# ヴィタリックの新しい文：イーサリアムの可能な未来、The Surgeイーサリアムのロードマップは最初、2つのスケーリング戦略を含んでいました: シャーディングとLayer2プロトコル。シャーディングは各ノードが部分的なトランザクションのみを検証し、保存することを可能にし、Layer2はイーサリアムの上にネットワークを構築し、その安全性を利用しながら大部分のデータと計算をメインチェーンの外に保持します。研究が進むにつれて、これら2つの道は融合し、Rollupを中心としたロードマップを形成しました。これは現在でもイーサリアムのスケーリング戦略です。Rollupを中心としたロードマップは、シンプルな役割分担を提案しています: イーサリアムL1は強力で分散化された基盤層になることに焦点を当て、L2はエコシステムの拡張を助ける役割を担います。このモデルは社会の至る所に存在します: 裁判所システム(L1)の存在は超高速や効率を追求するためではなく、契約や財産権を保護するためのものであり、起業家(L2)はこの堅固な基盤層の上に構築し、人類を火星へ導くのです。今年、Rollupを中心としたロードマップは重要な成果を上げました: EIP-4844 blobsの導入により、イーサリアムL1のデータ帯域幅が大幅に増加し、複数のイーサリアム仮想マシン(EVM) Rollupが第一段階に入りました。各L2は独自の内部ルールとロジックを持つ「シャーディング」として存在し、シャーディングの実現方法の多様性と多元化は今や現実となりました。しかし、私たちが見ているように、この道を進むことは独自の課題にも直面しています。したがって、私たちの現在の任務は、Rollupを中心としたロードマップを完成させ、これらの問題を解決しつつ、イーサリアムL1特有の堅牢性と分散化を維持することです。## ザ・サージ: 重要な目標1. 未来イーサリアムはL2を通じて10万以上のTPSに達することができます;2. L1の分散化とロバスト性を維持する;3. 少なくともいくつかのL2はイーサリアムのコア属性(を完全に継承し、信頼し、オープンで、検閲に抵抗します);4. イーサリアムは34の異なるブロックチェーンではなく、統一されたエコシステムのように感じるべきです。! [ヴィタリックニュース:イーサリアムの可能な未来、急上昇](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-6e846316491095cf7d610acb3b583d06)## この章の内容1. スケーラビリティ三角の逆説2. データ可用性サンプリングのさらなる進展3. データ圧縮4. 一般化プラズマ5. 成熟したL2証明システム6. クロスL2相互運用性の改善7. L1での実行の拡張## スケーラビリティのトライアングルの逆説スケーラビリティトライアングルの逆説は2017年に提唱された考えで、ブロックチェーンの3つの特性の間に矛盾が存在すると考えています: 非中央集権(、具体的には: ノードの運用コストが低い)、スケーラビリティ(、処理するトランザクションの数が多い)、そしてセキュリティ(、攻撃者は単一のトランザクションを失敗させるためにネットワーク内の多くのノードを破壊する必要があります)。注意すべきは、三角パラドックスは定理ではなく、三角パラドックスを紹介する投稿には数学的証明が付属していないことです。確かに、次のようなヒューリスティックな数学的議論を提供しています：もし、去中心化に友好的なノード(が例えば消費者向けノートパソコン)で毎秒N件の取引を検証できるとし、そしてあなたが毎秒k*N件の取引を処理できるチェーンを持っているなら、(i)各取引は1/kのノードにしか見えないことを意味します。これは、攻撃者が少数のノードを破壊するだけで悪意のある取引を通過させることができることを意味します。または(ii)あなたのノードが強大になり、あなたのチェーンが去中心化しないことを意味します。この投稿の目的は、三角パラドックスを打破することが不可能であることを証明することではありません。むしろ、三元パラドックスを打破することが困難であり、ある程度この議論が暗示する思考の枠組みを超える必要があることを示すことです。多年来、一部の高性能チェーンは、基本的なアーキテクチャを変更することなく三重の逆説を解決したと主張しており、通常はソフトウェア工学のテクニックを駆使してノードを最適化しています。これは常に誤解を招くもので、これらのチェーン上でノードを運営することは、イーサリアム上でノードを運営するよりもはるかに困難です。本記事では、なぜそうなのか、そしてなぜL1クライアントソフトウェア工学だけではイーサリアムをスケールさせることができないのかを探ります。しかし、データ可用性サンプリングとSNARKsの組み合わせは三角パラドックスを確かに解決します: これはクライアントがごく少量のデータをダウンロードし、極めて少ない計算を実行することで、一定量のデータが利用可能であり、一定量の計算ステップが正しく実行されていることを検証できることを意味します。SNARKsは信頼を必要としません。データ可用性サンプリングには微妙なfew-of-N信頼モデルがありますが、これは不可拡張チェーンが持つ基本的な特性を保持しています。つまり、51%の攻撃でさえ、悪いブロックがネットワークに受け入れられることを強制できません。三難のジレンマを解決するもう一つの方法はPlasmaアーキテクチャであり、それは巧妙な技術を使用して、互換性のある方法で監視データの可用性の責任をユーザーに推し付けます。2017年から2019年にかけて、私たちが計算能力を拡張する手段として詐欺証明しか持っていなかった頃、Plasmaは安全な実行において非常に制限されていましたが、SNARKs(の普及に伴い、Plasmaアーキテクチャは以前よりも広範な使用シーンに対してより実行可能になりました。! [Vitalik新記事:イーサリアムの可能な未来、急上昇])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-0a07a34094cbf643fdead78b4dd682c6(## データの可用性サンプリングのさらなる進展) 私たちは何の問題を解決していますか？2024年3月13日、Dencunアップグレードがオンラインになると、イーサリアムブロックチェーンの12秒ごとのスロットには約125 kBのblobが3つ、つまり各スロットのデータ利用可能帯域幅は約375 kBです。取引データが直接チェーン上に公開されると仮定すると、ERC20の送金は約180バイトであるため、イーサリアム上のロールアップの最大TPSは:375000 / 12 / 180 = 173.6 TPSもし私たちがイーサリアムのcalldata###の理論的最大値を加えるとします: 各slotは3000万Gas / 各バイト16 gas = 各slotは1,875,000バイト(となり、607 TPSになります。PeerDASを使用すると、blobの数は8-16に増加する可能性があり、これによりcalldataは463-926 TPSを提供します。これはイーサリアムL1の大きな向上ですが、まだ不十分です。私たちはより多くのスケーラビリティを望んでいます。私たちの中期目標は、各スロット16 MBであり、Rollupデータ圧縮の改善と組み合わせることで、約58000 TPSをもたらします。) それは何ですか？どのように機能しますか？PeerDASは「1D sampling」の比較的単純な実装です。イーサリアムでは、各blobは253位素数域###上の4096次多項式(です。私たちは多項式のシェアをブロードキャストし、各シェアには合計8192の座標から隣接する16の座標の16の評価値が含まれています。この8192の評価値の中で、任意の4096の)は現在提案されているパラメータに基づいて、128の可能なサンプルの中の任意の64の(を使用してblobを復元できます。PeerDASの動作原理は、各クライアントが少数のサブネットを監視し、i番目のサブネットが任意のblobのi番目のサンプルをブロードキャストし、グローバルp2pネットワーク内のピア)に対して、どのピアが異なるサブネット(を監視するかを問い合わせて、必要な他のサブネットのblobを要求することです。より保守的なバージョンであるSubnetDASは、サブネットメカニズムのみを使用し、追加のピアレイヤへの問い合わせは行いません。現在の提案は、ステークプルーフに参加するノードがSubnetDASを使用し、他のノード)、すなわちクライアント(がPeerDASを使用することです。理論的には、私たちは「1Dサンプリング」の規模をかなり大きくすることができます: もし私たちがblobの最大数を256)に増やして、目標を128(にすれば、16MBの目標に達することができ、データ可用性サンプリングでは各ノードが16サンプル * 128 blob * 各blobの各サンプル512バイト = 各スロット1 MBのデータ帯域幅を持つことになります。これは私たちの許容範囲ギリギリです: これは実行可能ですが、帯域幅に制約のあるクライアントはサンプリングできません。私たちはblobの数を減らし、blobのサイズを増やすことで、ある程度最適化することができますが、これは再構築コストを高くします。したがって、私たちは最終的にさらに進み、2Dサンプリング)2D sampling(を行いたいと考えています。この方法は、blob内でのランダムサンプリングだけでなく、blob間でのランダムサンプリングも行います。KZGコミットメントの線形特性を利用して、一つのブロック内のblobセットを新しい仮想blobのセットを通じて拡張し、これらの仮想blobは冗長に同じ情報をエンコードしています。したがって、最終的にはさらに進んで、2Dサンプリングを行いたいと考えています。それはblob内だけでなく、blob間でもランダムサンプリングを行います。KZGコミットメントの線形特性は、同じ情報を冗長エンコードした新しい仮想blobリストを含む、1つのブロック内のblobセットを拡張するために使用されます。重要なのは、コミットメントの拡張に blob が必要ないため、このアプローチは基本的に分散型ブロック構築に優しいということです。実際にブロックを構築するノードは blob KZG コミットメントを持っていれば十分で、データの可用性サンプリング )DAS( に依存してデータブロックの可用性を検証できます。一次元データ可用性サンプリング )1D DAS( も本質的に分散型ブロック構築に優しいです。) まだ何をする必要がありますか？また、どのようなトレードオフがありますか？次に、PeerDASの実施と展開を完了させます。その後、PeerDAS上のblobの数を増やし続け、ネットワークを注意深く観察し、ソフトウェアを改善して安全性を確保するという漸進的なプロセスです。同時に、PeerDASや他のDASのバージョン、およびそれらのフォーク選択ルールの安全性との相互作用を規範するための学術的な研究がさらに増えることを期待しています。将来的なさらなる段階では、2D DASの理想的なバージョンを特定し、その安全性の特性を証明するために、より多くの作業を行う必要があります。また、最終的にはKZGから量子安全で信頼できる設定なしの代替案に移行できることを望んでいます。現在、分散型ブロック構築に対して友好的な候補が何であるかはまだ不明です。高価な「ブルートフォース」技術を使用しても、再帰的STARKを使用して行と列の再構築に必要な有効性証明を生成することは需要を満たすには不十分です。技術的には、STARKのサイズはO(log)n### * log(log(n)( ハッシュ値(がSTIR)を使用しているため、実際にはSTARKはほぼ全体のblobと同じ大きさです。私が考える長期的な現実の道筋は:1. 理想的な 2D DAS を実装します。2. 1D DASの使用を維持し、サンプリング帯域幅の効率を犠牲にして、シンプルさと頑健性のために低いデータ上限を受け入れる3. DAを放棄し、Plasmaを私たちの主要なLayer2アーキテクチャとして完全に受け入れる。ご注意ください、たとえ私たちがL1層で直接拡張実行を決定したとしても、この選択肢は存在します。これは、L1層が大量のTPSを処理しなければならない場合、L1ブロックが非常に大きくなり、クライアントがその正確性を検証するための効率的な方法を望むためです。それゆえ、私たちはL1層でRollup)のZK-EVMやDAS(と同じ技術を使用しなければなりません。) どのようにロードマップの他の部分と相互作用しますか?データ圧縮が実現されれば、2D DASの需要は減少するか、少なくとも遅延することになります。また、Plasmaが広く使用されれば、需要はさらに減少します。DASは、分散型ブロック構築プロトコルやメカニズムにも挑戦を突きつけます。理論的にはDASは分散型再構築に友好的ですが、実際にはパッケージインクルージョンリスト提案およびその周囲のフォーク選択メカニズムと組み合わせる必要があります。! [Vitalik News:イーサリアムの可能な未来、急増](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-40311fde406a2b6c83ba590c35e23a7c)## データ圧縮### 私たちは何の問題を解決していますか？Rollupにおける各取引は大量のオンチェーンデータスペースを占有します: ERC20の転送には約180バイトが必要です。理想的なデータ可用性サンプリングがあっても、これによりLayerプロトコルのスケーラビリティが制限されます。各スロットは16MBで、私たちは以下を得ます:16000000 / 12 / 180 = 7407 TPSもし私たちが分子の問題だけでなく、分母の問題も解決でき、各Rollup内の取引がチェーン上でより少ないバイトを占めることができるとしたら、どうなるでしょうか？それは何ですか、どのように機能しますか？私の見解では、最良の説明は2年前のこの図です:! [Vitalik新記事:イーサリアムの可能な未来、急上昇](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-5d1a322bd6b6dfef0dbb78017226633d)ゼロバイト圧縮中、長いゼロバイト列を2バイトで置き換え、ゼロバイトの数を表します。さらに、私たちは取引の特定の特性を利用しました:署名の集約:私たちはECDから
ヴィタリックが語るイーサリアムの未来：ザ・サージ戦略とスケーリングの三難困境の突破
ヴィタリックの新しい文：イーサリアムの可能な未来、The Surge
イーサリアムのロードマップは最初、2つのスケーリング戦略を含んでいました: シャーディングとLayer2プロトコル。シャーディングは各ノードが部分的なトランザクションのみを検証し、保存することを可能にし、Layer2はイーサリアムの上にネットワークを構築し、その安全性を利用しながら大部分のデータと計算をメインチェーンの外に保持します。研究が進むにつれて、これら2つの道は融合し、Rollupを中心としたロードマップを形成しました。これは現在でもイーサリアムのスケーリング戦略です。
Rollupを中心としたロードマップは、シンプルな役割分担を提案しています: イーサリアムL1は強力で分散化された基盤層になることに焦点を当て、L2はエコシステムの拡張を助ける役割を担います。このモデルは社会の至る所に存在します: 裁判所システム(L1)の存在は超高速や効率を追求するためではなく、契約や財産権を保護するためのものであり、起業家(L2)はこの堅固な基盤層の上に構築し、人類を火星へ導くのです。
今年、Rollupを中心としたロードマップは重要な成果を上げました: EIP-4844 blobsの導入により、イーサリアムL1のデータ帯域幅が大幅に増加し、複数のイーサリアム仮想マシン(EVM) Rollupが第一段階に入りました。各L2は独自の内部ルールとロジックを持つ「シャーディング」として存在し、シャーディングの実現方法の多様性と多元化は今や現実となりました。しかし、私たちが見ているように、この道を進むことは独自の課題にも直面しています。したがって、私たちの現在の任務は、Rollupを中心としたロードマップを完成させ、これらの問題を解決しつつ、イーサリアムL1特有の堅牢性と分散化を維持することです。
ザ・サージ: 重要な目標
未来イーサリアムはL2を通じて10万以上のTPSに達することができます;
L1の分散化とロバスト性を維持する;
少なくともいくつかのL2はイーサリアムのコア属性(を完全に継承し、信頼し、オープンで、検閲に抵抗します);
イーサリアムは34の異なるブロックチェーンではなく、統一されたエコシステムのように感じるべきです。
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この章の内容
スケーラビリティのトライアングルの逆説
スケーラビリティトライアングルの逆説は2017年に提唱された考えで、ブロックチェーンの3つの特性の間に矛盾が存在すると考えています: 非中央集権(、具体的には: ノードの運用コストが低い)、スケーラビリティ(、処理するトランザクションの数が多い)、そしてセキュリティ(、攻撃者は単一のトランザクションを失敗させるためにネットワーク内の多くのノードを破壊する必要があります)。
注意すべきは、三角パラドックスは定理ではなく、三角パラドックスを紹介する投稿には数学的証明が付属していないことです。確かに、次のようなヒューリスティックな数学的議論を提供しています：もし、去中心化に友好的なノード(が例えば消費者向けノートパソコン)で毎秒N件の取引を検証できるとし、そしてあなたが毎秒k*N件の取引を処理できるチェーンを持っているなら、(i)各取引は1/kのノードにしか見えないことを意味します。これは、攻撃者が少数のノードを破壊するだけで悪意のある取引を通過させることができることを意味します。または(ii)あなたのノードが強大になり、あなたのチェーンが去中心化しないことを意味します。この投稿の目的は、三角パラドックスを打破することが不可能であることを証明することではありません。むしろ、三元パラドックスを打破することが困難であり、ある程度この議論が暗示する思考の枠組みを超える必要があることを示すことです。
多年来、一部の高性能チェーンは、基本的なアーキテクチャを変更することなく三重の逆説を解決したと主張しており、通常はソフトウェア工学のテクニックを駆使してノードを最適化しています。これは常に誤解を招くもので、これらのチェーン上でノードを運営することは、イーサリアム上でノードを運営するよりもはるかに困難です。本記事では、なぜそうなのか、そしてなぜL1クライアントソフトウェア工学だけではイーサリアムをスケールさせることができないのかを探ります。
しかし、データ可用性サンプリングとSNARKsの組み合わせは三角パラドックスを確かに解決します: これはクライアントがごく少量のデータをダウンロードし、極めて少ない計算を実行することで、一定量のデータが利用可能であり、一定量の計算ステップが正しく実行されていることを検証できることを意味します。SNARKsは信頼を必要としません。データ可用性サンプリングには微妙なfew-of-N信頼モデルがありますが、これは不可拡張チェーンが持つ基本的な特性を保持しています。つまり、51%の攻撃でさえ、悪いブロックがネットワークに受け入れられることを強制できません。
三難のジレンマを解決するもう一つの方法はPlasmaアーキテクチャであり、それは巧妙な技術を使用して、互換性のある方法で監視データの可用性の責任をユーザーに推し付けます。2017年から2019年にかけて、私たちが計算能力を拡張する手段として詐欺証明しか持っていなかった頃、Plasmaは安全な実行において非常に制限されていましたが、SNARKs(の普及に伴い、Plasmaアーキテクチャは以前よりも広範な使用シーンに対してより実行可能になりました。
! [Vitalik新記事:イーサリアムの可能な未来、急上昇])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-0a07a34094cbf643fdead78b4dd682c6.webp(
データの可用性サンプリングのさらなる進展
) 私たちは何の問題を解決していますか？
2024年3月13日、Dencunアップグレードがオンラインになると、イーサリアムブロックチェーンの12秒ごとのスロットには約125 kBのblobが3つ、つまり各スロットのデータ利用可能帯域幅は約375 kBです。取引データが直接チェーン上に公開されると仮定すると、ERC20の送金は約180バイトであるため、イーサリアム上のロールアップの最大TPSは:375000 / 12 / 180 = 173.6 TPS
もし私たちがイーサリアムのcalldata###の理論的最大値を加えるとします: 各slotは3000万Gas / 各バイト16 gas = 各slotは1,875,000バイト(となり、607 TPSになります。PeerDASを使用すると、blobの数は8-16に増加する可能性があり、これによりcalldataは463-926 TPSを提供します。
これはイーサリアムL1の大きな向上ですが、まだ不十分です。私たちはより多くのスケーラビリティを望んでいます。私たちの中期目標は、各スロット16 MBであり、Rollupデータ圧縮の改善と組み合わせることで、約58000 TPSをもたらします。
) それは何ですか？どのように機能しますか？
PeerDASは「1D sampling」の比較的単純な実装です。イーサリアムでは、各blobは253位素数域###上の4096次多項式(です。私たちは多項式のシェアをブロードキャストし、各シェアには合計8192の座標から隣接する16の座標の16の評価値が含まれています。この8192の評価値の中で、任意の4096の)は現在提案されているパラメータに基づいて、128の可能なサンプルの中の任意の64の(を使用してblobを復元できます。
PeerDASの動作原理は、各クライアントが少数のサブネットを監視し、i番目のサブネットが任意のblobのi番目のサンプルをブロードキャストし、グローバルp2pネットワーク内のピア)に対して、どのピアが異なるサブネット(を監視するかを問い合わせて、必要な他のサブネットのblobを要求することです。より保守的なバージョンであるSubnetDASは、サブネットメカニズムのみを使用し、追加のピアレイヤへの問い合わせは行いません。現在の提案は、ステークプルーフに参加するノードがSubnetDASを使用し、他のノード)、すなわちクライアント(がPeerDASを使用することです。
理論的には、私たちは「1Dサンプリング」の規模をかなり大きくすることができます: もし私たちがblobの最大数を256)に増やして、目標を128(にすれば、16MBの目標に達することができ、データ可用性サンプリングでは各ノードが16サンプル * 128 blob * 各blobの各サンプル512バイト = 各スロット1 MBのデータ帯域幅を持つことになります。これは私たちの許容範囲ギリギリです: これは実行可能ですが、帯域幅に制約のあるクライアントはサンプリングできません。私たちはblobの数を減らし、blobのサイズを増やすことで、ある程度最適化することができますが、これは再構築コストを高くします。
したがって、私たちは最終的にさらに進み、2Dサンプリング)2D sampling(を行いたいと考えています。この方法は、blob内でのランダムサンプリングだけでなく、blob間でのランダムサンプリングも行います。KZGコミットメントの線形特性を利用して、一つのブロック内のblobセットを新しい仮想blobのセットを通じて拡張し、これらの仮想blobは冗長に同じ情報をエンコードしています。
したがって、最終的にはさらに進んで、2Dサンプリングを行いたいと考えています。それはblob内だけでなく、blob間でもランダムサンプリングを行います。KZGコミットメントの線形特性は、同じ情報を冗長エンコードした新しい仮想blobリストを含む、1つのブロック内のblobセットを拡張するために使用されます。
重要なのは、コミットメントの拡張に blob が必要ないため、このアプローチは基本的に分散型ブロック構築に優しいということです。実際にブロックを構築するノードは blob KZG コミットメントを持っていれば十分で、データの可用性サンプリング )DAS( に依存してデータブロックの可用性を検証できます。一次元データ可用性サンプリング )1D DAS( も本質的に分散型ブロック構築に優しいです。
) まだ何をする必要がありますか？また、どのようなトレードオフがありますか？
次に、PeerDASの実施と展開を完了させます。その後、PeerDAS上のblobの数を増やし続け、ネットワークを注意深く観察し、ソフトウェアを改善して安全性を確保するという漸進的なプロセスです。同時に、PeerDASや他のDASのバージョン、およびそれらのフォーク選択ルールの安全性との相互作用を規範するための学術的な研究がさらに増えることを期待しています。
将来的なさらなる段階では、2D DASの理想的なバージョンを特定し、その安全性の特性を証明するために、より多くの作業を行う必要があります。また、最終的にはKZGから量子安全で信頼できる設定なしの代替案に移行できることを望んでいます。現在、分散型ブロック構築に対して友好的な候補が何であるかはまだ不明です。高価な「ブルートフォース」技術を使用しても、再帰的STARKを使用して行と列の再構築に必要な有効性証明を生成することは需要を満たすには不十分です。技術的には、STARKのサイズはO(log)n### * log(log(n)( ハッシュ値(がSTIR)を使用しているため、実際にはSTARKはほぼ全体のblobと同じ大きさです。
私が考える長期的な現実の道筋は:
ご注意ください、たとえ私たちがL1層で直接拡張実行を決定したとしても、この選択肢は存在します。これは、L1層が大量のTPSを処理しなければならない場合、L1ブロックが非常に大きくなり、クライアントがその正確性を検証するための効率的な方法を望むためです。それゆえ、私たちはL1層でRollup)のZK-EVMやDAS(と同じ技術を使用しなければなりません。
) どのようにロードマップの他の部分と相互作用しますか?
データ圧縮が実現されれば、2D DASの需要は減少するか、少なくとも遅延することになります。また、Plasmaが広く使用されれば、需要はさらに減少します。DASは、分散型ブロック構築プロトコルやメカニズムにも挑戦を突きつけます。理論的にはDASは分散型再構築に友好的ですが、実際にはパッケージインクルージョンリスト提案およびその周囲のフォーク選択メカニズムと組み合わせる必要があります。
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データ圧縮
私たちは何の問題を解決していますか？
Rollupにおける各取引は大量のオンチェーンデータスペースを占有します: ERC20の転送には約180バイトが必要です。理想的なデータ可用性サンプリングがあっても、これによりLayerプロトコルのスケーラビリティが制限されます。各スロットは16MBで、私たちは以下を得ます:
16000000 / 12 / 180 = 7407 TPS
もし私たちが分子の問題だけでなく、分母の問題も解決でき、各Rollup内の取引がチェーン上でより少ないバイトを占めることができるとしたら、どうなるでしょうか？
それは何ですか、どのように機能しますか？
私の見解では、最良の説明は2年前のこの図です:
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ゼロバイト圧縮中、長いゼロバイト列を2バイトで置き換え、ゼロバイトの数を表します。さらに、私たちは取引の特定の特性を利用しました:
署名の集約:私たちはECDから