Vitalik Buterin の新しい記事: Ethereum L2 と実行レイヤー シャーディングの違いは何ですか?

原著： レイヤーの作り方 2秒 実行シャーディングと本当に違うのでしょうか?

編集：Odaily Planet Daily Asher

2年半前に私が「 エンドゲーム ” 記事の内容は 少なくとも技術的には、ブロックチェーンのさまざまな前進の道筋は驚くほど似ているように見えました。

どちらの場合も、チェーン上には大量のトランザクションがあり、これらのトランザクションを処理するには、(i)大量の計算、(ii)大量のデータ帯域幅が必要です。2TBの reth アーカイブノード この記事を執筆するために使用したラップトップで実行されているソフトウェアは、優れたソフトウェアエンジニアリング作業と ヴェルクルの木 代わりに、L1シャーディングと ロールアップ中心 世界、 ZK-SNARKs 計算を検証するために使用され、 ダス データの可用性を検証するために使用されます。どちらの場合も、DAS は同じであり、ZK-SNARK は同じテクノロジーですが、1 つのケースではスマート コントラクト コードであり、もう 1 つのケースではプロトコルの神聖な機能であるという点が異なります。 実際の技術的な意味では、Ethereum はシャーディングを行っており、ロールアップはシャーディングです。

当然、次の疑問が生じます。これら 2 つの世界の違いは何でしょうか? 1 つの答えは、コーディング エラーの結果が異なるということです。ロールアップの世界ではコインが失われますが、シャードの世界ではコンセンサスが失敗します。

しかし、プロトコルが強化され、形式検証技術が向上するにつれて、バグの重要性は低下すると予想されます。では、これら 2 つのビジョンの違いは何でしょうか。また、長期的に持続すると期待できるのでしょうか。

実行環境の多様性

2019年にイーサリアムで簡単に議論されたアイデアの一つは 実行環境 本質的に、イーサリアムには、アカウントの動作方法（UTXO などのまったく異なるアプローチを含む）、仮想マシンの動作方法、およびその他の機能について異なるルールを持つことができるさまざまな「ゾーン」があります。

これにより、スタックのさまざまな部分にわたるアプローチの多様性が可能になります。これは、Ethereum がすべてを独自に実行しようとした場合には実現が困難です。

結局、より野心的な計画のいくつかは放棄され、EVM だけが残りました。しかし、Ethereum L2 (ロールアップ、バルディウム、プラズマを含む) は、最終的には実行環境として機能したと言えます。

現在、EVM に相当する L2 に焦点が当てられることが多いですが、これは多くの代替アプローチの多様性を無視しています。

• アービトラム スタイラス : EVM に 2 番目の WASM ベースの仮想マシンを追加します。

• 燃料 : Bitcoin に似た UTXO ベースのアーキテクチャを使用します (ただし、より包括的です)。

• アステカ : ZK-SNARK に基づくプライバシー保護スマート コントラクトを中心に設計された新しい言語とプログラミング パラダイムを紹介します。

UTXOベースのアーキテクチャ 出典: Fuelドキュメント

EVM をあらゆる可能なパラダイムをカバーするスーパー仮想マシンにしようとすると、各概念の実装が損なわれるため、これらのプラットフォームを特化させる方がよいでしょう。

セキュリティのトレードオフ: 規模と速度

Ethereum L1 は非常に強力なセキュリティ保証を提供します。 特定のデータが L1 で確定されたブロック内にある場合、全体的なコンセンサス (極端な場合には社会的コンセンサスを含む) は、このデータが編集されてブロック内にこのデータを配置したアプリケーションのルールに違反しないようにし、このデータによってトリガーされた実行を元に戻せないようにし、このデータに引き続きアクセスできるようにします。

これらの保証を実現するために、Ethereum L1 は高いコストを受け入れる用意があります。執筆時点では、取引手数料は比較的低くなっています。 L2トランザクションのコストは1セント未満 、L1 でも基本的な ETH 転送のコストは $1 未満です。テクノロジーが急速に進歩し、利用可能なブロック スペースの増加が需要に追いつけば、これらの手数料は将来も低いままになる可能性がありますが、そうならない可能性もあります。

また、ソーシャル メディアやゲームなど、金融以外の多くのアプリケーションでは、トランザクションあたり $0.01 でも高すぎます。しかし、ソーシャル メディアやゲームには L1 と同じセキュリティ モデルは必要ありません。誰かが負けたチェスのゲームを 100 万ドルで元に戻したり、ツイートの 1 つを実際に投稿してから 3 日後に投稿されたように見せかけたりしても、問題にはなりません。

したがって、これらのアプリケーションは同じセキュリティコストを負担すべきではありません。L2中心のアプローチは、さまざまなデータ可用性方法をサポートすることでこれを実現します。 ロールアップ に プラズマ に 有効期限 .

異なるL2タイプは異なるユースケースに適しています（ 続きを読むにはここをクリックしてください )

もう一つのセキュリティ上のトレードオフは、 L2からL2への資産移転の問題 将来（5〜10年）には、すべてのロールアップがZKロールアップになり、次のようなルックアップ関数を備えた超効率的な証明システムが実現すると予想されます。 ビニウス そして サークルスタークス 証明集約レイヤーと組み合わせることで、L2 が各タイムスロットで最終状態ルートを提供できるようになります。ただし、現時点では、さまざまな証明時間ウィンドウにおける楽観的ロールアップと ZK ロールアップの複雑な組み合わせしか実現できません。

もし実行層のシャーディングが2021年に実装されていたら、シャードを正直に保つためのセキュリティモデルはZKではなく楽観的ロールアップだったでしょう。そのため、L1は 体系的に複雑 不正防止ロジックをオンチェーンで実装し、資産をシャード間で移動する際に 1 週間の引き出し期間を設けています。しかし、コードのバグと同様に、この問題は最終的には一時的なものでした。

トランザクション速度は、セキュリティのトレードオフにおける 3 番目でより永続的な側面です。Ethereum では 12 秒ごとにブロックが生成されますが、ネットワークが過度に集中化されるため、速度を上げることには消極的です。ただし、多くの L2 では、数百ミリ秒のブロック時間を検討しています。

12 秒はそれほど悪くありません。トランザクションを送信するユーザーは、ブロックに含まれるまで平均で約 6 ～ 7 秒待たなければなりません (次のブロックにトランザクションが含まれない可能性があるため、6 秒だけではありません)。 これは、クレジットカードで支払うときに待つ時間と同等です。しかし、多くのアプリケーションではより高速な速度が必要であり、L2 はそれを実現します。

この高速化を実現するために、L2は事前確認メカニズムに依存しています。L2のバリデーターは、特定の時間にトランザクションを含めるという約束にデジタル署名し、トランザクションが含まれていない場合は罰せられます。 ステークシュア これをさらに一歩進めます。

L2 事前確認

これらすべてをL1で実装しようとすると、L1には高速な事前確認と低速な最終確認のシステムが含まれる可能性があります。セキュリティレベルの異なるシャードが含まれる可能性があります。ただし、これによりプロトコルの複雑さが増します。さらに、 L1ですべての作業を行うと、 過負荷のコンセンサス なぜなら、規模を拡大したりスループットを高速化したりするための多くのアプローチは、集中化のリスクが高かったり、より強力なガバナンス形態を必要としたりするため、L1 で実行した場合、これらの強力な要件の影響がプロトコルの他の部分に波及するからです。 レイヤー 2 でこれらのトレードオフを提供することにより、Ethereum はこれらのリスクを大幅に回避できます。

Ethereum の L2 中心のエコシステムはどのような課題に直面していますか?

Ethereum の L2 中心のアプローチは、L1 中心のエコシステムがほとんど直面していない重要な課題、つまり調整に直面しています。言い換えると、Ethereum には多くのフォークがありますが、課題は、N 個の独立したチェーンではなく、Ethereum 全体が「Ethereum」のように感じられ、Ethereum のネットワーク効果を持つという基本的な特性を維持することです。現在、この状況は多くの点で不満足です。

• レイヤー2から別のレイヤーへのトークンの移動 通常、集中型のブリッジ プラットフォームが必要であり、平均的なユーザーにとっては非常に複雑です。Optimism にトークンがある場合、他の人の Arbitrum アドレスをウォレットに貼り付けて資金を送信することはできません。

• クロスチェーンスマートコントラクトウォレットのサポート 個人のスマート コントラクト ウォレットと組織のウォレット (DAO を含む) の両方にとってあまり適していません。1 つの L2 でキーを変更すると、他のすべての L2 でもキーを変更する必要があります。

• 一般的に、分散型の検証インフラストラクチャが不足しています。 イーサリアムはようやくまともな軽量クライアントを手に入れ始めている。 ヘリオス しかし、すべてのアクティビティが L2 で発生し、独自の集中型 RPC を必要とする場合は意味がありません。原理的には、Ethereum ヘッドチェーンがあれば、L2 用の軽量クライアントを作成するのは難しくありませんが、実際には、これにあまり注意が払われていません。

これら3つすべてを改善するための取り組みが進行中です。クロスチェーントークンスワップについては、 ERC-7683 この標準は、既存の「集中型ブリッジ」とは異なり、固定された中央オペレーター、トークン、または管理機関を持たない新しいオプションです。

クロスチェーンアカウントの場合、ほとんどのウォレットは、クロスチェーンの再生可能な情報を使用して短期的にキーを更新するアプローチを採用し、 キーストア 長期的には、L2用の軽量クライアントが登場し始めています。 ビルス Starknet ネットワーク向け。さらに、次世代ウォレットを通じてユーザー エクスペリエンスを向上させる最近の取り組みにより、ユーザーが dapp にアクセスするために手動で正しいネットワークに切り替える必要がなくなるなど、より根本的な問題もいくつか解決されました。

Rabby は複数のチェーン上の資産残高の包括的なビューを表示します (最近までウォレットにはなかった機能)

しかし、L2 中心のエコシステムは、調整を試みる際にある程度は逆流することを認識することが重要です。

個々の L2 機関には、調整のためのインフラストラクチャを構築する自然な経済的インセンティブがありません。小規模な L2 機関は、自らの貢献から得られる利益のごく一部しか得られないため、インフラストラクチャを構築しません。また、大規模な L2 機関は、自らのローカル ネットワーク効果を強化することで、同等かそれ以上の利益を得ることができるため、インフラストラクチャを構築しません。

この問題には魔法のような完璧な解決策があるわけではありません。ただ、エコシステムは、L2間インフラストラクチャがL1クライアント、開発ツール、プログラミング言語と同様にEthereumインフラストラクチャの一種であり、評価され資金提供されるべきであることをより完全に認識する必要があります。現在、 プロトコルギルド 、そしておそらく基本インフラストラクチャギルド。

まとめ

公開討論では、イーサリアムL2と実行レイヤーシャーディングは、ブロックチェーンをスケーリングするための2つの相反する戦略としてよく説明されます。しかし、基礎となる技術を見ると、難問が浮かび上がります。実際の基礎となるスケーリング方法はまったく同じです。 主な違いは、対応するコンポーネントの構築と更新の責任者は誰で、どの程度の自律性があるかということです。

Ethereum L2 中心のエコシステムは、真の技術的な意味ではシャーディングですが、シャーディング内では、独自のルールで独自のシャードを作成できます。このアプローチは非常に強力で、多くの創造性と自律的なイノベーションを可能にします。しかし、特に調整の面でいくつかの重要な課題も提示されます。

Ethereum のような L2 中心のエコシステムが成功するには、これらの課題を理解し、真っ向から対処して、L1 中心のエコシステムから可能な限り多くのメリットを得て、両方の長所を最大限に活かす必要があります。

この記事はインターネットから引用したものです: Vitalik Buterin の新しい記事: Ethereum L2 と実行レイヤー シャーディングの違いは何ですか?

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