ビームチェーンの9大アップグレードを一挙紹介

By Jarrod Watts, Developer Relations Engineer, Abstract; By Golden Finance xiaozou

Beam ChainはDevcon Summit最大の発表で、Etherに9つの大きなアップグレードを導入しました。しかし、ほとんどの人はこれらのアップグレードについてまだよく理解していません。この記事は、これらの9つのアップグレードについて理解を深めるのに役立つことでしょう。

Beam Chainは、Etherのコンセンサスレイヤー（CL）を再設計するJustin Drake氏の提案です。具体的なアップグレードに入る前に、イーサのコンセンサスレイヤーが実際にどのようなものかを簡単に見てみましょう。

各イーサノードは、実行クライアントとコンセンサスクライアントの2つのコンポーネントを実行しています。

コンセンサスクライアント（consensus client）。

コンセンサスクライアントは、ブロックチェーンの次のブロックが何になるかを「合意」するためにノードによって使用されます。32ETHを誓約することで、第3のコンポーネントであるバリデーターを追加することができます。バリデーターは、プルーフ・オブ・ステーク・アルゴリズムによって新しいブロックを提案することで報酬を得ます。

では、なぜイーサネットのコンセンサス層を再設計する必要があるのでしょうか?

現在のCLにはいくつかの問題があります。

• リリースから5年が経過しており、技術的な負債を抱えています。ZKプルーフ(ゼロ知識プルーフ)のような最新の技術革新を使っていない。

• これはアップグレードを行い、Etherの技術的負債を解消するチャンスです。

9つのアップグレードは3つのカテゴリーに分けられます:

1/ブロック生産

2/誓約

3/暗号化

次に、それぞれのアップグレードについて個別にまとめます。

アップグレード1：検閲への抵抗

現在のブロック生産は非常に中央集権的です。ビーバービルドとタイタンビルドの2大ブロックビルダーが、ほぼすべてのイーサブロックを保有しています。

これらのビルダーはこのように作られています。ブロックを作成する方法 - MEVの形で彼らの利益を最大化する; 彼らが作成したブロック内のトランザクションを任意に含めたり、除外したり、並べ替えたりする。

今日、もしあなたの取引がこれら2大ブロックビルダーにとって不利なものであれば、彼らはあなたの取引をブロックから除外して見直すことを選択するかもしれません。

EIP-7805で提案されたこのアップグレードは、バリデーターがメモリのプールからトランザクションを選択し、インクルードリスト（IL）を介して強制的にインクルードできるようにすることで、イーサの検閲への耐性を高めます。

Beam Chainのアップグレードでは、1スロットあたり16人のバリデータが、ブロックビルダーがインクルードしなければならないトランザクションのリストを作成します。

アップグレード2：分離された検証

APS（Attester Proposer Separation）は、例えばオークションを行うために、立会いと提案を分離します。

バリデータは自分でブロックを構築することができますが、ほとんどのバリデータは「MEVブースト」と呼ばれるものを使って、バリデータに報酬を支払う他の誰か（通常はビーバービルダーやタイタンビルド）にブロック構築を引き継ぎます。

この2者を次のように呼びます：

-バリデータ（バリデータ）

-提案者（ブロック構築者）

今日、この2者は分離されています。つまり、バリデータは提案者からブロックを受け取りますが、それは信頼できる中間中継者を介して行われます。中央集権的です。

Flashbotsのような中継者は「仲介者」として機能し、ブロックを売りたいバリデータと、収益性の高いブロックを作りたいブロックビルダーとの取引を促進します。

APSは、この検証者と提案者の分離を分散型の方法でイーサに追加または「埋め込む」アップグレードであり、Flashbotsのような中継者の中央集権化のリスクを軽減します。

この分離を実現する1つの方法は、オークションを実行することです。誰でもチケットを購入できるシステムで、将来のブロックを作成する権利を獲得するチャンスがあります。

アップグレード3：スロットの高速化

Beam Chainでは、スロットが12秒から4秒になります。

スロットとは、検証者が新しいブロックを提案し、他の検証者の同意を得ることができる時間のことです。

スロットが速くなるということは、トランザクションの確定が速くなり、トランザクションのスループットが向上することを意味します。

アップグレード4：よりスマートな発行（プレッジキャップなど）

発行曲線は、新しいETHがどのように作成され、時間とともに分配されるかを意味します。

現在：

-ETHは、各エポック（～6分）で検証者に報酬として配布されます。

-ETHは各取引の一部として燃やされます。

ネットワークの活動に応じて、ETHはインフレとデフレの間を移動します。たとえば、ある1時間では、トランザクションで燃やされるよりも多くのETH報酬が発行されるため、ETHがインフレであることがわかります。

コミュニティでは、発行を変更すべきかどうか、どのように変更すべきかについて多くの議論がありますが、Justin Drake氏はBeam Chainのデモで、プレッジキャップ（ステーキングキャップ).ステーキングキャップは、検証者により予測可能な報酬を提供するため、そしておそらくETHをデフレにする目的で、ステーキングできるETHの上限額を設定します。

アップグレード5：小規模な検証者

現在、イーサでソロの検証者になるには32ETHを購入する必要があります。現在の価格で約10万ドルです。

Beam Chainはこれを1ETHに減らすことを提案しており、LIDOやCoinbaseのような流動性誓約プロバイダーが現在誓約されたETHの40%近くを支配している中央集権化の問題を解決するのに役立つでしょう:

報酬を得るためにバリデータを実行したいが、32ETHを持っていないユーザーは、このアップグレードの恩恵を受けることができます。このアップグレードにより、1ETHだけでバリデータノードを実行できるようになります。

次のアップグレード(Pectra)では、32ETH以上、最大2048ETHまで誓約できるようになります。

ジャスティンはOrbitの誓約方法について言及しました。これは、大きなバリデータはより頻繁に選択され、小さな報酬を受け取ることが多く、小さなバリデータは選択される頻度は低いものの、より大きな報酬を受け取るというシステムを表しています。

Upgrade 6: ファイナライズの高速化（例：3スロットFFG）

現在、トランザクションのファイナライズには約15分（64スロット）かかります。

この時間を1スロットに短縮する方法としてシングルスロット-ファイナリティが提案されていますが、より新しい提案である3スロット-ファイナリティは、投票ラウンドと並行して実行されるため、実際にはもっと速いかもしれません。

これは、取引が15分ではなく36秒で確定することを意味する。これは、L1ファイナリティに依存するサービス（DeFiアプリやクロスチェーン/相互運用性プロトコルなど）にとって特に重要です。

アップグレード7：チェーンのスナーク化

Beam Chainは、コンセンサスレイヤーを「スナーク化」したいと考えています（ZK-SNARKs、ZKの安全な証明を使用）。ジャスティン・ドレイクはこれを「ZK時代」と呼んでいる。

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具体的には、Beam chainはZK-SNARKsを次のように使用することを提案しています:

- 異なる言語のbeam chainデプロイメントをzkVMバイトコードにコンパイルする。

- 目撃者が生成した署名をZK証明に集約する。

ここでのELI5とは、ZK技術が過去5年間で大きく進歩したという事実を指しており、イーサネットはそれをコンセンサス層と実行層の両方でネイティブに展開したいと考えています。

アップグレード8：量子セキュリティ

今日、量子コンピューターは、秘密鍵のクラックや、Shorアルゴリズムなどの方法を使ったトランザクションの署名の偽造など、イーサの一部をクラックすることができます。

量子コンピュータは、おそらく今後10年以内に人々が使用できるようになるでしょう。したがって、ビームチェーンの提案は、ポスト量子セキュリティを備えたハッシュ署名などの方法を使用することで、将来のポスト量子世界のためのイーサセキュリティを提供することを望んでいます。

アップグレード9：強力なランダム性

最後に、ビームチェーンのアップグレードは、VDF（Verifiable Delay Function）と呼ばれる新しいプリミティブを使ってランダム性の源を構築する方法を提案しています。

2018年、ジャスティン・ドレイクはこれについて、以下の用途に使用できると話しています：

コンセンサス層 - 検証者をランダムに選ぶなど。

アプリケーション層 - 検証可能なランダム性を提供できるオペコードの一部を公開するなど。

このようなことは、ChainlinkやPyth VRFのようなサードパーティのサービスがなければ、今日では不可能でしょう。

これら9つのアップグレードに加え、Beam Chainのアップグレードでは、既存の技術的負債や、アップグレード後に冗長になる不要なコンポーネントの多くを一掃します。

たとえば、スロットの最終的な確実性をより速くすることで、エポックが不要になる可能性があります。

しかし、ビーム・チェーンの時間軸は長すぎると主張する人もいます。しかし、ジャスティン氏は後に、イーサはその5年間を通じてアップデートを受け続けることを明らかにした。

ビームチェーンフォークは、イーサへの絶え間ないアップデートを含め、5年間にわたって行われます。