Vitalik：Ethereum L2とShardingの実行の本当の違いは何ですか

著者：イーサリアムの創設者、Vitalik：0xjs@Bitchain Vision

2年半前、私は「イーサリアムエンド」に関する記事で、技術的な観点から、ブロックチェーンの将来の発展のさまざまな道が非常に似ていると指摘しました。どちらの場合も、チェーンには多数のトランザクションがあり、これらのトランザクションに処理するには、（i）大量の計算と（ii）大量のデータ帯域幅が必要です。この記事を書くために使用した2TB Rethアーカイブノードのような通常のイーサリアムノードは、優れたソフトウェアエンジニアリング工事やVerkleの木であっても、このような膨大な量のデータと計算を直接検証するのに十分ではありません。

「L1シャード」とロールアップ中心の両方の世界では、両方のZK-SNARKが計算を検証するために使用され、データの可用性を確認するためにDAS（データ可用性サンプリング）が使用されます。DASはどちらの場合も同じです。ZK-SNARKSテクノロジーはどちらの場合も同じです。違いは、1つがスマートコントラクトコードであり、もう1つはプロトコルの組み込み機能であることです。。技術的な観点からは、イーサリアムは実際にはシャードであり、ロールアップはシャードの一部です。

これは自然な質問を請います：これら2つの世界の違いは何ですか？答えの1つは、コード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、トークンが失われ、シュードチェーンの世界ではコンセンサスが失敗します。しかし、プロトコルが固化し、検証技術が改善するにつれて、エラーの重要性が低下すると予想されます。それで、これら2つのビジョンの間の長期的な違いは何ですか？

実行環境の多様性

2019年にEthereumで簡単に試したアイデアの1つは、実行環境です。Ethereumには、基本的に異なる「ゾーン」があり、アカウントの動作ルール（UTXOなどのまったく異なる方法を含む）、仮想マシンの仕組み、およびその他の機能を備えています。これにより、Ethereumがすべての作業を個別に行う場合に実装が困難な方法が可能になります。

最終的に、私たちはいくつかの野心的な計画をあきらめ、EVMのみを維持しました。ただし、EthereumのL2（ロールアップ、バルディウム、プラズマを含む）は、実行環境としてある程度機能します。今日、私たちは通常、EVMに相当するL2に焦点を当てていますが、これは多くの選択肢の多様性を無視します。

• Arbitrum Stylusは、EVMに加えて、WASMに基づいた2番目の仮想マシンも追加しました。

• 燃料は、ビットコインのような（ただし、より完全な）UTXOアーキテクチャを使用しています。

• AZTECは、ZK-Snarksのプライバシー保護されたスマートコントラクトを中心に設計されるよう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導入しました。

FuelのUTXOアーキテクチャ

私EVMをすべての可能なパラダイムをカバーするスーパー仮想マシンに変えることができます、しかし、これにより、これらのようなプラットフォームがそれぞれのフィールドに焦点を当てるよりも、各概念の効果的な実装がはるかに低下します。

セキュリティトレードオフ：サイズと速度

Ethereum L1は非常に強力なセキュリティを提供します。L1のブロックで何らかのデータが確認された場合、この全体的なコンセンサス（極端な場合の社会的コンセンサスを含む）は、データが応答ルールに違反する方法で編集されず、データによってトリガーされる実行は回復せず、データはアクセス可能なままです。これらの保証を達成するために、Ethereum L1は高いコストを受け入れることをいとわない。執筆時点では、取引手数料は比較的低くなっています。レイヤー2ネットワークは、トランザクションあたり1セント未満であり、L1の基本的なETH転送料でさえ1ドル未満です。テクノロジーが十分に速く進歩している場合、利用可能なブロックスペースの成長が需要に追いつくことができる場合、これらのコストは低いままである可​​能性がありますが、そうでない場合があります。また、トランザクションあたり0.01ドルであっても、ソーシャルメディアやゲームなど、多くの非財務アプリケーションでは高すぎます。

しかしソーシャルメディアとゲームでは、L1に同じセキュリティモデルを必要としません。また、誰かが紛失したゲームの記録を取り消すために100万ドルを費やしたり、実際のリリースの3日後に投稿されたようにツイートを見せたりすることも受け入れられます。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支払うべきではありません。L2中心のアプローチにより、ロールアップからプラズマ、バリウムまでのさまざまなデータ可用性方法をサポートすることにより、これを可能にします。

異なるユースケース、異なるL2タイプ

別のセキュリティトレードオフは、L2からL2に資産を渡すときに発生します。5〜10年後には、すべてのロールアップがZKロールアップであり、ビニウスやサークルスタークなどの超効率的なプルーフシステムとルックアップと証明集約層と組み合わせて、L2が各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。現在、複雑な混合楽観主義ロールアップとZKロールアップ、さまざまなプルーフタイムウィンドウがあります。2021年に実行シャードを実装すると、シャードを正直に保つセキュリティモデルはZKではなく楽観的なロールアップになります。フィルム。しかし、この問題も最終的には一時的なものだと思います。

セキュリティトレードオフの3番目の等しく持続的な次元は、トランザクション速度です。Ethereumは12秒ごとにブロックを生成し、ネットワークを過度に中心にするため、より速くなりたくありません。ただし、多くのL2は、数百ミリ秒間ブロック時間を調査しています。12秒はそれほど悪くはありません。平均して、ユーザーがブロックに含めるためにトランザクションを送信するには約6〜7秒かかります（次のブロックに含まれない可能性があるため）。これは、クレジットカードで支払ったときに持っていたのとほぼ同じです。しかし、多くのアプリケーションには高速が必要であり、L2はそれを提供します。

高速を提供するために、L2は事前確認メカニズムに依存しています。L2自身のValidator Digital Signatureは、特定の時間にトランザクションを含めることを約束し、トランザクションが含まれていない場合はペナルティを受ける可能性があります。これは、Stakesureと呼ばれるメカニズムによってさらに要約されています。

L2事前確認

これらすべてをL1で行うことができます。L1は、「速い事前確認」および「最終確認の遅い」システムと組み合わせることができます。さまざまなセキュリティレベルでのシャードと組み合わせることができます。ただし、これにより、プロトコルに多くの複雑さが追加されます。さらに、すべてL1のすべてがコンセンサスを過負荷にするリスクがあります、高度なスループットの多くの方法やスループットの高速な方法は、集中化のリスクが高いか、「ガバナンス」のより強い形式を必要とするため、L1で行われた場合、これらの強力な要件の影響はプロトコルの他の部分に影響を与える可能性があります。L2がこれらのトレードオフを提供することで、イーサリアムはほとんどこれらのリスクを回避できます。

L2の組織的および文化的利点

国が2つの半分に分割され、半分が資本主義になり、残りの半分が高度に政府主導の社会になりつつあると想像してください（実際には、これとは異なり、この思考実験では、それはあらゆる種類の外傷的戦の結果ではないと仮定します。境界が魔法のように現れた日、それだけです）。資本主義セクションでは、レストランはさまざまな分散型の所有権、チェーン、フランチャイズによって運営されています。政府主導の部分では、彼らはすべて警察署など、政府の支店です。初日には、大きな変化はありません。人々は一般に既存の習慣に従い、機能していないことは、労働スキルやインフラストラクチャなど、技術的な現実に依存します。1年後、さまざまなインセンティブと制御構造が行動の大きな変化につながり、誰が来るのか、誰が去る、去る、何が維持され、何が維持され、何が放棄されるかに影響を与えるため、大きな変化が見られることを期待するでしょう。

産業組織理論は、これらの違いの多くをカバーしています。それは、政府が運営する経済と資本主義経済の違いだけでなく、大規模なフランチャイズに支配されている経済と、たとえばそれぞれの独立した起業家が運営する経済との間でも語っています。スーパーマーケットは独立した起業家によって運営されています。私は思う、L1中心の生態系とL2中心の生態系の違いは類似しています。。

「すべてを実行するコア担当者」のアーキテクチャには大きな問題があります

レイヤー2ネットワーク中心のエコシステムとしてのイーサリアムの主な利点は、次のように表現できます。

EthereumはL2中心のエコシステムであり、あなたのユニークな機能を備えて、あなたに属するサブエコシステムを自由かつ独立して構築でき、より大きなイーサリアムの一部です。。

イーサリアムのクライアントを構築しているだけなら、あなたはより大きなイーサリアムの一部であり、創造性の余地はありますが、L2よりもはるかに少ないです。完全に独立したチェーンを構築している場合、創造性のための最大のスペースがありますが、セキュリティを共有してネットワーク効果を共有することの利点を失います。L2は幸せな中央を形成します。

L2は、スケール、柔軟性、速度を達成するために、新しい実行環境とセキュリティトレードオフを実験する技術の機会を作成するだけでなく：彼らはまた、開発者がそれを構築し、維持するためのインセンティブを作成し、コミュニティがそれを形成してサポートするためのインセンティブを作成します。

真実は、各L2が分離されているということです。つまり、新しい方法を展開することは許可されません。すべてのコア開発者に、新しい方法がチェーンの残りの部分に「安全」であることを納得させる必要はありません。L2が失敗した場合、それはあなたの責任です。誰でも、Ethereum Core開発者によって完全に無視されても、構築を継続し、最終的に展開できる完全に奇妙なアイデア（Intmaxのプラズマへのアプローチなど）に専念することができます。L1の特徴と事前コンパイルは事実ではなく、イーサリアムでさえ、L1開発の成功と失敗の決定は、私たちが望むよりも多くの政治的要因に依存する傾向があります。それが理論的に構築できるものが何であれ、L1中心の生態系とL2中心の生態系によって作成されたさまざまなインセンティブは、最終的に実際に構築されているもの、その品質と順序に大きく影響します。

EthereumのL2中心の生態系の課題

レイヤー1 + 2アーキテクチャにも問題があります

これL2中心のアプローチに直面している重要な課題は、調整です、L1中心の生態系はこの問題にはほとんど影響しません。言い換えれば、イーサリアムの支店は消えますが、課題は、それを「イーサリアム」のように感じさせ、n独立したチェーンではなくイーサリアムとしてネットワーク効果を持つことです。今日の状況は多くの点で理想的ではありません：

• あるトークンをあるL2から別のL2に移動するには、通常、集中橋のプラットフォームが必要です、通常のユーザーにとって非常に複雑です。楽観主義に関するトークンがある場合、他の誰かのarbitrumアドレスを財布に貼り付けて、資金を送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はうまくサポートされていません– 個人的なスマートコントラクトウォレットであろうと、組織のウォレット（DAOを含む）であるかどうか。1つのL2でキーを変更する場合は、他のすべてのL2でキーを変更する必要もあります。

• 分散型検証インフラストラクチャにはしばしば欠けています。EthereumはついにHeliosのような優れた軽いクライアントを持ち始めています。ただし、RPCを自分で集中させる必要があるL2ですべてのアクティビティが発生した場合、それは意味がありません。原則として、Ethereum Headerチェーンを手に入れると、実際にL2の軽いクライアントを作ることは難しくありません。

3つの側面すべてを改善する努力があります。クロスチェーントークン交換の場合、ERC-7683標準は、固定中央オペレーター、トークン、ガバナンスがない既存の「集中橋」とは異なり、新たなオプションです。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、クロスチェーン再生可能なメッセージを使用してキーを更新して、短期的にキーを更新し、長期的にキーストレージロールアップを使用する方法を採用します。L2ライトクライアントは、StarkNet用のBeerusなど、登場し始めます。さらに、次世代のウォレットを使用すると、ユーザーエクスペリエンスの最新の改善により、ユーザーがDAPPにアクセスするために正しいネットワークに手動で切り替える必要性を排除するなど、さらに多くの基本的な問題が解決しました。

ラビーは、複数のチェーンにわたる資産残高の包括的な見解を提示します。少し前の暗黒時代では、ウォレットはまだそれをしていません！

しかし、L2中心の生態系は、調整されたときにある程度現在に戻ることを認識する必要があります。単一のL2には、調整されたインフラストラクチャを構築するための自然な経済的インセンティブがありません：小さなものは、拠出給付のわずかなシェアしか見られず、大きなものもそうしないので、そうではありません。各L2が個々の部品を個別に最適化する場合、各パーツがより大きな全体にどのように適応するかを誰も考慮しない場合、前の段落の写真に示されている都市化ディストピアを取得します。

この問題に対する魔法のような完璧な解決策があるとは主張していません。私が言える最善のアドバイスは、エコシステムは、Cross-L2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のように評価および資金提供されるべきイーサリアムインフラストラクチャであることをより完全に認識する必要があるということです。プロトコルギルドもあります。

結論は

「L2」と「シャード」は、多くの場合、2つの反対のブロックチェーンスケーリング戦略として説明されます。しかし、基礎となるテクノロジーを見ると、それは混乱しています。実際の基礎となる拡張方法はまったく同じです。何らかのデータシャードがあります。詐欺師またはZK-SNARKSプルーパーがあります。Cross {Rollup、Shard}通信のソリューションがあります。主な違いは、これらの部品の構築と更新に誰が責任を負い、それらにはどれだけの自律性がありますか？

技術的な観点から、L2中心のエコシステムはシャードであり、独自のルールに従って独自のシャーディングを作成できます。このシャードは強力であり、創造性と独立した革新を刺激することができます。しかし、特に調整において、重要な課題にも直面しています。イーサリアムのようなL2中心のエコシステムが成功するためには、L1中心のエコシステムの多くの利点をできるだけ多くの利点を得て、両方の良好な状態を持つために可能な限り近くにあるために、これらの課題を理解し、直接直面する必要があります。 。