Vitalik とイーサリアム財団の容量拡張に関する最新の考え

元のソース: イーサリアム Reddit

原著者: イーサリアム財団研究チーム

元の編集: EthereumCN

2022 年 7 月 7 日、イーサリアム財団研究チームは Reddit で第 8 回 AMA を開催しました。 ECN は、この AMA の質問のほとんどを整理してまとめました。特定のトピックについては、財団の研究開発チームのメンバーが個人的な意見や推測を持っていることに注意してください。誤解を避けるために、元の投稿を参照してください。

記事が長いため、記事はトピックごとに分かれており、この記事は容量拡張のトピックです。

ジョン・シャルボノーはこう尋ねた。

祀られているロールアップがどのように機能するのか、そしてイーサリアムでの潜在的な開発パスについて説明してもらえますか? (楽観的でzkEVM?)

(翻訳者注: L2 拡張の研究者 Polynya は、このツイートで、「祀られているロールアップ」と「独立した (個別の) ロールアップ」の違いは「公共部門」と「民間部門」のようなものだと説明しました。)

また、これによってもたらされる最大の利点と欠点は何だと思いますか。この点についてはさまざまな意見があるためです。

イーサリアム財団のジャスティン・ドレイク氏はこう答えた。

「祀られているロールアップ」は非常に興味深いトピックです :) 「祀られているロールアップ」とは、L1 上で何らかのコンセンサス統合を享受するロールアップを指します。スマート コントラクト ロールアップ (L2Beat および zkrollups.xyz にリストされている例を参照) は異なります。コンセンサスの外で完全に L2 で実行されます。

コンセンサスアンサンブルは、安置されたロールアップにスーパーパワーを与えることができますが、多大なコストがかかります。メリットとデメリットの詳細については、以下を参照してください。大まかに言えば、祀られているロールアップとスマート コントラクト ロールアップは補完的なものです。私は両方が「ロールアップ中心のイーサリアムロードマップ」において重要な役割を果たすことを期待しています。

イーサリアムでの潜在的な開発パス (楽観的と zkEVM?)

現在の計画は、zk-rollup を祀る方向に直接開発することです。これは、Vitalik がリリースした視覚化ロードマップの「すべての ZK-SNARK 証明を生成する」の一部です。イーサリアム財団には、バリー ホワイトハット氏が率いる約 10 人のチームがあり、正規の EVM インスタンスを聖なる zkEVM ロールアップにアップグレードすることに取り組んでいます。つまり、状態ルートが完全に同等である zkEVM を構築し、L1 Ethereum ブロックの簡潔な暗号証明 (SNARK) を提供して、対応する状態ルートが有効であることを証明します。これにより、次のようなさまざまな利点がもたらされます。

再実行は不要: バリデーターやその他のフルノードは、ブロックを検証するためにトランザクションを再実行する必要がなくなりました。これにより、バリデーターのコンピューティングコンセンサスボトルネックが解消され、EVM ガス制限を改善する機会となる可能性があります。再実行の必要性がなくなると、ほとんどの同期戦略も高速化されます。

より簡単なコンセンサス: コンセンサスから実行を削除するということは、バリデータが、コンセンサスに不可欠な数万の EVM 実行コードが数百行の SNARK 検証コードに削減される、非常にシンプルな実行クライアントを実行できることを意味します。

状態証人は不要: ステートレス実行クライアントは証人 (マークル パスやバークル証明など) をダウンロードする必要がなくなりました。状態の違いをダウンロードするだけで十分です。これにより、バリデーターのコンセンサス帯域幅効率が大幅に向上し、より高い EVM ガス制限が解放されます。

より安全なライト クライアント: ライト クライアントは、無効なステート ルートをフィルタリングするために不正証明を使用するほど遅くはなく、無効なステート ルートを迅速にフィルタリングできます。これにより、「イーサリアム-L1」ブリッジの安全性が高まります。

現在の単一インスタンス EVM を組み込みロールアップにアップグレードするには、複数年にわたる大規模な作業が必要です。その後の比較的簡単なステップは、(BLOB データを消費する) 複数 (例: 64) の組み込まれた zkEVM インスタンスを並行してデプロイすることです。これは、シャーディングを実行する L1 均質化の一種です (以前は「フェーズ 2」と呼ばれていました)。

Enshrined zkEVM のエンジニアリング作業は、暗号証明システム、回路設計と監査、ソフトウェアとハードウェアのアクセラレーションを含む技術愛好家にとって特に興味深いものです。 EF チームは zkEVM エンジニアを募集しています - [email protected] までご連絡ください。

最大のメリットとデメリットは何ですか

利点

社会的合意: Enshrined ロールアップは L1 の社会的合意を継承し、ロールアップ アップグレードを実行するためにガバナンス トークンを必要としなくなりました。対照的に、ほとんどのスマート コントラクト ロールアップはガバナンス攻撃に対して潜在的に脆弱です。

証明検証の補助: 安置ロールアップは、決済に必要な証明検証費用 (ブロックごとの固定費) を補助できます。代わりに、スマート コントラクト ロールアップは決済のために EVM ガスを支払う必要があります。決済遅延: Enshrind ロールアップは、各ブロック決済遅延から当然恩恵を受けます。

最適な生存性: 多くのスマート コントラクト ロールアップは、外部コンセンサス メカニズムを活用してトランザクションを注文することを選択する場合があり、また、オンチェーンのエスケープ ハッチとして機能することもあります。この順序付けインフラストラクチャは、外部コンセンサスが失敗し、エスケープ ポッドがタイムアウト後にのみアクティブになる可能性があるため、最適化されていない活性化に悩まされています。

EVM ステート ルートの等価性: Enshrined zkEVM のツールと軽量クライアントはすぐに動作します。多くのスマート コントラクト ロールアップでは、EVM 状態のルートに相当するものではなく、Solidity 互換の VM (zkSync など) またはバイトコードに相当する EVM (Scroll) を選択する場合があります。

ネットワーク効果: Canonical EVM インスタンスは、先行者であることによるネットワーク効果を享受できますが、enshrind にアップグレードすると、これらのネットワーク効果が維持されます。

危害

公共財への資金提供なし: 安置された zkEVM ロールアップには、公共財への資金提供に関する裁量権が限られています。あらゆる公共財に資金を提供するガバナンスメカニズムを持つオプティミズムとは異なり、祀られているzkEVMはL1セキュリティへの資金提供とETHの不足への貢献に限定される。

次善の圧縮: スマート コントラクト ロールアップは、ブロックごとに 1 回ではなくオンチェーンで決済することを選択でき、より優れたデータ圧縮が可能になります。スマート コントラクト ロールアップには、データ圧縮を向上させるためにカスタム辞書または頻繁に更新される辞書を含めることもできます。

仮想マシンには柔軟性がありません。イーサリアムに組み込まれた VM は EVM である可能性が高くなります。対照的に、スマート コントラクト ロールアップでは、より一般的に使用される VM (WASM、RiscV、MIPS など) を採用するか、新しい VM (Cairo など) を作成するかを選択できます。カスタム zkVM は、zkEVM よりも優れたデータ圧縮を実現する可能性があります。

より困難な事前確認: スマート コントラクト ロールアップでは、集中型シーケンサーを選択して即時 (~100 ミリ秒) の事前確認を提供し、ユーザーに優れたインタラクティブ エクスペリエンスを提供できます。この種の迅速な事前確認は、登録ロールアップであろうとスマートコントラクトロールアップであろうと、分散型注文システムを使用して実現するのは困難です。

後発者: 祀られている zkEVM は、L1 の遅さと保守性のため、いわゆる後発者になります。回路の脆弱性の可能性を回避するには、冗長な複数回路のセットアップや面倒な正式な検証が必要になる場合があります。

TheTrueBlueTJ は次のように尋ねます。

理論的には、世界的な決済システムでイーサリアムを通貨として使用することは可能でしょうか? L1 またはロールアップのどちらを使用しますか?もちろん、将来の拡張性の向上も考慮されています。

イーサリアム財団のジャスティン・ドレイク氏はこう答えた。

それは十分に可能です。現在、イーサリアムは 10 TPS (1 秒あたりのトランザクション数) に達することができますが、これはおよそ桁違いです。そして、将来的には 100 倍の成長が 3 回あり、1,000 万 TPS (1 人あたり 1 日あたり 100 件のトランザクションに十分な量) に達します。

ロールアップによる 100 倍の成長。

シャーディングによる 100 倍の成長。

帯域幅は 10 年間で 100 倍に増加します (ネルソンの法則)。

私の持論は、最も安全な共有セキュリティ プラットフォームはネットワーク効果により需要が飽和状態になる、というものです。合理的な方向性は、イーサリアムが経済安全保障の面で最先端を維持し、同時に 1,000 万 TPS まで拡張できれば、イーサリアムがインターネットの決済層として機能する可能性があるということです。

AllwaysBuyCheap は次のように尋ねます。

帯域幅の増加によりイーサリアムのトランザクション速度はどのように向上しますか?ブロックスペースを増やすには?

イーサリアム財団のジャスティン・ドレイク氏はこう答えた。

コンセンサスにはさまざまな計算上のボトルネックがあります。

ディスク I/O: ステートレス (および zkEVM の組み込み) により削除。

ストレージ: ステートレスになることで削除されます (および zkEVM が組み込まれます)。

計算: 組み込まれた zkEVM によって削除されます。

帯域幅: 必須。

帯域幅が基本的なコンセンサスのボトルネックであるため、帯域幅を増やすと、より多くのブロック スペースを解放できます。

not_a_disaster は次のように尋ねました。

長期的には何が良いのでしょうか？単一のロールアップが主流ですか、それともいくつかの小さなロールアップ スキームが存在しますか?

双方の主張は次のとおりです。

1. ドミナントロールアップは、ユーザーがアセットをブリッジする必要がなく、より良いユーザーエクスペリエンスを得ることができることを意味します

2. ただし、支配的なロールアップがある場合、他の L2 は意味がありません。しかし、繰り返しになりますが、長期的には、EF チームは zkRollup (理想的には zkEVM を使用) のみを推進してきました。

イーサリアム財団アンスガー・ディートリヒスは次のように答えました。

素晴らしい質問ですね！通常のユーザーがチェーンを完全に検証できないレベルまでスループットを拡張するチェーン (L1 または L2)。 L1 と L2 の主な違いは、L2 はその基礎となるベース層を利用してこれを補償できることです。

1. zk-rollup では、基本層は状態遷移の有効性と対応するデータの可用性を保証します。ロールアップ トランザクションを自分で処理できない場合、保証されていないのは、(有効なロールアップ トランザクションを送信できるように) 現在の状態にアクセスできることだけです。したがって、唯一の追加の信頼仮定は、国家プロバイダー (集中型または分散型) の存在です。

2. 楽観的なロールアップでは、小さな追加の信頼仮定が導入されます。誰かがロールアップ トランザクションを処理し、現在の状態を利用可能にしていると信頼する必要があるだけでなく、不正な状態遷移が発生した場合、ロールアップを処理しているエンティティの少なくとも 1 つが対応するトランザクションを送信することを信頼する必要があります。詐欺の証拠。通常、楽観的なロールアップは、これらの不正証明を提出する経済的インセンティブを全員に与えるため、これは zk ロールアップとは大きく異なります。

概念的には、信頼をあまり損なうことなくロールアップをスケールできるのは、L1 と L2 の関係によるものです。ユーザーがベース層の状態を信頼している限り、L2 の動作が正しいか誤っているかを区別できます (たとえば、状態プロバイダーの応答には、L1 に保存されているロールアップ状態ルートに対する証明が常に付属します)。

一方、ベースチェーンでは、各ユーザーが自分でチェーンを扱うことが非常に重要です。独自のノードを実行せず、外部の状態プロバイダーに状態を要求しない場合、提供された状態が本物かどうかわかりません。同様に、悪意のある状態遷移があった場合に紛争を解決できる解決層はありません。どちらの側を信頼するかを自分で選択する必要があります。

これらすべての理由から、すべてのユーザーがトランザクションを簡単に処理できるようにすることに重点を置き、イーサリアム L1 をロールアップ用の決済レイヤーに変えることを決定しました。私は個人的に、完全にステートレスなクライアント実装を可能にする Verkle ツリーへの移行が間近に迫っていることに非常に興奮しています (メタマスクが独自の組み込みノードを実行できることを想像してください)。このようにして、時間の経過とともに、ベースレイヤーは L2 エコシステムの「信頼のルート」になります。

私の答えが、不当な信頼のトレードオフなしに、ロールアップが L1 スループットをはるかに超える可能性がある理由を説明できれば幸いです。したがって、個人的には、最終的には非常に高いスループットの L2 が得られると予想しています。ただし、単一の支配的なロールアップが存在するかどうかはまだわかりません。

イーサリアム財団のジャスティン・ドレイク氏はこう答えた。

長期的には何が良いのでしょうか？単一のロールアップが主流ですか、それともいくつかの小さなロールアップ スキームが存在しますか?

長期的には、ロールアップは 1 秒あたり数百万のトランザクションを処理できるようになるため、並列処理が必要になります。ロールアップ内の一種の並列処理 (マルチコア ロールアップ仮想マシンなど) と、ロールアップの外側の一種の並列処理 (同じ仮想マシンの並列インスタンスなど) を想像できます。

セキュリティを共有する zk-rollup (同じデータ可用性を共有する zk-rollup など) は同期的に構成可能であるため、「ロールアップ内部の並列」と「ロールアップ外部の並列」の間の境界線が曖昧になり始め、最終結果はそれほどでもない大きく外れて。

not_a_disaster は次のように尋ねました。

アプリケーション固有の L2/ロールアップにはどのような問題があると思いますか?

大規模なユーザー ベース (1,000 万～1 億ユーザー) を持つ Web2 企業が現在ブロックチェーンを使用したいが、それでも分散化を望んでいる場合、アプリケーション固有のチェーン/ロールアップがほぼ唯一の適切な代替オプションになります。

これを行うことのデメリットは何だと思いますか?

イーサリアム財団のジャスティン・ドレイク氏はこう答えた。

アプリケーション固有の L2/ロールアップにはどのような問題があると思いますか?

開発者には、アプリケーション固有のロールアップを展開するのではなく、汎用ロールアップ (例: Arbitrum、Optimism、まもなく zk ロールアップ) に基づいてアプリケーションを構築することをお勧めします。これにより、開発が高速化され、決済のオーバーヘッドがまとめて償却され、構成が容易になり、ツールの摩擦が軽減されます。そうは言っても、汎用ロールアップのビジョンには確かに問題があります。

ロールアップには攻撃を受ける脆弱性があります。数千万ドルの費用がかかる取引所攻撃や、数億ドルの費用がかかるクロスチェーンブリッジング攻撃が発生しており、ロールアップ攻撃は数十億ドル規模の攻撃になると予想されます。 EIP-4844 または EIP-4488 が実装されるまでの間、トランザクション手数料は私たちが望むほど低くはならないでしょう。ツールはしばらくパフォーマンスが低下し、ネットワーク効果が発現するのが遅くなる可能性があります。

ヴィタリックはこう答えた。

大規模なユーザー ベース (1,000 万～1 億ユーザー) を持つ Web2 企業が現在ブロックチェーンを使用したいが、それでも分散化を望んでいる場合、アプリケーション固有のチェーン/ロールアップがほぼ唯一の適切な代替オプションになります。

この場合、validium を使用する必要があると思います。これらは稼働を維持するために集中サーバーまたは委員会に依存しますが、ブロックチェーンによって提供されるセキュリティによって保護される可能性があります。

AllwaysBuyCheap は次のように尋ねます。

EIP-4844 の開発中に EIP-4488 が実装されなかったのはなぜですか?スナークスとスタークス、長期的にはどちらのテクノロジーが勝つと思いますか?

ヴィタリックはこう答えた。

STARK は量子証明であり、証明時間が短縮され、使用するドメインの柔軟性が向上します。

SNARK プルーフははるかに小さいです。私は、量子以前の SNARK、場合によっては STARK の SNARK (STARK の利点があるが証明サイズは小さい) が優勢となり、量子以降の STARK が優勢になると予想しています。しかし、これについては人によって意見が異なります。

イーサリアム財団のジャスティン・ドレイク氏はこう答えた。

EIP-4844 の開発中に EIP-4488 が実装されなかったのはなぜですか?

ご指摘のとおり、EIP-4844 と EIP-4488 は相互排他的ではありません。私の好みは、マージ直後、EIP-4844 の前に EIP-4488 を実装することです。なぜなら、EIP-4844が実用的な実を結ぶには何年もかかるからです。実際、EIP-4844 がメイン ネットワークで起動された後でも、ロールアップが実際に bolob データの使用を選択できるようになるまで、数か月待たなければならない場合があります。

スナークスとスタークス、長期的にはどちらのテクノロジーが勝つと思いますか?

長期的には、私たちが望んでいるのはポスト量子SNARKです。この高度な量子後 SNARK はハッシュベースであり、たまたま STARK、つまり透過的な SNARK (「透過的」とは信頼できる初期化が必要ないことを意味します) になります。

egodestroyer2 は次のように質問しました。

L2 がトランザクションの決済を開始し、ビジネスをメインチェーンから外すために、短期、中期、長期の手数料市場をどのように予測しますか?

イーサリアム財団のジャスティン・ドレイク氏はこう答えた。

手数料市場は非常に不安定であり、ETH 価格と正の相関傾向があります。したがって、手数料市場の予測はほとんど推測に基づいています。

短期的には (7 月、8 月、9 月)、手数料市場は弱気市場の中でも比較的穏やかな状態が続くと予想しています。

近い将来（つまり、合併から数か月後）、イーサリアムとETHが加熱し、手数料市場が大幅に成長すると予想しています。

中期的（2～3年）では、ロールアップの普及によりガス価格が一時的に落ち着き、ブロックスペースの供給が需要を上回る可能性がある 長期的（3～10年）では、ロールアップとガス供給の効果により、シャーディング、I トランザクションあたりの手数料は少額であることが予想されますが、総手数料額は高額になります (おそらく 1 日あたり 10 億ドル)。