ソース |イーサリアム愛好家

著者: ヴィタリック

翻訳者注: 今年、ロールアップは非常に有望な拡張ソリューションとして広く注目を集めました。ロールアップ技術を使用した複数の第2層プロジェクトがメインネットまたはテストネット上で開始されています。 Vitalik 自身も、コミュニティに対してロールアップに注意を払い、ロールアップを使用するよう繰り返し呼びかけています。今月初め、ヴィタリックは、ロールアップがイーサリアムの将来の開発の中心となる場合、イーサリアムのロードマップをどのように調整する必要があるかを詳しく説明した記事をイーサリアムマジシャンフォーラムに書きました。

イーサリアム コミュニティはマーケットプレイス型の開発モデルを採用していることに注意することが重要です。このモデルでは、中央集権的なセンターはなく、代わりに透明性とオープンな議論が行われます。つまり、Vitalik自身がこれを投稿した後、Ethereumのロードマップがすぐに変更されるわけではありません。マーケットプレイス モデルにより、Ethereum の包括性が大幅に向上し、進化の過程で集合知が生まれる可能性が高まりました。したがって、ロールアップがブロックチェーンの世界の進化において徐々にその可能性を発揮するにつれて、Vitalik が始めた議論により、ロールアップは必然的に Ethereum の進化においてより重要な役割を果たすようになるでしょう。

ヴィタリック氏は、記事中の見解の背景をよりわかりやすく説明するために、何度も詳細な補足説明を行った。背景の紹介と要約として、この記事の冒頭にヴィタリック氏のソーシャルメディアでの関連発言を掲載しました。 Vitalik の Ethereum Magician Forum への投稿がメインテキストとして中央に配置されています。最後に、読者の参考のために、今月初めの ETHGlobal イベントでの Vitalik 氏の Q&A も抜粋しました。

断片はキャンセルされるのではなく、単に重ね合わされるだけです。

現在の ETH2.0 ロードマップは 3 つのフェーズで構成されています。

フェーズ 0: PoS (このフェーズは現在実装中であり、まもなく実装される予定です)

フェーズ 1: データ シャーディングですが、計算シャーディングではありません (つまり、シャード チェーンには最大 2 MB/秒のデータが「含まれます」が、データはトランザクションではなくダミー データ オブジェクトになります)

フェーズ2: トランザクションシャーディング（シャードトランザクション処理機能）

Ethereum の現在の TPS は約 15 ～ 45 ですが、Rollup を使用するとスループットが 100 倍に増加します。シャーディングによりスループットが 64 倍に増加します。これら 2 つの技術によって達成されるスループットを重ね合わせる、つまりシャーディングに基づくロールアップを実装することで、スループットを 6400 倍に向上させることができます。

しかし、現在のロードマップは興味深い驚きをもたらします。シャードされたアプリケーションを実現するというビジョンはフェーズ 2 まで実現されませんが、シャードされたロールアップはフェーズ 1 で実現できます。ロールアップではメイン チェーンにデータを保存する機能のみを使用する必要があり、メイン チェーンにコンピューティング機能を実装する必要がないためです。したがって、ETH 2.0が完全に実装される前に、イーサリアムは6,400倍に拡張する条件を備えています。

したがって、ロールアップはシャーディングの代わりに使用されるのではなく、シャーディングに重ねて使用されます。つまり、シャーディングが実装される前に、ロールアップですでに 100 倍のスループットの向上を実現できるため、できるだけ早くロールアップを使用してください。

ロールアップを中心としたイーサリアムのロードマップ

先週、Optimism チームは Optimism のテストネット (中国語訳) の第一フェーズの開始を発表し、メインネットの立ち上げに向けたロードマップも発表しました。 Optimism はオプティミスティック ロールアップに取り組んでいる唯一のチームではありません。Fuel のロールアップもテストネットに向けて進んでおり、Arbitrum もロールアップに取り組んでいます。 LoopringとzkSyncが実装したzk-rollupベースのロールアップソリューションが発売され、StarkwareテクノロジーをベースにしたDeversifiも発売され、一部のユーザーはすでにメインネット上でこれらの製品を使用しています。 OMG メインネット ベータ版のリリースは、プラズマも前進していることを示しています。同時に、eth1 のガス価格が新たな高値に上昇しているため、一部の非金融 dapp は閉鎖を余儀なくされ、一部の dapp はテスト ネットワークでのみ実行でき、メイン ネットワークでは実行できません。

システムのスケーラビリティこそが Eth2 の真髄であり、Eth2 の初期段階は急速に進歩しています。しかし、ベースレイヤーを使用するアプリケーションの場合、スケーラビリティは Eth2 の最後の主要フェーズ (フェーズ 2) まで実現されませんが、それはまだ数年先のことです。皮肉なことに、Eth2 のフェーズ 1 では、Eth2 が「従来の」レイヤー 1 アプリケーション (翻訳者注: 現在 eth1 で実行されているアプリケーション) で使用されるよりずっと前に、Eth2 をロールアップのデータ可用性レイヤーとして使用できます。これらの要素を組み合わせると、1 つの結論に至ります。つまり、イーサリアム エコシステムは、短期および中期的にスケーラビリティを実現するための戦略として、ロールアップ (およびいくつかのプラズマとステート チャネル ソリューション) に全面的に取り組む可能性が高いということです。

この結論を前提として、イーサリアムのコア開発とエコシステム開発の優先順位についていくつかの結論を導き出しますが、これはある意味で現在のロードマップとは異なる方向性を示唆しています。具体的には、どのような結論を導き出せるでしょうか?

短期ロードマップ: ロールアップを中心に ETH1 を前進させる

短期的な方向性に関して、主な結論の 1 つは、イーサリアムのベース レイヤーのスケーラビリティは、オンチェーン計算や IO 操作の効率ではなく、各ブロックに収容できるデータ量の拡大に主に焦点を当てるということです。ロールアップの場合、スケーラビリティを決定する唯一の要素は、チェーン上に収容できるデータの量です。現在のデータ容量 (約 60 kB/秒) を超えて拡張すると、ロールアップのスケーラビリティがさらに向上します。

この観点から、次のベース レイヤーの改善は依然として意味があります (ロールアップのスケーラビリティを向上させるため)。

EIP 2929は、現在のガス設定でイーサリアムメインチェーンがDoS攻撃に耐えられることを保証する。

EIP 1559、EIP 1559 は、ETH のバーンを実現すると同時に、トランザクションが次のブロックに含まれることを容易にします (ロールアップ システムは、トランザクションがメイン チェーンで確認されることに依存する必要があります)

ZKロールアップの潜在的なパフォーマンスをより完全に調査するための新しい楕円曲線のプリコンパイル

16 進数から 2 進数のトライへの変更、およびステートレス クライアントのサポートを改善するためのその他の変更 (メイン チェーンの使用方法に関係なく価値がある)

アカウントの抽象化は、L1 がアカウントの抽象化をサポートしているかどうかに関係なく、L2 に実装できるため、それほど重要ではありません。その他の同様の「巧妙なベースレイヤー機能」も、相対的に重要性は低くなります。

Eth1 クライアントは、楽観的ロールアップ クライアントによって再利用できます。楽観的ロールアップには依然としてフルノードが必要です。ロールアップ内の状態遷移ルール​​が、いくつかの変更を加えただけで Ethereum のものと似ている場合 (これが Optimism の目標です)、既存のコードを再利用してロールアップの完全なノードを実行できます。 eth1+Eth2 の統合の文脈において、コンセンサス エンジンと状態遷移エンジンを分離する作業がすでに進行中であり、これも上記の目標の達成に役立ちます。 TurboGeth のようなプロジェクトは依然として非常に重要ですが、それらのプロジェクトから最も恩恵を受けるのはベースレイヤー eth1 クライアントではなく、高スループットのロールアップ クライアントであることに注意することが重要です。

短期ロードマップ: Rollup周辺のインフラストラクチャを調整する

現在、ユーザー アカウントは L1 上にあり、ENS ドメイン名は L1 上にあり、アプリケーションも L1 上で実行されます。すべてを変える必要がある。ユーザーのメインアカウント、残高、資産などがすべて L2 にある世界に適応する必要があります。これにより、次のような状況が発生します。

ENS は L2 での名前の登録と転送をサポートする必要があります。これを実現するための提案はここにあります。

L2 プロトコルは、dapp のように Web ページに配置するのではなく、ウォレットに組み込む必要があります。現在、dapps/準dappsへのL2統合（Gitcoinのzksyncの統合など）では、ユーザーがdappを完全に信頼する必要があり、現状よりも安全性が大幅に低下します。理想的な状況は、現在の信頼モデルを維持できるように、L2 をウォレット自体の一部 (メタマスク、ステータスなど) にすることです。このサポートは標準化される必要があります。そうすれば、zksync-payments をサポートするアプリケーションは、zksync-inide-Metamask、zksync-inide-Status などもすぐにサポートするようになります。

異なる L2 間での資産の転送を可能な限り即時かつシームレスにするために、L2 間の転送に関する作業をさらに進める必要があります。

中間コンパイル言語として、Yul または類似のものをより明示的に標準化します。 Ethereum の基盤となる EVM と Optimism の OVM は若干異なるコンパイル ターゲットを使用しますが、どちらも Solidity でコンパイルできます。異なるコンパイルターゲットを持つエコシステムをサポートし、同時に Solidity の単一文化を回避して複数の言語に対応するには、中間言語として Yul のようなものをより明示的に標準化し、すべての高水準言語を EVM または OVM にコンパイルできるようにするのが理にかなっているかもしれません。また、変数などの概念を処理し、基本的な不変条件を適用して形式検証を容易にする、より明示的で形式検証に適した中間言語を検討することもできます。

ロールアップ中心主義の経済的持続可能性の利点

暗号通貨プロジェクトは財政的に持続可能でなければならないという事実を回避することはできません。 2020年では、プロジェクトには数百万ドル、あるいは数千万ドルの資金が必要になることを意味します。このうちの一部は、Gitcoin Grants や Ethereum Foundation などの一般的な公的資金提供団体によって提供される可能性がありますが、その規模は上記の資金レベルに達するには不十分です。第 2 層のプロジェクトは、独自のトークンを発行することで資金を調達できます。もちろん、その前提は、トークンが実際の経済的価値に裏付けられていることです (つまり、L2 が将来の取引手数料を獲得できることが期待されます)。

ロールアップ中心のロードマップの 2 番目の重要な利点は、L2 プロトコルが直接手数料/MEV を徴収するか、間接的にトークンを発行して開発資金を調達するためのオープンスペースが確保されることです。イーサリアムのベースレイヤーの重要な要件は信頼できる中立性であり、これによりプロトコル内での公共福祉資金の調達が困難になります（誰がいくらのお金を受け取るべきかについて合意に達するのがいかに難しいか想像してみてください）が、L2 独自の公共福祉資金の調達メカニズム（Gitcoin Grants でも実行可能）はそれほど議論の余地がありません。したがって、このスペースを離れることは、イーサリアム全体の長期的な経済的持続可能性にとって良い戦略的動きです。

資金の問題以外にも、最も創造的な研究者や開発者は、影響力の少ない立場からイーサリアム プロトコルの将来について他の人と議論するよりも、自分の領域に影響を与えたいと考えることが多いです。さらに、さまざまなプラットフォームを作成しようとしている既存のプロジェクトも数多く存在します。ロールアップ中心のロードマップは、高度な経済的および技術的自立性を維持しながら、これらすべてのプロジェクトが Ethereum エコシステムの一部となる明確な機会を提供します。

長期ロードマップ

これらの短期的なロードマップの考慮事項に加えて、ロールアップ中心のロードマップは、Eth2 の長期的な将来、つまり、誰でも処理できる単一の非常に安全な実行シャードと、スケーラブルなデータ可用性レイヤーの組み合わせを再考することを意味する場合もあります。

これがなぜ真実なのかを理解するには、次のデータを考慮してください。

イーサリアムの現在のTPSは約15です。

全員がロールアップに移行すれば、TPSは3000に達します。

Eth2 のフェーズ 1 が実装されると、ロールアップはデータ保存のために Eth2 シャード チェーンに転送され、理論上の最大 TPS は 100,000 に達する可能性があります。

最終的には、Eth2 のフェーズ 2 が実現され、シャード ベースでコンピューティングが実装され、TPS は約 1000 ～ 5000 TPS になります。

私の意見では、Eth2 フェーズ 2 が最終的に実装されても、誰も気にしないでしょう。その時までに、好むと好まざるとにかかわらず、私たちはすべてロールアップを中心とした世界に適応しているでしょう。その時点では、明確なメリットがなく、スケーラビリティが 20 ～ 100 倍低下する Eth2 以降のベース チェーンに全員を移行させるよりも、この道を進み続ける方がはるかに簡単になります。

これは、Eth2 が「フェーズ 1.5 までに完成」し、ベース レイヤーが再び縮小し、コンセンサスとデータの可用性など、いくつかの点をうまく行うことにのみ焦点を当てる必要があることを意味します。

データの可用性のためのシャーディングは EVM 計算のためのシャーディングよりもはるかに安全であるため、これは Eth2 にとってより適切な目標である可能性があります。分割された EVM 計算の不正多数証明を検証するには、厳密で潜在的にリスクのある 2 エポック同期仮定を必要とする不正証明が必要ですが、データ可用性サンプリング (ゼロ知識証明または多項式コミットメントを使用して実行する場合) は非同期仮定の下で安全です。

これにより、実行レベルでシャードされる他のシャードされたレイヤー 2 チェーンと Ethereum のセキュリティ モデルを区別できるようになります。 Eth2 のベースレイヤーとしての機能は十分に優れていればよく、非常に強力である必要はありません。

Eth2 は長期的に何をすべきでしょうか?

異なるシャード間でブロック時間をずらして、特定の時点で、互いに数百ミリ秒以内にブロックを生成するシャードが常に存在するようにします。これにより、チェーン自体が超低レイテンシのリスクにさらされることなく、ロールアップを超低レイテンシで複数のシャードにわたって実行できるようになります。

コンセンサスアルゴリズムの改善と強化

EVM を微調整して、不正防止検証にさらに適したものにします (たとえば、コードがサンドボックスから逃げるのを防ぐための何らかの「フレームワーク」機能、または SLOAD/SSTORE 命令をデータ ソースとしてアカウント ストレージ以外のものに再マップできるようにする機能など)。

ZK-SNARK について

より妥協的な提案

上記の「フェーズ 1.5 が完了」までの開発方向に「全面的に」同意できない場合は、自然な妥協策として、Eth2 に少数の実行シャード (たとえば 4 ～ 8) とより多くのデータ シャードを持たせます。私たちの目標は、実行シャードの数を、特殊なケースで通常のコンピューターがすべてのシャードを完全に検証できる程度に小さく抑えることですが、ベースレイヤーのスペースは、ロードマップで現在設定されているものよりもはるかに大きくなります。

ベース レイヤーのスペースは小さすぎることはできません。ユーザーとアプリケーションは、異なるロールアップ間の移動、不正証明の送信、ZK ロールアップでの ZK 証明の送信、ルート ERC20 トークン コントラクトの公開 (もちろん、ほとんどのユーザーはほとんどの場合ロールアップを使用しますが、ベース レイヤー コントラクトはベース レイヤーのどこかに保存する必要があります...) などの一連の操作にベース レイヤーを使用する必要があるためです。また、これらの操作に関連する各トランザクションに 140 ドルかかる場合、ユーザー エクスペリエンスは依然として非常に劣悪です。したがって、必要に応じて、実行シャードを 1 つではなく 4 ～ 8 個設定すると、この問題を大幅に軽減できます。そして、1 台のコンピューターですべてのシャードを検証できます。現在、イーサリアムでは 13 秒ごとにブロックをマイニングでき、ブロックの検証には平均約 200 ～ 500 ミリ秒かかるため、短期間で 8 つのスレッドを検証することは完全に可能です。クライアントが次のような対策を講じると考えられます。「ネットワークの遅延が低いか、委員会メンバーの数が全体の 80% に達している限り、不正証明と委員会に依存して、特別な状況下ですべてのシャードを直接検証できます。」

ETHGLOBALのこの記事に関するQ&A

Q: L2 はスケーラビリティ問題の解決に取り組んでおり、コミュニティで長年にわたって研究および議論されてきましたが、以前の試みはあまり成功していないようです。ロールアップについてどれくらい自信がありますか?この拡張の試みは以前のものとどう違うのでしょうか?

A: この問題については、私のブログ投稿（中国語訳）でさらに詳しく説明しています。私が主張したいのは、ロールアップは州のチャネルやプラズマとは異なるということです。容量の拡張に関しては、コンピューティング容量の拡張とデータ可用性の拡張という 2 つの拡張が必要です。私が言いたいのは、ステート チャネルもプラズマもデータ可用性の問題を解決することはできず、この問題を解決するために特殊なアプリケーション固有の技術を使用しているということです。前の 2 つとは異なり、ロールアップではすべてがオフチェーンになるわけではありません。代わりに、計算はオフチェーンで行われますが、一定量のデータ (10、16、50 バイトなど) はチェーン上に格納されます。このため、ロールアップのスケーラビリティ パフォーマンスにはいくつかの制限が課せられます。言い換えれば、Rollup はより妥協的であり、任意のステート マシンをサポートするためにスケーラビリティをある程度犠牲にします。 Plasma の場合、当初は Plasma 内で任意のステート マシンを実行する問題を解決できると考えていましたが、最終的にはそれが不可能であることがわかりました。しかし、ロールアップの場合、ロールアップがこれらの機能（任意の状態マシン、一種のチューリング完全性）を実現できるという数学的および技術的な証拠がいくつかあります。実際には、ロールアップはしばらくの間正常に実行されてきました。たとえば、ロールアップを使用する DEX はすでに 3 つあります。 Gitcoin に寄付するときにも rollup を使用できます。 sythentix などのプロジェクトは、evm をサポートするテストネットでこれをテストしています。ステートチャネルやプラズマでは解決できなかった問題が、ロールアップでは徐々に解決されてきていると言えます。

Q: 現在、L1 には構成可能性と相互運用性がありますが、将来も利用可能になると思いますか?別の観点から見ると、将来的には複数のロールアップが共存することになると思いますか、それとも勝者総取りの状況になると思いますか?

A: それはいい質問ですね。最後にはロールアップが優勢になると思います。ロールアップにはネットワーク効果と反ネットワーク効果の両方があると思います。主な反ネットワーク効果は、TPS が大きいほど、ロールアップ フル ノードの実行が難しくなり、その可用性がある程度低下することです。一方、ロールアップには現在いくつかの異なる技術的ルートがあり、これらの技術的ルートと対応する技術的特徴が短期および中期的にテストされることを期待しています。長い目で見れば、1 回のロールアップが勝者になるかもしれませんが、まだわかりません :)

Q: あなたの記事では、起こり得るビジョンについて説明されていました。イーサリアムベースレイヤーはいつ安定すると思いますか?それとも、継続的に改良され続けるのでしょうか?

A: 私が提案したロードマップでは、Ethereum 2.0 がフェーズ 1.5 で基本的に安定した状態に到達することを期待しており、それが記事の中で「フェーズ 1.5 が完了する」と述べた理由です。ただし、この後も継続的な技術的改良が続けられ、主にセキュリティと効率性を向上させるためにゼロ知識証明を追加したり、コンセンサス メカニズムを FFG から CBC に変更したり、暗号プリミティブを量子耐性暗号プリミティブに切り替えたりすることが挙げられます。これらの改善は、イーサリアムの経済システムと基本的なセキュリティ機能にほとんど影響を与えません。テクノロジーは今後も長期間にわたって反復され、最適化され続け、当然ながらこれらの最適化は運用と保守のレベルに近づくことになると確信しています。

（以上）

オリジナルリンク:

https://ethereum-magicians.org/t/a-rollup-centric-ethereum-roadmap/4698

https://twitter.com/VitalikButerin/status/1312905882330521600