以太坊はサトシナカモト時代を超えつつあり、V神は2030年の「暗号世界コンピュータ」を構想している

原文タイトル：The cryptographic world computer；原文著者：Vitalik

翻訳｜Odaily（@OdailyChina）；訳者｜Asher（@Asher_ 0210）

私たちはイーサリアムをよく「ブロックチェーン」と呼びますが、この呼び方からは、サトシ・ナカモトが2009年に生み出したビットコインと本質的に同じ技術だという印象を受けやすくなります。多くの面でそれは間違いではありません。たとえStrawmapロードマップに沿って構築される未来の「リーン版イーサリアム（Lean Ethereum）」であっても、ブロックチェーンの基本的な特徴のいくつかは保持されるでしょう。

しかし、この15年間でこの技術は大きく変化し、今後3年間もさらに発展し続けます。イーサリアムが向かおうとしているのは、初期のブロックチェーンとは本質的に異なるシステムなのかもしれません。

現在のイーサリアムは汎用計算をサポートし、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）を採用しています。チェーン上にはすでにゼロ知識証明を活用したアプリケーションがあり、L2もスケーラビリティとプライバシー保護を提供しています。未来のイーサリアムは、アプリケーションのニーズに応じて、極めて大規模な計算と完全に汎用的な計算能力の間で選択できるようになります。ブロックは複数の方法で複数の当事者によって共同構築でき、プルーフ・オブ・ステークはさらに最適化され、ゼロ知識証明も基盤層で重要な役割を果たすでしょう。

ビットコイン白書から見て、イーサリアムは何を変えたのか？

最初のビットコイン白書を振り返り、2015年、2025年、そして想定上の2030年のイーサリアムとセクションごとに照らし合わせると、ほぼすべての部分が大きく変化しています。

取引の承認を例にとると、初期のブロックチェーンは主に署名に依存していましたが、将来は耐量子署名やゼロ知識証明も使用される可能性があります。ブロックの検証も、必ずしもすべてのデータをダウンロードしてすべての計算を再実行する必要はなく、PeerDASでデータ可用性を確認し、SNARKを検証する形になります。取引がブロックに入るプロセス、計算とストレージの方法、そしてライトクライアントが自ら検証できる内容は、初期のブロックチェーンとは大きく異なっています。

「ブロックチェーン」を定義するほぼすべての中核的属性が、すでに変化しているか、まもなく変化しようとしています：

• 検証方法：ブロックのダウンロードと再実行から、PeerDASによるサンプリングとSNARKの検証へ；
• コンセンサスメカニズム：PoWからPoSへ、さらに最適化されたPoSへ；
• ブロック構築権：単一のマイナーによるブロック構築から、複数当事者による共同構築へ。

したがって、Leanアップグレードを完了したイーサリアムが依然として「ブロックチェーン」と呼ばれるのは、大部分が歴史的な呼称を踏襲しているにすぎません。それはサトシ・ナカモトが提唱した核心的な思想を保持しつつ、過去50年の学術研究が発展させてきた暗号学のツールも活用しています。これらのツールは2009年にはまだ存在していなかったか、十分に成熟していませんでした。

暗号学だけが重要な学問分野ではありません。形式検証、データベース理論、ピアツーピアネットワーク、情報理論、経済学も同様に役割を果たしています。しかし、これらの分野の進歩は初期のブロックチェーンの基本的なプロセスを変えてはいません。誰もがPoWルールに適合する次のブロックの生成を試み、誰かが成功するとブロックをブロードキャストし、他の人々がダウンロードして再実行する、というサイクルです。しかし暗号学の発展は、このプロセス自体を変えつつあります。

ユーザーは何を得られ、開発者は何を変える必要があるのか？

これらの技術的変化は、ユーザーがイーサリアムネットワークを使用する際のトレードオフも変えます。

2015年のイーサリアムネットワークは継続的に稼働し、取引検閲に抵抗し、取引が事前に書かれたルールに従って実行されることを保証し、取引は不可逆でした。しかしこれらの保証には高いコストが伴いました。ネットワークのプライバシー能力は限られ、取引の確認には時間がかかりました。ユーザーが自ら検証したい場合は、高性能なノードを運行する必要があり、そうでなければ他人を信頼するしかありませんでした。

想定上の2030年のイーサリアムネットワークはこれらの保証を維持し、FOCILを通じて取引がリアルタイムでブロックに入ることをさらに保証します。一部のシナリオでは、サーバーよりも強力なプライバシー保護を提供する可能性があります。ただし、汎用計算は依然として高コストで、プライバシーを全面的に保護することも困難です。多くの専用計算のコストはずっと低くでき、多くの専用アプリケーションもより強力なプライバシー保護を提供できます。

取引の確認には依然として時間がかかります。2015年、イーサリアムネットワークは約17秒で1ブロックを生成し、12回の確認を待つには約200秒かかりました。2030年には、単一のスロットが約4～8秒に短縮され、ファイナリティに達するには約8～32秒かかるでしょう。ユーザーは依然として最十分な検証保証を得るために自分でノードを運行する必要がありますが、ノード運行の要件はずっと低くなります。

同時に、開発者が計算を組織する方法はアプリケーションのコストに直接影響します。初期のブロックチェーンでは、同じ量のデータと計算は通常、同程度のオーバーヘッドを意味しました。未来は異なります。すべての操作を直列実行しかできない1つの取引に詰め込むとコストが高くなりますが、各ステップの依存関係を整理し、並列処理できるようにするか、最終ブロックに入る前に集約を完了すれば、コストを削減できます。

これは徐々にイーサリアムアプリケーションの設計を変えていきます。長期的には、状態変化とその実行順序に関わり、ブロックチェーンが処理しなければならない情報だけがオンチェーンに上がる必要があるかもしれません。その他の内容は事前に集約でき、ブロックチェーンがより自身の仕事に集中できるようになります。

分散化も性能上の優位性になり得る

おそらく最も重要な変化は、ネットワークの分散化がもはや安全と堅牢性のためだけに負担するコストではなくなることです。少数のケースでは、性能上の優位性にもなり得ます。分散化されたネットワークはより多くのデータを並列保存でき、大量の計算も並列で完了でき、その多くはメモリプール内で行えます。一部のケースではプライバシーも強化できます。分散化されたネットワークだけが、データやリクエストがどこから来たかといった情報を効果的に隠せるからです。

これは2010年代半ばのイーサリアムのビジョンでした。分散化はシステムの堅牢性を高めるだけでなく、システムの規模拡大にも役立つべきです。中央集権システムが作業を異なる参加者に分けて性能を向上できるなら、分散化システムもそれができるはずです。

当時欠けていた鍵となる条件は検証でした。作業を分けた後、各部分が正しく完了したことを確認しなければなりません。初期の設計ではランダム抽選の委員会を使用しようとしましたが、委員会の構築は複雑でコストが高く、レイテンシを大幅に増加させました。委員会が職務を怠った場合の补救措置もありませんでした。今日、現代の暗号学がこの問題を解決し、関連方案の追加オーバーヘッドも月ごとに減少しています。

レイテンシも注目に値する方向です。イーサリアム自体のレイテンシは永遠にサーバーには及ばないでしょうが、それを取り巻くインフラストラクチャはそうかもしれません。総じて、ユーザーとチェーンの間により強力な分散化レイヤーを構築でき、そのレイヤー自体がチェーンでなければ、イーサリアムはチェーンの基本的属性を損なうことなく、より強力な能力を獲得できる可能性があります。

ブロックチェーンから「暗号世界コンピュータ」へ

さらに遠い未来、イーサリアムはもう一つの変化を迎えるかもしれません。すなわち難読化技術（iO）の台頭です。理想的には、実用的な難読化技術はプライバシーと汎用性の間のトレードオフを解消し、無制限の数の参加者が安全で暗号化された方法で汎用計算に参加できるようにします。より弱い形式の難読化技術でも、暗号化メモリプールなどのシナリオに使用できます。ただし、本稿の前半で論じた変化は、この技術が成熟するのを待つ必要はありません。

これが「暗号世界コンピュータ」です。イーサリアムはもはや単なる台帳ではなく、人々がデータと計算を載せて実行するものではなく、ブロックチェーン、暗号学的プライバシーと検証技術、そして強力な分散化オフチェーンコンポーネントを組み合わせたアーキテクチャとなるでしょう。

このようなシステムを完全に構築するには、まだ多くの課題があります。ゼロ知識証明を十分に効率的かつ安全にすることは容易ではありませんが、この問題の範囲は比較的明確で、現在もAIツールを活用して継続的に最適化が進められています。より困難でシステム全体に関わる問題は、おそらく大量の状態を管理し、異なる参加者がこれらの状態に並列アクセスできるようにする方法でしょう。関連方案はすでに登場していますが、将来のアプリケーションのニーズが明らかになるにつれて徐々に改善していく必要があります。

Strawmapロードマップから見ると、来年予定されているHegotaフォークは、イーサリアム最後の「通常の」フォークになるかもしれません。それが採用する機能と技術は、2015年の人々がおおよそ見覚えのあるものでしょう。その後の作業は再帰的STARK、自動化された形式検証、高度に最適化されたコンセンサスアルゴリズム、そしてこれらすべてを耐量子化することを含みます。

PeerDASはすでに、イーサリアムが単なるブロックチェーンからより強力なシステムへと移行する転換を開始しました。Hegota以降、この転換はイーサリアム発展の主軸となるでしょう。最終的に、イーサリアムは過去よりも低コストで、より大規模で、よりプライバシー性の高い高セキュリティ計算を提供できることが期待されています。