V 神の新しい記事: イーサリアム L2 と実行層シャーディングの違いは何ですか?

原文:レイヤ2 は実際に実行シャーディングとどのように異なりますか?

編集者: Odaily Planet デイリー・アッシャー

私が 2 年半前の「エンドゲーム」の記事で述べたポイントの 1 つは、少なくとも技術的には、ブロックチェーンの将来に向けたさまざまな開発パスは驚くほど似ているということです。

どちらの場合も、チェーン上に多数のトランザクションがあり、これらのトランザクションの処理には、(i) 大量の計算、(ii) 大量のデータ帯域幅が必要です。この記事を書くために使用したラップトップ上で実行されている 2 TB のreth アーカイブ ノードなどの通常の Ethereum ノードは、たとえ優れたソフトウェア エンジニアリング作業やVerkle ツリーがあっても、このような膨大な量のデータと計算を直接検証するには十分ではありません。対照的に、「L1 シャーディング」および ロールアップ中心の世界では、計算の検証にZK-SNARKが使用され、データの可用性の検証にDASが使用されます。 DAS はどちらの場合でも同じであり、ZK-SNARK は同じテクノロジーです。ただ、ある場合にはそれらがスマート コントラクト コードであり、別の場合にはプロトコルの神聖な機能であるというだけです。実際の技術的な意味では、イーサリアムはシャーディングを行っており、ロールアップもシャーディングです。

ここで当然、「これら 2 つの世界の違いは何ですか?」という疑問が生じます。 1 つの答えは、コーディング エラーの結果は異なるということです。ロールアップの世界ではコインが失われますが、シャードの世界ではコンセンサスが失敗します。

しかし、プロトコルが強化され、形式的検証技術が向上するにつれて、エラーの重要性は減少すると予想されます。では、これら 2 つのビジョンの違いは何でしょうか?また、これら 2 つのビジョンが長期的に存続すると期待できるでしょうか?

実行環境の多様性

2019 年にイーサリアムで一時的に議論されたアイデアの 1 つは、実行環境でした。基本的に、イーサリアムには、アカウントの動作方法 (UTXO などの完全に異なる方法を含む)、仮想マシンの動作方法、およびその他の機能に関して異なるルールを持つことができるさまざまな「ゾーン」があります。

これにより、スタックのさまざまな部分でメソッドの多様性が可能になりますが、イーサリアムがすべてを単独で実行しようとした場合、これを達成するのは困難です。

最終的に、より野心的な計画のいくつかは放棄され、EVM だけが残りました。ただし、イーサリアム L2 (ロールアップ、バルジウム、プラズマを含む) は、最終的には実行環境として機能すると言えます。

現在、EVM に相当する L2 に注目するのが一般的ですが、これは多くの代替手段の多様性を無視しています。

• Arbitrum Stylus : EVM に基づいて 2 番目の WASM ベースの仮想マシンを追加します。

• Fuel : ビットコインに似た UTXO ベースのアーキテクチャを使用します (ただし、より包括的です)。

• Aztec : ZK-SNARK に基づいたプライバシー保護スマート コントラクトを中心に設計された新しい言語とプログラミング パラダイムを導入します。
  

UTXO ベースのアーキテクチャ 出典: Fuel ドキュメント

EVM をすべての可能なパラダイムをカバーするスーパー仮想マシンに構築しようとすると、各コンセプトの実装が損なわれるため、これらのプラットフォームを特化した方がよいでしょう。

セキュリティのトレードオフ: スケールと速度

イーサリアム L1 は真に強力なセキュリティを提供します。一部のデータが L1 でファイナライズされたブロック内にある場合、そのデータが編集できないようにするために全体の合意 (極端な場合には社会的合意も含む) が行われるため、このデータをブロック ルール内に配置したアプリケーションに違反します。このデータによってトリガーされた実行が取り消されず、このデータにアクセス可能な状態が保たれるようにしてください。

これらの保証を達成するために、イーサリアム L1 は高いコストを喜んで受け入れます。この記事の執筆時点では、取引手数料は比較的低く、 L2 の場合は 1 回の取引あたり 1 セント未満であり、L1 を使用した場合でも、基本的な ETH 送金のコストは 1 ドル未満です。テクノロジーが十分な速さで進歩し、利用可能なブロックスペースの増加が需要に追いついていれば、これらの料金は将来も低いままになる可能性がありますが、そうではない可能性があります。

また、多くの非金融アプリケーション (ソーシャル メディアやゲームなど) では、トランザクションあたり 0.01 ドルでも高すぎます。ただし、ソーシャル メディアとゲームには L1 と同じセキュリティ モデルは必要ありません。誰かがチェスの試合に負けた記録を回復するために100万ドルを支払えるかどうか、あるいはあなたのツイートを実際に投稿されてから3日後に投稿されたかのように見せかけることができるかどうかは問題ではありません。

したがって、これらのアプリは同じセキュリティ コストを支払うべきではありません。 L2 中心のアプローチは、ロールアップからプラズマ、妥当性までのさまざまなデータ可用性方法をサポートすることでこれを可能にします。

さまざまな L2 タイプがさまざまなユースケースに適しています (詳細を読むにはここをクリックしてください)

L2 から L2 への資産配信の問題に関しては、別のセキュリティ トレードオフが発生します。将来 (5 ～ 10 年) には、すべてのロールアップが ZK ロールアップになり、 BiniusやCircle STARKsなどのルックアップ機能を備えた超効率的なプルーフ システムとプルーフ アグリゲーション レイヤーを組み合わせることで、L2 がすべてのロールアップを提供できるようになることが予想されます。タイムスロット 最終状態のルートが可能になります。ただし、現時点では、さまざまな証明時間枠の下で複雑に混合できるのは、楽観的ロールアップと ZK ロールアップのみです。

実行層シャーディングが 2021 年に実装される場合、シャードを正直に保つためのセキュリティ モデルは ZK ではなく楽観的なロールアップになるため、L1 はシステム的に複雑な不正防止ロジックをオンチェーンおよびシャード内で管理する必要があります。間で資産を移動する。ただし、コーディング エラーと同様、この問題は最終的には一時的なものです。

トランザクション速度は、セキュリティ トレードオフの 3 番目の、より永続的な側面です。イーサリアムには 12 秒ごとにブロックがあり、ネットワークが過度に集中化するため、高速化には消極的です。ただし、多くの L2 は数百ミリ秒のブロック時間を調査しています。

12 秒というのはそれほど悪くはありません。トランザクションを送信したユーザーは平均して、ブロックに含められるまで約 6 ～ 7 秒待つ必要があります (次のブロックにはトランザクションが含まれない可能性があるため、6 秒だけではありません)。これはクレジットカードで支払う場合の待ち時間に相当します。しかし、多くのアプリケーションはより高速な速度を必要とし、L2 がそれを提供します。

この高速化を実現するために、L2 は事前確認メカニズムに依存しています。つまり、L2 独自のバリデーターが特定の時間にトランザクションを含めることをデジタル的にコミットし、トランザクションが含まれていない場合にはペナルティが課せられます。 StakeSureと呼ばれるメカニズムはこれをさらに発展させたものです。

L2事前確認

これで、これらすべての関数を L1 に実装してみることができます。 L1 には、「高速事前確認」システムと「低速最終確認」システムを含めることができます。異なるセキュリティ レベルの異なるシャードを含めることができます。ただし、これによりプロトコルが複雑になります。さらに、すべての作業を L1 で実行すると、コンセンサスが過負荷になるリスクが生じます。これは、より大きな規模やより高速なスループットを実現するための多くのアプローチには、集中化のリスクがより高いか、L1 で実行するとより強力な形式の「ガバナンス」が必要になるためです。これらのより強力な要求の影響が考えられます。協定の他の部分にも波及する。レイヤ 2 を通じてこれらのトレードオフを提供することで、イーサリアムはこれらのリスクからほとんど影響を受けなくなります。

イーサリアムの L2 中心のエコシステムはどのような課題に直面していますか?

イーサリアムの L2 中心のアプローチは、L1 中心のエコシステムではめったに直面しない重要な課題、つまり調整に直面しています。言い換えれば、イーサリアムには多くのフォークがありますが、課題はその基本特性を維持することです。つまり、イーサリアムのすべてが「イーサリアム」のように感じられ、N 個の独立したチェーンではなく、イーサリアムのネットワーク効果を持っています。現在、この状況は多くの点で満足のいくものではありません。

• トークンを第 2 レイヤーから別のレイヤーに転送するには、通常、集中ブリッジング プラットフォームが必要ですが、これは平均的なユーザーにとって非常に複雑です。 Optimism のトークンを持っている場合、他人の Arbitrum アドレスをウォレットに貼り付けて資金を送ることはできません。

• クロスチェーンのスマート コントラクト ウォレットのサポートは、個人のスマート コントラクト ウォレットと組織のウォレット (DAO を含む) の両方にとってあまり良くありません。 1 つの L2 のキーを変更する場合は、他のすべての L2 のキーも変更する必要があります。

• 分散型検証インフラストラクチャが不足していることがよくあります。イーサリアムはついにHeliosのようなまともなライトクライアントを獲得し始めています。ただし、すべてのアクティビティが L2 で発生し、独自の集中 RPC が必要になる場合は意味がありません。原則として、イーサリアム ヘッド チェーンを取得したら、L2 用のライト クライアントを作成するのは難しくありませんが、実際にはこの点にはほとんど注意が払われません。
  

この 3 つすべてを改善するための取り組みが行われています。クロスチェーントークン交換の場合、 ERC-7683標準は新たなオプションであり、既存の「集中型ブリッジ」とは異なり、固定された中央オペレーター、トークン、管理団体がありません。

クロスチェーンアカウントの場合、ほとんどのウォレットで採用されているアプローチは、クロスチェーンで再生可能な情報を使用し、短期的にキーを更新し、長期的に キーストアを更新することです。 Starknet ネットワーク用のBeerusなど、L2 用のライト クライアントが登場し始めています。さらに、次世代ウォレットによるユーザーエクスペリエンスの最近の改善により、ユーザーがdappsにアクセスするために正しいネットワークに手動で切り替える必要がなくなったなど、いくつかのより根本的な問題が解決されました。

Rabby は、複数のチェーンにわたる資産残高の包括的なビューを表示します (少し前のウォレットでは利用できなかった機能です)

しかし、L2 中心のエコシステムは、調整しようとするときに、ある程度、流れに逆らって泳ぐことを認識することが重要です。

個々の L2 機関が調整のためのインフラストラクチャを構築する自然な経済的インセンティブはありません。小規模な L2 機関は、その貢献から得られる利益の一部しか得られないため、そうではありません。大規模な L2 機関は、以下から利益を得ることができるからです。ローカルネットワーク効果と同等かそれ以上の利益を得ることで、自分自身の利益を強化します。

この問題に対する魔法のような完璧な解決策はありません。ただ言えることは、クロスL2インフラストラクチャはL1クライアント、開発ツール、プログラミング言語と同様にイーサリアムインフラストラクチャの一種であり、したがって評価され資金提供されるべきであるということをエコシステムがより十分に認識する必要があるということだけだ。現在、プロトコル ギルドとおそらくベーシック インフラストラクチャ ギルドがあります。

まとめ

公の議論では、「イーサリアム L2」と「実行層シャーディング」は、ブロックチェーンを拡張する方法に関する 2 つの相反する戦略としてよく説明されます。しかし、基礎となるテクノロジーに注目すると、難問が浮かび上がってきます。実際の基礎となる拡張メソッドはまったく同じですが、主な違いは、対応するコンポーネントの構築と更新の責任者は誰なのか、またコンポーネントにはどの程度の自律性があるのかということです。

イーサリアム L2 中心のエコシステムは、本当の意味での技術的なシャーディングですが、シャーディング内で独自のルールで独自のシャードを作成できます。このアプローチは非常に強力であり、多くの創造性と独立したイノベーションを可能にします。しかし、特に調整の点で、いくつかの重要な課題も提示されています。

イーサリアムのような L2 中心のエコシステムが成功するには、これらの課題を理解し、L1 中心のエコシステムの利点をできる限り多く得て、両方の長所にできるだけ近づける機会を乗り越える必要があります。