップは、2023 年に無国籍状態と状態の有効期限が実装されるため、引き続き改善されます。
ZK-Rollups は進化し、成熟し、十分にテストされ、証明時間を最適化し、GPU 証明者、そして最終的には ASIC 証明者に移行し続けます。新しい仮想マシンとシーケンサー ノードも、時間の経過とともに成熟し、拡張されます。2023 年末までに、ZK ロールアップが追いつき、オプティミスティック ロールアップに取って代わると予想しています。しかし、オプティミスティック ロールアップは 2024/25 年まで機能し続けるでしょう。その頃にはほとんどのオプティミスティック ロールアップが ZK ロールアップになるか、少なくとも不正防止システムが有効性の証明に置き換えられると私は予想しています。
何度も言いますが、私の期間は5年から10年です。しかし、ロールアップと DAS (データ可用性サンプリング) は非常に急速に進んでおり、私は今ではその終わりが見えてきており、5 年以内には終わるだろうと考えています。
校正してくれた Reddit ユーザー u/proof_of_lake に感謝します。
