原作者：ヴィタリック

オリジナル編集:Deng Tong、Golden Finance

ケニアでの Ethereum Developer Interop の最終日に私がここに座ってこれを書いているとき、私たちは今後の Ethereum の重要な改良点、特に PeerDAS 、Verkle ツリーの移行、および履歴を保存するための分散方法の実装と技術的詳細の解決において大きな進歩を遂げました。 EIP 4444 のコンテキストで。私自身の観点から見ると、イーサリアムの開発ペースと、ノード オペレーターと (L1 および L2) ユーザーのエクスペリエンスを大幅に向上させる大規模で重要な機能を提供する能力は、常に向上しています。

Ethereum クライアント チームは協力して Pectra devnet を提供します

技術力の向上を考慮すると、自問すべき重要な疑問は、「私たちは正しい目標に向かって進んでいるのか?」ということです。長年の Geth コア開発者 Peter Szilagyi による最近の一連の不満のツイートは、私たちにこのことについて考えさせました。

こうした懸念はもっともです。これは、イーサリアム コミュニティの多くの人が表明している懸念です。私は個人的にこれらの問題について何度も心配してきました。しかし、私はピーターのツイートが示唆するほど状況が絶望的ではないとも思う。代わりに、多くの問題は進行中のプロトコル機能を通じてすでに対処されていますが、他の多くの問題は現在のロードマップを実際に調整することで対処できる可能性があります。

これが実際に何を意味するのかを理解するために、Peter が提供した 3 つの例を見てみましょう。これらの問題は多くのコミュニティ メンバーに共通の懸念事項であり、対処することが重要です。

MEV とビルダーの依存関係

以前は、イーサリアム ブロックは比較的単純なアルゴリズムを使用してブロックを作成するマイナーによって作成されていました。ユーザーは、「mempool」（または「txpool」）と呼ばれることが多いパブリック p2p ネットワークにトランザクションを送信します。マイナーはメンプールを聞き、有効なトランザクションを受け入れ、料金を支払います。実行可能な取引が含まれており、空きがない場合は手数料の高い順に優先されます。

これは非常にシンプルなシステムで分散化に適しています。マイナーはデフォルトのソフトウェアを実行するだけで、高度に専門的なマイニングファームから得られるのと同じレベルの手数料収入をブロックから得ることができます。しかし、2020年頃、人々はいわゆるマイナー抽出可能価値（MEV）、つまりさまざまなdefiプロトコル内で行われている活動を理解した複雑な戦略を実行することによってのみ獲得できる収入を利用し始めました。

たとえば、Uniswap のような分散型取引所を考えてみましょう。時間 T で、集中取引所と Uniswap の USD/ETH 為替レートが 3,000 ドルであると仮定します。 T+11 で、集中取引所の USD/ETH 為替レートは 3,005 米ドルに上昇しました。しかし、イーサリアムにはまだ次のブロックがありません。 T+12 までに、これは実際に当てはまります。ブロックを作成した人が誰であれ、最初のトランザクションは、Uniswap で利用可能なすべての ETH を 3000 ドルから 3004 ドルの間で購入する一連の Uniswap 購入である可能性があります。これはMEVと呼ばれる追加収入です。 DEX 以外のアプリケーションにも同様の問題があります。 2019 年に発行された Flash Boys 2.0 の論文では、これについて詳しく説明しています。

Flash Boys 2.0 の論文のグラフは、上記の各方法を使用して得られる収益額を示しています。

問題は、これによって、マイニング (または 2022 年以降のブロック提案) が「公平」であり得る理由が崩れてしまうことです。現在、そのような抽出アルゴリズムを最適化する能力に優れた大手プレーヤーは、各ブロックでより多くの利益を得ることができます。

それ以来、私が MEV 最小化と MEV 分離と呼ぶ 2 つの戦略の間で議論が続いています。 MEV の最小化には 2 つの形式があります: (i) Uniswap に代わる MEV フリーの代替手段 (Cowswap など) を積極的に開発すること、および (ii) ブロックプロデューサーが利用できる情報を減らし、それによってプロデューサーの収入を減らす暗号メモリプールなどのプロトコル内テクノロジーを構築することそれが手に入るのです。特に、暗号化されたメモリプールは、経済的に悪用するためにユーザートランザクションの前後にトランザクションを配置するサンドイッチ攻撃（「フロントランニング」）などの戦略を防ぎます。

MEV 分離は、MEV を受け入れることで機能しますが、市場を 2 種類の参加者に分割することで、ステーキング集中化への影響を制限しようとします。バリデーターはブロックの証明と提案を担当しますが、ブロック コンテンツを選択するタスクはオークション プロトコルを通じて行われます。個々のステーカーはもはや DeFi アービトラージの最適化について心配する必要はなくなり、単にオークション プロトコルに参加して最高額の入札を受け入れるだけです。これは、提案者/構築者の分離 (PBS) と呼ばれます。このアプローチは他の業界でも先例があります。レストランが分散型を維持できている主な理由の 1 つは、レストランがさまざまな運営をかなり集中化された一連のサプライヤーに依存する傾向があり、そのサプライヤーには大きな規模の経済があるからです。これまでのところ、PBS は、少なくとも MEV に関する限り、小規模なバリデーターと大規模なバリデーターが平等な競争の場にいることを保証することに非常に成功しています。ただし、これにより別の問題が発生します。どのトランザクションを含めるかを選択するタスクがより集中化されるということです。

これについての私の見解は、常に MEV の最小化は良いことであり、それを追求する必要があるというものです (私は個人的に Cowswap をよく使用します!)。暗号化されたメモリプールには多くの課題がありますが、MEV の最小化では MEV がゼロにならない可能性があります。ゼロに近い場合でも。したがって、ある種の MEV 絶縁も必要です。これは興味深いタスクにつながります。「MEV 絶縁ボックス」をできるだけ小さくするにはどうすればよいでしょうか?最適化アービトラージやその他の形式の MEV 収集の影響をビルダーに吸収させながら、ビルダーに与える権限をできるだけ少なくするにはどうすればよいでしょうか?

ビルダーがブロックからトランザクションを完全に除外する権限を持っている場合、攻撃は簡単に発生する可能性があります。価格が急速に下落している資産に裏付けられた債務担保ポジション (CDP) を defi プロトコルで保有しているとします。担保を追加するか、CDP を終了したいと考えています。悪意のあるビルダーは共謀してあなたを含む取引を拒否し、CDP の清算を強制するほど価格が下がるまで取引を遅らせようとする可能性があります。そうなった場合、高額な罰金を支払わなければならず、建設業者は多額の利益を得る事になります。では、ビルダーがトランザクションを除外してこの種の攻撃を実行するのを防ぐにはどうすればよいでしょうか?

ここで、インクルードリストが役に立ちます。

出典: etresear.ch

包含リストにより、ブロックの提案者 (つまり利害関係者) は、ブロックに入るために必要なトランザクションを選択できます。ビルダーは引き続きトランザクションを並べ替えたり、独自のトランザクションを挿入したりできますが、提案者のトランザクションを含める必要があります。最後に、現在のブロックではなく次のブロックを制約するようにインクルード リストが変更されました。いずれの場合も、トランザクションをブロックから完全にプッシュするビルダーの能力を奪います。

MEV は複雑な問題です。上記の説明でも多くの重要なニュアンスが抜け落ちています。ことわざにあるように、「あなたは MEV を探していないかもしれませんが、MEV はあなたを探しています。」イーサリアムの研究者は、「最小限の封じ込め」という目標に向けて非常に一貫して取り組んできており、構築者が行う可能性のある被害を最小限に抑えています（たとえば、特定のアプリケーションを攻撃する方法としてトランザクションを除外または遅延することによって）。

そうは言っても、私たちはさらに前進できると思います。歴史的には、インクルード リストは「特殊なケースの機能」であると考えられていました。通常、それについて考えることはありませんが、悪意のあるビルダーがおかしなことを始めた場合に備えて、「第 2 のパス」を提供することになります。この姿勢は現在の設計決定に反映されています。現在の EIP では、包含リストのガス制限は約 210 万です。しかし、インクルード リストの考え方を哲学的に変えることができます。つまり、インクルード リストをブロックとして考え、ビルダーの役割を、MEV を収集するためにいくつかのトランザクションを追加するヘルパー関数として考えることができます。建設業者が 210 万ガスの制限を設けている場合はどうなるでしょうか?

この方向のアイデア、つまり絶縁ボックスを可能な限り小さくするというアイデアは非常に興味深いと思います。私はこの方向に進むことに賛成です。これは、「2021 年の時代の哲学」からの変化です。2021 年の時代の哲学では、ビルダーが存在するので、その機能を「オーバーロード」して、より複雑な機能を提供できるようにするという考えに、私たちはより熱心に取り組んでいます。たとえば、ユーザーサービス。 ERC-4337 手数料市場をサポートすることにより。この新しい哲学では、ERC-4337 のトランザクション検証部分をプロトコルに組み込む必要があります。幸いなことに、ERC-4337 チームはこの方向にますます熱心になっています。

概要: MEV の考え方は、ブロック プロデューサーにユーザー トランザクションの包含を直接保証する権限を与えるなど、ブロック プロデューサーに権限を与える方向に戻りました。アカウント抽象化の提案は、集中中継者やバンドラーへの依存を排除する方向に戻りました。しかし、私たちがまだ十分に進んでいないという十分な議論があり、開発プロセスをこの方向にさらに推進するという圧力は非常に歓迎すべきことだと思います。

流動性ステーキング

現在、イーサリアムのステーキング全体のうち個人のステーカーが占める割合は比較的小さく、ほとんどのステーキングはさまざまなプロバイダー (一部の集中型オペレーターや、Lido や RocketPool などの他の DAO) によって行われています。

私は、さまざまな世論調査、調査、対面での会話など、自分自身で調査を行い、「今日は特にあなただけで賭けてみませんか?」という質問をしました。これまでのところ、ステーキング エコシステムは私にとって強力なものです。イーサリアムでのステーキングの好ましい結果であり、イーサリアムの最も優れている点の 1 つは、単に委任に屈するのではなく、実際に強力な個別のステーキング エコシステムをサポートしようとしている点です。しかし、この結果にはまだ程遠いです。私の世論調査や調査では、いくつかの一貫した傾向があります。

個人でステークをしない人の大多数は、その主な理由として最低 32 ETH を挙げています。

他の理由を挙げた人たちの中で、最大の理由は、バリデーターノードの実行と保守の技術的課題でした。

ETH が即座に利用できなくなること、「ホット」秘密鍵のセキュリティ リスク、DeFi プロトコルに同時に参加できなくなることはすべて重要ですが、小さな問題です。

Farcaster の世論調査では、人々が個人でステークを行わない主な理由が明らかになりました。

ステーキングの研究では、次の 2 つの重要な質問に対処する必要があります。

こうした懸念にどう対処すればよいでしょうか?

ほとんどの問題には有効な解決策がありますが、それでもほとんどの人が個別にステークしたくない場合、それにも関わらずプロトコルを安定して攻撃に対して堅牢に保つにはどうすればよいでしょうか?

現在進行中の多くの研究開発プロジェクトは、まさに次の問題に対処することを目的としています。

Verkle ツリーと EIP-4444 を組み合わせると、非常に低いハードディスク要件でステーキング ノードを実行できます。さらに、ステーキングノードがほぼ瞬時に同期できるため、セットアップやある実装から別の実装への切り替えなどが大幅に簡素化されます。また、各状態アクセスの証明を提供するために必要なデータ帯域幅を削減することで、イーサリアム ライト クライアントの実行可能性を高めます。

コンセンサスノードのオーバーヘッドを削減しながら、より大きなバリデータセットを可能にする（より小さなステーキング最小値を可能にする）方法（これらの提案など）を調査してください。これらのアイデアは、単一スロットのファイナリティの一部として実装できます。そうすることで、同期委員会に依存するのではなく署名の完全なセットを検証できるため、ライト クライアントの安全性も高まります)。

成長の歴史にもかかわらず、継続的な Ethereum クライアントの最適化により、バリデーター ノードの実行にかかるコストと困難さが軽減され続けています。

ペナルティの上限に関する研究により、秘密鍵のリスクに関する懸念が軽減され、ステーカーが希望に応じて ETH を DeFi プロトコルに同時にステーキングできるようになる可能性があります。

0x 01 出金証明書により、ステーカーは ETH アドレスを出金アドレスとして設定できます。これにより、分散型ステーキング プールがより実現可能になり、集中型ステーキング プールよりも有利になります。

しかし、私たちにはまだできることはたくさんあります。理論的には、バリデーターの撤回をより速く行うことができます。たとえバリデーターセットがファイナライズされるたびに (つまり、エポックごとに 1 回) 数パーセント変更されたとしても、Casper FFG は依然として安全です。ですから、しっかり取り組めばサイクルを大幅に短縮することができます。最低入金額を大幅に削減したい場合は、他の方向にトレードオフするという苦渋の決断を下すこともできます。たとえば、ファイナライズ時間を 4 倍にすると、最小入金額は 4 倍減少します。シングルスロットファイナリティは、「すべてのステーカーがすべてのエポックに参加する」モデルを完全に超えて、後にこの問題を解決します。

この問題全体のもう 1 つの重要な部分は、ステーキングの経済学です。重要な質問は、ステーキングが比較的ニッチなアクティビティになることを望んでいるのか、それとも全員またはほぼ全員が自分の ETH をすべてステーキングすることを望んでいるのかということです。全員が賭けている場合、全員にどのような責任を負わせたいでしょうか?人々が怠惰から単に責任を委任してしまうと、最終的には中央集権化につながる可能性があります。ここには重要かつ深遠な哲学的問いがあります。間違った答えは、イーサリアムを集中化の道に導き、「追加のステップを経て従来の金融システムを再構築する」可能性があり、正しい答えは、広範で多様な独立したステークホルダーと高度に分散化されたステーキングプールを備えたエコシステムの輝かしい成功例を生み出す可能性があります。これらの問題にはイーサリアムの中核となる経済と価値観が関係しているため、より多様な参加が必要です。

ノードのハードウェア要件

イーサリアムの分散化を巡る重要な問題の多くは、最終的にはブロックチェーンの 10 年を定義づけた 1 つの質問に集約されます。それは、ノードをどの程度簡単に実行したいのか、そしてそれをどのように実現するのかということです。

最近ではノードを実行するのが困難になっています。ほとんどの人はこれをしません。この記事を書くために私が使用しているラップトップには、2.1 TB を占有する reth ノードがあります。これはすでに英雄的なソフトウェア エンジニアリングと最適化の結果です。ノートパソコンにノードを保存するために追加の 4 TB ハード ドライブを購入する必要があります。私たちは皆、ノードの実行を簡単にしたいと考えています。私の理想的な世界では、人々が自分の携帯電話でノードを実行できるようになります。

上で書いたように、EIP-4444 と Verkle ツリーは、私たちをこの理想に近づける 2 つの重要なテクノロジーです。両方が実装された場合、ノードのハードウェア要件は最終的に 100 ギガバイト未満に削減されるか、履歴ストレージの責任を完全に削除すれば (おそらく非ステーキング ノードのみ) ゼロに近づく可能性があります。タイプ 1 ZK-EVM では、実行が正しかったことの証明を簡単に検証できるため、EVM 計算を自分で実行する必要がなくなります。私の理想の世界では、これらすべてのテクノロジーをスタックし、イーサリアムブラウザ拡張ウォレット (メタマスク、ラビーなど) にも、これらの証明を検証し、データ可用性のサンプリングを実行し、チェーンが正しいことを確認するためのノードが組み込まれています。

このビジョンは、しばしば「The Verge」と呼ばれます。

これはすべて、イーサリアムのノード サイズについて懸念を表明している人たちにもよく知られており、理解されています。しかし、重要な懸念があります。国家の維持と証拠の提供の責任を取り除くと、これは中央集権的なベクトルではないでしょうか?たとえ無効なデータを提供することで不正行為ができなかったとしても、それに依存しすぎるのはイーサリアムの原則に反していませんか?

この懸念のより最近のバージョンは、EIP-4444 に関して多くの人が感じている不快感です。通常のイーサリアム ノードが古い履歴を保存する必要がなくなったら、誰が保存するのでしょうか?一般的な答えは次のとおりです。このデータを保持する動機を持つ十分な大手プレーヤー (ブロック エクスプローラー、取引所、レイヤー 2 など) が存在する必要があり、イーサリアム チェーンはウェイバック マシンによって保存される 100 ペタバイトに比べて小さいです。したがって、歴史が実際に失われるという考えはばかげています。

ただし、この議論は少数の大企業に依存しています。私の信頼モデルの分類では、これは N のうち 1 という仮定ですが、N は非常に小さいです。これにはテールリスクもあります。私たちにできることの 1 つは、ピアツーピア ネットワークに古い履歴を保存することです。ピアツーピア ネットワークでは、各ノードがデータのごく一部のみを保存します。このようなネットワークは、堅牢性を確保するのに十分な複製を行うことができます。各データのコピーが数千存在することになり、将来的には消去コーディングを使用できるようになります (事実上、履歴を EIP-4844 スタイルの BLOB に入れることで、これは可能です)イレージコーディングを内蔵）により、安定性がさらに向上します。

BLOB には、BLOB 内および BLOB 間に消去コーディングがあります。イーサリアムの歴史すべてに超安定したストレージを提供する最も簡単な方法は、おそらくビーコンと実行ブロックを BLOB に配置することです。画像ソース: codex.storage

この研究は長い間後回しにされてきました。ポータル ネットワークは存在しますが、イーサリアムの将来にとっての重要性に見合ったレベルの注目は実際には得られていません。幸いなことに、分散ストレージと履歴アクセシビリティに重点を置いたポータルの最小バージョンに、より多くのリソースを投入する機運が高まっています。私たちはこれに基づいて、古い履歴を保存および取得するための強力な分散型ピアツーピア ネットワークと組み合わせて、できるだけ早く EIP-4444 を実装するために協力する必要があります。

ステートフルおよび ZK-EVM の場合、この分散アプローチはより困難です。効率的なブロックを構築するには、完全な状態が必要です。この場合、私は個人的には実用的なアプローチを取ることを好みます。「すべてを実行するノード」を実現するために必要な、あるレベルのハードウェア要件を定義して主張します。これは、単純な検証ノードのコストよりも高くなります（理想的には常に削減されます）。チェーンですが、愛好家にとってはまだ十分に手頃な価格です。 N の 1 という仮定に基づいて、N が適度に大きいことを保証します。

ZK-EVM 証明はおそらく最も注意が必要な部分であり、リアルタイム ZK-EVM 証明は、Binius のような進歩や多次元ガスの最悪の場合の境界があっても、アーカイブ ノードよりも強力なハードウェアを必要とする可能性があります。各ノードが、たとえばブロック実行の 1 パーセントを証明する責任を負い、ブロック生成者は最後に 100 件の証明を集約するだけで済む、分散証明ネットワークに取り組むこともできます。集約ツリーがさらに役立つことを示します。しかし、これがうまく機能しない場合は、別の妥協策として、証明のためのハードウェア要件を高くすることを許可しますが、「すべてを実行するノード」が効率的に十分な速度で (証明なしで) イーサリアム ブロックを直接検証できるようにすることになります。ネットワークに参加してください。

要約する

2021年時代のイーサリアムの考え方は、中央集権的な主体に誠実な行動を強制する何らかの市場メカニズムやゼロ知識証明システムが存在する限り、少数の大規模プレーヤーに責任を転嫁することに本当に慣れてきたと思う。このようなシステムは、通常の状況では正常に動作することがよくありますが、最悪のシナリオでは致命的な障害が発生する可能性があります。

同時に、現在のイーサリアムプロトコルの提案はこのモデルから大幅に逸脱し、真の分散型ネットワークの必要性をより真剣に受け止めていることを強調することが重要だと思います。ステートレス ノード、MEV 軽減、シングルスロット ファイナリティ、および同様の概念に関するアイデアは、この方向にさらに進んでいます。 1 年前、半集中ノードとしてリレーを介してデータの可用性をサンプリングするというアイデアが真剣に検討されました。今年はこれらのことを行う必要がなくなり、PeerDAS は驚くほど強力な進歩を遂げました。

しかし、上で触れた 3 つの中心的な問題すべて、および他の多くの重要な問題に関して、この方向にさらに前進するために私たちができることはたくさんあります。 Helios は、イーサリアムに「真のライト クライアント」を提供するという点で大きな進歩を遂げました。次に、それをイーサリアムウォレットにデフォルトで含め、RPCプロバイダーに証明とその結果を提供してもらい、検証してライトクライアントテクノロジーをレイヤー2プロトコルに拡張できるようにする必要があります。イーサリアムがロールアップ中心のロードマップを通じて拡張する場合、レイヤー 2 はレイヤー 1 と同じセキュリティと分散化の保証を取得する必要があります。ロールアップ中心の世界では、もっと真剣に受け止めるべきことが他にもたくさんあります。分散型で効率的なクロス L2 ブリッジは、その多くの例の 1 つです。イーサリアムのネイティブ ログ スキャンが遅すぎるため、多くの dapp は集中プロトコルを通じてログを取得します。専用の分散サブプロトコルを使用してこれを改善できます。これを行う方法についての私の提案の 1 つを次に示します。

「超高速にできるし、分散化については後で考える」市場をターゲットにしたブロックチェーン プロジェクトがほぼ無限に存在します。イーサリアムはこの流れに加わるべきではないと思います。イーサリアム L1 は、分散化とセキュリティのバックボーンとしてイーサリアムを使用する、ハイパースケール アプローチを採用するレイヤー 2 プロジェクトの強力なベース レイヤーになる可能性があり、またそうあるべきです。レイヤ 2 中心のアプローチであっても、レイヤ 1 自体が大量の操作を処理できる十分なスケーラビリティを備えている必要があります。しかし、私たちはイーサリアムをユニークなものにしている機能を深く尊重し、イーサリアムの規模が拡大するにつれてこれらの機能を維持し、改善するよう努力し続ける必要があります。