2020年のEthereum 2.0についてすべて学ぶ

著者: 鄭一倫

翻訳: ゾーイ・ジョウ

元のタイトル: 「2020 年に Ethereum 2.0 について知っておくべきことすべて」

導入：

• Ethereum 2.0 のフェーズ 0 は、早ければ今年の第 2 四半期末に開始される予定です。

• Ethereum 2.0 は現在の Ethereum メインネットの PoS バージョンであり、ネットワーク スループットを向上させるためにシャーディング テクノロジを導入しています。

• イーサリアムの創設者ヴィタリック・ブテリン氏によると、PoSの導入により、2つのネットワークが統合されると、1,000万ETH以上がプロトコルにロックされることになるという。

• リスクは依然として存在しますが、相関関係防止ペナルティ制度を含むさまざまなメカニズムにより、株式の集中の問題を防ぐことができます。

幅広いプロトコル進化の多段階展開の最初のステップである Ethereum 2.0 のフェーズ 0 が、大きなマイルストーンに近づいています。

イーサリアム 2.0 クライアント実装チームである Prysmatic Lab の CEO、プレストン・ヴァン・ルーン氏は、The Block に対し、近いうちに主要なマルチクライアント テストネットでデビューする予定であると語った。将来について彼は、フェーズ 0 が 2020 年第 2 四半期末までに開始されると予想しています。

2019年6月のイーサリアム2.0エグゼクティブコールによると、フェーズ0メインネットは当初2020年1月13日にローンチされる予定だった。しかし、2019年10月に開発者がイーサリアム2.0ブロックチェーンの重要な特性であるシャードの数を1,024から64に減らすという土壇場の決定をしたため、ローンチは延期された。

開発者はシャード間の通信を高速化するためにこの変更を行いましたが、余分な作業によりメインネットの起動が遅れました。

プレストン・ヴァン・ルーン氏はザ・ブロック紙に対し、プロジェクトの単一クライアントのテスト期間が終わりに近づいていると語った。開発者はまもなく、メインネットの立ち上げ前に少なくとも 2 か月間実行される大規模なマルチクライアント テスト ネットワークを実装する予定です。

「フェーズ0の最新状況は、すべての構成仕様が完了し、予想されるすべての機能が凍結され、暗号ライブラリが標準化されていることです。イーサリアムのテストネットワークは現在、最新のデータを実行しています」と彼は語った。

正確なスケジュールはまだ変更される可能性がありますが、プレストン・ヴァン・ルーン氏はメインネットが第2四半期末までに開始されると予想しています。

現在、8 つの Ethereum 2.0 クライアントが存在しており、その多くはすでに機能のテストを始めています。

たとえば、Prysmatic LabsのPrysmは2019年6月に「Sapphire」テストネットを立ち上げました。Prysmatic Labsが1月31日に発表したアップデートによると、テストネットワークには現在35,000を超えるアクティブなバリデーターがいます。 Sigma Prime の Lighthouse と Status の Nimbus も独自のテストネットを運用しています。

2019年12月、ParityのShasperがSapphireテストネットワーク上のPrysmに接続し、Sapphireは初のパブリックマルチクライアントEthereum 2.0テストネットワークとなりました。しかし、プレストン・ヴァン・ルーン氏は、単一のマルチクライアント・テストネットを実行するための真剣な試みはまだ行っていないことを明らかにした。

「暗号ライブラリの標準化について総合的に理解するまで、この単一のマルチクライアントテストネットをプッシュするつもりはありません。これは数週間以内に完了する予定です」と彼は語った。

「2月末までにマルチクライアントのテストネットを稼働させることができると楽観しています。その後、メインネットのローンチを認定する前に、数か月間テストネットを運用する予定です。」

プレストン・ヴァン・ルーン氏は、フェーズ0メインネットの立ち上げまでにまだ満たすべき厳しい要件がいくつかあると述べた。 2 つ以上の互換性のあるクライアントが、少なくとも 2 か月間、マルチクライアント テスト ネットワークを一緒に実行する必要があることに注意してください。誰もがこのネットワークに信頼を寄せています。

クライアント実装者からの承認が必要であり、コードのセキュリティを確認するために監査人が必要であり、Ethereum Foundation の同意が必要であるため、他のエコシステム メンバーも契約に署名する必要があります。

プレストン・ヴァン・ルーン氏は、この措置は、新しい制度によって利害関係者が損をすることはないと安心させるための「信頼を高めるもの」だと考えている。

イーサリアムの共同創設者であるヴィタリック・ブテリン氏はプレストン・ファン・ルーン氏の楽観的な見解に同調し、「イーサリアム2.0.0の開発作業は順調に進んでいる」と付け加えた。

ブテリン氏はThe Blockに対し、開発者が解決すべき最後の大きな課題はピアツーピアネットワークであると語った。

「ピアツーピアネットワークの問題は、すべてのバリデータから送信されるメッセージの量が膨大で、ネットワークに大量のバイトが追加されることだ」と彼は語った。 「1秒あたり数メガバイト未満ではありますが、私たちはまだそれを減らす取り組みを続けています。」

ブテリン氏はさらにこう付け加えた。「現時点では、システムを最適化し、安全であることを確認するだけの問題だ。」

イーサリアム 2.0 の簡素化: プルーフ オブ ステークとシャーディング

Ethereum 2.0 は、現在の Ethereum メインネットのプルーフ・オブ・ステーク (PoS) バージョンであり、ネットワークのスループットを向上させるためにシャーディング技術を導入しています。

プレストン・ヴァン・ルーン氏は次のように語った。「イーサリアムがなぜ最大のブロックチェーンではないのか、私はずっと疑問に思っていました。その理由は、ユーザーエクスペリエンスの面で改善の余地が多く、拡張性もあまり高くないからだと思います。イーサリアム2.0の不確実性だけでなく、他の理由でも、ETHの取引価格は下がると思います。」

彼によると、イーサリアム 2.0 アップデートはこれらの問題に対処するために設計されているとのことです。

The Blockの研究者であるMatteo Leibowitz氏が以前指摘したように、PoSは理論的には多くの点でProof of Work（PoW）よりも優れています。エネルギー消費が少なく、セキュリティの観点からも推論しやすく、参加コストも安く、ファイナリティ特性によりシャーディングを必要としません。

新しいシャーディング構造は、Ethereum ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させるように設計されています。

プレストン・ヴァン・ルーン氏はブログ投稿で、イーサリアム 1.0 システムでは、イーサリアム上で稼働するすべてのノードがネットワークを通過するすべてのトランザクションを処理する必要があると述べた。このアプローチは分散化され安全ですが、ネットワークのスケーラビリティが制限され、システム全体が詰まるリスクが高まります。

同氏によると、シャーディングは、ネットワークのセキュリティと分散性を損なうことなく、スケーラビリティの問題に対する解決策を提供するという。

Ethereum 2.0 では、ビーコン チェーンという 1 つの中央ブロックチェーンが存在し、これが「シャード」と呼ばれる 64 個のサイドチェーンすべてを調整します。各シャードは、独立した状態とトランザクション履歴を持つ完全な PoS システムとして機能します。各ノードは、すべてのネットワーク トランザクションを処理するのではなく、特定のシャードのトランザクションのみを処理します。

プレストン・ヴァン・ルーン氏はまた、「イーサリアム 1.0 は拡張性があまりよくありません。世界規模での大規模なユースケースをサポートしていません。イーサリアム 2.0 では、シャードの数に応じてスループットが向上します。64 シャードでリリースするので、以前の 64 倍の容量が得られます。」と述べました。

現在、Ethereum 2.0 には、Polkadot、NEAR、Avalanche など、いくつかの代替ソリューションが存在します。特に、NEAR は Ethereum 2.0 と同様の設計アプローチを採用しており、どちらもビーコン チェーン、シャード、およびビーコン チェーンに入力を提供する共有ブロックを備えています。

しかし、これらの類似点にもかかわらず、ブテリン氏によると、2つのプロトコルの焦点は非常に異なります。

「NEAR はよりアプリケーション固有のプロトコルを目指していますが、Ethereum のアプローチは Bitcoin に似ています。そのため、Ethereum ではシンプルなベース レイヤーがあり、プログラミング言語または 2 番目のレイヤーを使用して他のものを構築できます。」

さらに、ブテリン氏は、多くの代替ソリューションは、プロジェクトの寿命は基盤となるテクノロジーよりもコミュニティに大きく依存しているということをまだ認識していないと考えています。

「彼らは巨額の資金を投入し、いったん開始すれば人々が群がるだろうと想定して、このすべてをクローズド形式で行っている」と彼は語った。 「彼らは相互運用性の構築にもっと企業的なアプローチを取っていますが、結局はうまくいかないと思います。」

フェーズ 0 メインネットの起動後に何が起こりますか?

EthHubの記事によると、Ethereum 2.0は段階的に展開される予定だ。

• フェーズ 0 には、現在の PoW メイン チェーンと Ethereum 2.0 ビーコン チェーンの 2 つのアクティブな Ethereum チェーンがあります。

• フェーズ 1 では、64 個のシャード チェーンの構築と展開に重点が置かれますが、サイドチェーンはシャード状態の実行やアカウント残高のないデータ処理レイヤーとしてのみ機能します。

• フェーズ 2 では、構造化されたチェーン状態、スマート コントラクト、EWASM ベースの仮想マシン、およびシステム全体を結び付けてサイドチェーンでのトランザクション処理を可能にするその他の機能が導入されます。フェーズ 2 以降の計画は、大幅な改訂の対象となります。

ブテリン氏はまた、The Blockに対し、フェーズ0に加えて、イーサリアム2.0チームはすでにフェーズ1とフェーズ2の仕様を研究・開発しており、フェーズ1の作業はほぼ完了していると語った。

「これらのフェーズの核となる設計はかなり前から決まっている。ただ、改良が必要な細部がいくつかあるだけだ」と彼は語った。

「例えば、開発者は依然としてプルーフ・オブ・カストディ・ゲームの最適化に取り組んでいます。これは、ブロックが消去される前にクリーンアップされ、検証されることを保証する、かなり新しいメカニズムです。」

さらに、データ可用性チェックプロトコルはまだ最適化中です。開発者は、ブロック全体を構築するのに十分なデータがあることを確認する必要があります。

「これはこれまでに行われたことがない。いつかこれを可能にするクライアントが現れることを願っている」とブテリン氏は語った。

もう一つの重要な研究課題は、Ethereum 1.0 チェーンと Ethereum 2.0 チェーンの統合です。

現在の方法によれば、2 つのチェーンは第 2 フェーズまで統合されません。しかしブテリン氏は、コミュニティは「イーサリアム 1.0 とイーサリアム 2.0 が長い間別々のエコシステムとしてではなく、連携して動作することを望んでいる」と指摘した。

12月19日、ブテリン氏はイーサリアム1.0とイーサリアム2.0の統合を加速させる計画を提案した。新しいプロセスでは、Ethereum 1.0 チェーンは Ethereum 2.0 システム内のシャード チェーンとして存在します。古い Ethereum 1.0 ノードと新しい Ethereum 2.0 ビーコン チェーンの両方を維持する新しい「Ethereum 1.0 対応バリデーター」が登場します。

「イーサリアムコミュニティの多くの人がこれをやりたい理由は、何よりもまずスケーラビリティを重視しているからだと思います」とブテリン氏はザ・ブロックに語った。 「この提案により、非常に大きなイーサリアム 1.0 の状態全体を保存しなくても、個々のイーサリアム 1.0 ブロックを検証することがはるかに実現可能になります。」

今後の移行

ユーザーの移行に関しては、現在の設計では Ethereum 1.0 から Ethereum 2.0 への一方向のブリッジが特徴となっています。

しかし、プレストン・ヴァン・ルーン氏は、移住の動機は移住する人のタイプによって異なると述べた。

たとえば、有効な検証の数が少ないほど報酬が高くなるため、ステーカーは早期に移行することが推奨されます。一方、状態実行とスマート コントラクト プラットフォームが実装されるフェーズ 2 では、イーサリアム 2.0 の高い能力により、イーサリアム内での分散型アプリケーション (dapps) の構築が注目されるでしょう。

「しかし、分散型アプリケーションに容量の問題がなければ、ユーザーがいる場所にいたいという理由で前進する動機がなくなる」と彼は語った。 「最悪の場合、ある時点で大規模な移住が起こり、もはや選択の問題ではなくなると思います。私たちはただ全員をひとつにまとめ、両者のつながりを切り離すだけです。」

移行プロセスの設計は複雑な技術的問題ですが、van Loon 氏と Buterin 氏はどちらも、ユーザーにとって比較的スムーズな移行エクスペリエンスを設計したいと考えています。

「バックエンドでは、非常に複雑なプロセスになります」とヴァン・ルーン氏は語った。 「しかし、ユーザーにとっては、新しいクライアントやプロバイダーを使用するには、ボタンを数回クリックするだけです。簡単に実行できなければ、人々はそれをやろうとしません。」

ブテリン氏も同意したが、短期間ではシステムに取引が全く行われない可能性もあると指摘した。

「課題は主にクライアントとアプリケーション開発者にあります」と彼は語った。 「移行が技術的に解決されれば、直感的に操作できるようになります。しかし、移行により、1 ～ 2 時間、トランザクションが実行されない期間が発生する可能性があります。」

イーサリアム 2.0 に 1,000 万 ETH 以上がロックされています

Bitcoinist の以前のレポートでは、ブテリン氏の概算によると、PoS モデルへの移行により約 1,000 万イーサがロックされる可能性があると述べられています。

ブテリン氏はThe Blockとのインタビューで、イーサリアム1.0とイーサリアム2.0のシステムが統合された後、ステークされたイーサリアムの合計量は1000万をはるかに超えるだろうと予測した。

同氏は次のように述べた。「私の推測では、フェーズ0ではステークされるイーサの量はわずか、おそらく数百万程度だろうが、フェーズ1、特に合併後は1000万を超える可能性がある。」

一方、イーサリアム財団はバリデーターのコストと報酬に関する具体的な数値を得るために経済モデリングを実施していますが、この情報の多くはフェーズ 0 メインネットのローンチ後にのみ利用可能になります。

「分析だけで学べることには限界があることは認識している」と彼は語った。 「フェーズ 1 の前にフェーズ 0 を実施したい理由の 1 つは、チェーン上で多くのアクティビティが発生する前に、どの程度の参加者がいるのかを把握したかったからです。」

今のところ、Ethereum 2.0 には固定のリリーススケジュールはありません。しかしブテリン氏は、イーサリアムネットワークは価値を保存するためではなく、アプリケーションを構築するために使用されると考えています。したがって、公開時間を固定しない方がよいでしょう。

「人々は、大規模な発行を保証することよりも、セキュリティのレベルを重視していると思う」と彼は語った。 「すべてが取引手数料だとすると、取引手数料がほとんどかからない期間があった場合、その期間のネットワークは安全ではないことになります。一方、私たちのモデルでは、人々がステークすると金利が高くなります。」

ブテリン氏は、これが将来的にはイーサリアムの代替となる可能性があると付け加えた。 Ethereum 2.0 では、MakerDAO や Uniswap などの他のアプリケーション プロトコルに保存されるのではなく、大量の Ether がステークされるからです。

「イーサリアム2.0にロックされたイーサは、他のプロトコルにロックされたイーサよりも競争力が増すと思う」と彼は語った。 「現在のイーサリアム市場とは大きく異なるものになるだろう。現在のイーサリアム市場では、イーサリアムの大半が人々のコールドウォレットの中にただ眠って、何もしないままになっているだけだ。」

所有権の集中によるリスク

イーサリアムが PoS システムに移行する準備が整ったので、株式集中の可能性を考慮する必要があります。この可能性はプロトコルに重大なセキュリティリスクをもたらすことになります。

ブテリン氏は、所有権の集中を阻止できるメカニズムがいくつかあると説明した。

まず、シャード化されたシステムでは、人が処理しなければならないトランザクションの数は、その人がステークしたイーサの量に比例します。したがって、統合した場合でも、同じ量のデータを検証する必要があります。この点では、合併によって時間や労力が節約されることはない。

第二に、Ethereum 2.0 には反相関ペナルティ システムがあります。このシステムでは、同時にオフラインになっているバリデーターの数が多いほど、ペナルティが重くなります。したがって、1 つのサービスまたは取引所に多額の投資をするのはリスクが高くなります。

最後に、開発者は、ユーザーが Ethereum 2.0 ノードとステークをより簡単に、より安価に実行できるように、ネットワーク設計を改善しようとしています。

しかし、ブテリン氏によれば、リスクは残っているという。

「ステーク集中は当初から私たちの懸念事項の 1 つでした。私たちはそれを防ぐためにプロトコルにさまざまなメカニズムを組み込んできました。しかし、それにもかかわらず、怠惰な人がたくさんいて、中央集権型プロバイダーが大量にステークするのを目にすることになるでしょう。」