著者: ヴィタリック・ブテリン
編集者: Peng Sun、Foresight News
元のリンク: https://vitalik.eth.limo/general/2024/05/23/l2exec.html
2年半前、私は「エンドゲーム」という記事で、将来のブロックチェーンのさまざまな開発経路は、少なくとも技術的には非常に似ていると述べました。どちらの場合も、チェーン上に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を処理するには、(1) 大量の計算、(2) 大量のデータ帯域幅が必要です。通常のイーサリアム ノード (現在私のコンピューターで実行されている 2 TB の reth アーカイブ ノードなど) は、強力なソフトウェア エンジニアリング パフォーマンスと Verkle ツリーを備えていても、膨大な量のデータと計算を直接検証するには十分ではありません。これに対し、「L1 シャーディング」とロールアップ中心の 2 つの方式では、計算の検証に ZK-SNARK が使用され、データの可用性の検証に DAS が使用されます。 L2 シャーディングでもロールアップでも、DAS と ZK-SNARKs テクノロジーは同じです。これらは両方ともスマート コントラクト コードであり、プロトコルの機能です。実際の技術的な意味では、イーサリアムはシャーディングであり、ロールアップはシャーディングです。
ここで当然、「この 2 つの違いは何ですか?」という疑問が生じます。その 1 つは、コードの脆弱性の影響が異なるということです。ロールアップでは、シャーディングでトークンが盗まれ、コンセンサスが破られます。しかし、プロトコルが安定し、形式的検証技術が向上するにつれて、コードの脆弱性の影響はますます小さくなると予想しています。では、これら 2 つの長期的な選択肢の間には、他にどのような違いがあるのでしょうか?
実行環境の多様性
2019 年にイーサリアムで簡単に議論したアイデアの 1 つは、実行環境でした。基本的に、イーサリアムには、アカウントの異なるルール (UTXO などの完全に異なるメソッドを含む)、仮想マシンの動作方法、その他の機能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でメソッドの多様性が可能になりますが、イーサリアムが複数の機能を 1 つにまとめようとした場合、これを実現するのは困難です。
最終的に、私たちはより野心的な計画のいくつかを放棄し、EVM だけを残しました。ただし、イーサリアム L2 (ロールアップ、バルジウム、プラズマを含む) は、最終的には実行環境として機能すると言えます。現在、私たちは L2 に相当する EVM に焦点を当てていますが、他の多くの方法によってもたらされる多様性は無視しています。
● Arbitrum Stylus は、EVM に加えて 2 番目の WASM ベースのオラクルを追加します。
● Fuel は、ビットコインに似た UTXO ベースのアーキテクチャを使用します (ただし、より完全です)。
● Aztec は、ZK-SNARK に基づいた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 パラダイムを導入します。
UTXO ベースのアーキテクチャ、出典: Fuel ドキュメント
考えられるすべてのパラダイムをカバーするスーパー仮想マシンに EVM を構築することもできますが、そうすると各機能の効率が大幅に低下するため、これらのプラットフォームに専門的な作業を行わせる方が良いでしょう。
セキュリティのトレードオフ: スケーリングとトランザクション速度
イーサリアム L1 は非常に強力なセキュリティを提供します。 L1 の最後のブロックに特定のデータが含まれている場合、コンセンサス全体 (極端な場合には社会的コンセンサスも含む) が、このデータが変更されないこと、およびこのデータによって引き起こされた実行が元に戻らないことを保証するために懸命に働きます。データにアクセスできます。このセキュリティ保証を達成するために、イーサリアム L1 は高いコストを喜んで受け入れます。この記事の執筆時点では、取引手数料は比較的低く、レイヤー 2 の料金は取引ごとに 1 セント未満であり、L1 であっても基本的な ETH 送金は 1 ドル未満です。テクノロジーが十分に急速に進歩し、利用可能なブロックスペースの増加が需要と歩調を合わせて進んでいる場合、これらの料金は将来も低いままになる可能性がありますが、そうではない可能性があります。ソーシャル メディアやゲームなど、多くの非金融アプリケーションでは、トランザクションあたり 0.01 ドルでも高すぎます。
ただし、ソーシャル メディアとゲームには L1 と同じセキュリティ モデルは必要ありません。誰かが100万ドルを支払って、チェスの試合に負けた記録を取り消したり、あなたのツイートが実際に投稿されてから3日後に投稿されたかのように見せたりできるとしても、それは問題ありません。したがって、これらのアプリ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 ソリューションは、ロールアップからプラズマ、検証まで、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。
L2 から L2 への資産転送の問題に関して、別の妥協が生じます。今後 5 ～ 10 年以内に、すべてのロールアップは ZK ロールアップになり、ルックアップを備えた Binius や Circle STARK のような超効率的な証明システムと証明集約レイヤーを組み合わせることで、L2 が各ロールアップの最終状態ルートを提供できるようになるだろうと私は予測しています。スロットが可能になります。しかし、現時点では、オプティミスティック ロールアップと ZK ロールアップを複雑に組み合わせて、異なる証明時間ウィンドウを使用することしかできません。 2021 年に実行シャーディングを実装した場合、シャードを正直に保つためのセキュリティ モデルは ZK ではなくオプティミティック ロールアップになるため、L1 はオンチェーン システムの複雑な不正防止ロジックを管理する必要があり、出金時間は最大で 2020 年になります。週、シャード間でアセットを転送します。しかし、コードのバグと同様に、この問題も最終的には一時的なものだと思います。
トランザクション速度は、セキュリティ トレードオフの 3 番目の、より永続的な側面です。イーサリアムは 12 秒ごとにブロックを生成しますが、これ以上高速化することはできません。そうしないと、集中化のレベルが高くなりすぎます。ただし、多くの L2 はブロック時間を数百ミリ秒に圧縮することを検討しています。 12 秒というのはそれほど悪くはありません。平均すると、ユーザーはトランザクションを送信してからブロックに含まれるまでに約 6 ～ 7 秒待つ必要があります (次のブロックには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場合の待ち時間に匹敵します。ただし、多くのアプリケーションはより高速な速度を必要とし、L2 はそれを実現できます。
高速化するために、L2 には事前確認メカニズムがあります。L2 独自のバリデーターは、特定の時間にトランザクションを含めることをデジタルで約束し、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。 StakeSure メカニズムは、このメカニズムをさらに推進します。
L2事前確認
ここで、これらすべての機能を L1 に実装してみることができます。 L1 には、「高速事前確認」システムと「低速最終確認」システムを含めることができます。異なるセキュリティ レベルの異なるシャードを含めることができます。ただし、これによりプロトコルが複雑になります。さらに、すべての作業を L1 で実行すると、コンセンサスに過負荷がかかるリスクが生じます。これは、多くの大規模または高スループットのアプローチでは集中化のリスクが高く、L1 で実行するとより強力な形式の「ガバナンス」が必要になるためです。これらの強力な要求の影響により、協定の他の部分にも波及する。イーサリアムは、L2 とのトレードオフを提供することで、これらのリスクを大幅に回避できます。
組織と文化に対するレイヤー 2 の利点
国が 2 つに分割され、半分が資本主義国になり、もう半分が高度に政府主導の国になったと想像してください (実際に起こることとは異なり、この思考実験では、これはトラウマ的な戦争の結果ではないとしましょう)でもある日、境界線が自然に現れて、それで終わりです）。資本主義の部分では、レストランはすべて、さまざまな分散型所有権、ブロックチェーン、議決権で構成されています。政府主導の国では、警察と同じように、これらはすべて政府の出先機関です。 1日目では、あまり変化はありません。人々は主に既存の習慣に従い、何が機能し、何が機能しないかは、労働スキルやインフラストラクチャなどの技術的な現実に依存します。しかし、1 年も経つと、さまざまなインセンティブと制御構造が行動に大きな変化をもたらし、誰が来て滞在するか、何を建設し、何を維持し、何を放棄するかに影響を与えるため、大きな変化が見られます。
産業組織理論は、これらの区別について多くのことを語っています。産業組織理論は、政府管理の経済と資本主義経済の違いについてだけでなく、大規模なフランチャイズが支配する経済や、すべてのスーパーマーケットがフランチャイズチェーンによって運営されている経済についても語っています。独立起業家の違い。 L1 中心のエコシステムと L2 中心のエコシステムの違いは似ていると思います。
「コア開発者がすべてを管理する」アーキテクチャには大きな問題があります
L2 中心のエコシステムとして、イーサリアムの主な利点は次のとおりであると私は考えています。
イーサリアムは L2 中心のエコシステムであるため、より大きなイーサリアムの一部でありながら、独自の機能を持つサブエコシステムを独立して構築する自由があります。
イーサリアム クライアントを構築しているだけであれば、より大きなイーサリアムの一部であり、イノベーションの余地はありますが、L2 ほど優れたものではありません。また、完全に独立したチェーンを構築している場合は、創造性の余地がたくさんありますが、共有セキュリティと共有ネットワーク効果の利点も失われます。 L2はバランスが良いです。
これは、新しい実行環境や、スケーリング、柔軟性、速度を可能にするセキュリティ トレードオフを試す技術的な機会を提供するだけでなく、開発者とコミュニティのサポートの構築と維持を奨励するインセンティブ メカニズムも提供します。
各 L2 が分離されているという事実は、新しいメソッドのデプロイがパーミッションレスであることも意味します。新しいメソッドがチェーンの残りの部分にとって「安全」であることをすべてのコア開発者に納得させる必要はありません。 L2 に障害が発生した場合、それはあなたの責任です。誰でも奇妙なアイデア (たとえば、Intmax のプラズマ アプローチ) を思いつくことができ、たとえコアのイーサリアム開発者がまったく注意を払わなかったとしても、開発を続けて最終的にはデプロイすることができます。これは、L1 機能やプリコンパイルには当てはまりません。イーサリアムでも、L1 開発の成功または失敗は、私たちが望む以上に政治的なものになることがよくあります。理論上何を構築できるとしても、L1 中心のエコシステムと L2 中心のエコシステムによって生み出されるさまざまなインセンティブは、最終的には実際に構築されるもの、品質のレベル、構築される順序に重大な影響を与えることになります。 。
イーサリアムの 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?
L1 + L2 アーキテクチャに何か重大な問題があります。画像ソース: Reddit
この L2 中心のアプローチは、L1 中心のエコシステムではめったに直面しない重要な課題、つまり調整に直面しています。言い換えれば、イーサリアムには多くの L2 がありますが、課題は、N 個の独立したチェーンではなく、いかにして「イーサリアム」であるかのように感じさせ、イーサリアムのネットワーク効果を持たせるかということです。現在、この状況は多くの点で満足のいくものではありません。
● L2 間のクロスチェーンには通常、集中型のクロスチェーン ブリッジが必要ですが、これは一般ユーザーにとって非常に複雑です。 Optimism のトークンを持っている場合、他人の Arbitrum アドレスをウォレットに貼り付けて資金を送金することはできません。
● 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) の両方について、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はあまり良くありません。 1 つの L2 のキーを変更した場合は、他の L2 のキーも変更する必要があります。
● 分散型検証インフラストラクチャが不足していることがよくあります。イーサリアムはようやくヘリオスのようなまともなライトクライアントを獲得し始めています。ただし、すべてのアクティビティが L2 で発生し、独自の集中 RPC が必要になる場合は意味がありません。原則として、イーサリアム ブロック ヘッダーを取得すれば、L2 用の軽量クライアントを構築することは難しくありません。しかし、実際には、この点にはほとんど注意が払われません。
コミュニティはこれら 3 つの領域を改善するために熱心に取り組んでいます。クロスチェーン トークン交換の場合、ERC-7683 標準は新しいソリューションであり、既存の「集中型クロスチェーン ブリッジ」とは異なり、固定された集中型ノード、トークン、ガバナンスがありません。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で採用されているアプローチは、クロスチェーンの再生可能なメッセージを使用して、短期的にはキーを更新し、長期的にはキーストアのロールアップを更新することです。 Starknet の Beerus など、L2 のライト クライアントが登場し始めています。さらに、次世代ウォレットによるユーザーエクスペリエンスの最近の改善により、ユーザーがDAppsにアクセスするためにネットワークを手動で切り替える必要がなくなるなど、より根本的な問題が解決されました。
Rabby は、以前のウォレットでは不可能だったマルチチェーンの資産残高を包括的に把握できます。
ただし、L2 中心のエコシステムはある程度の調整に苦労していることを認識することが重要です。なぜなら、単一の L2 が調整のための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ないからです。小規模な L2 は、利益のほんの一部を獲得したいだけであるため、構築しません。また、大規模な L2 も、調整のためのインフラストラクチャを構築する必要はありません。独自のローカルネットワーク効果を強化することで、同等以上の利益を得ることができます。すべての L2 が自分自身のことだけを考え、それがより広範なイーサリアム システムにどのように適合するかを誰も考えなければ、数段落上の写真にある都市のユートピアのように、失敗するでしょう。
この問題に対する完璧な解決策があると言うのは難しいです。私が言えるのは、クロス L2 インフラストラクチャは、L1 クライアント、開発ツール、プログラミング言語と同じくらいイーサリアム インフラストラクチャの一種であり、したがって評価され、資金提供されるべきであるということをエコシステムがより十分に認識する必要があるということだけです。私たちにはプロトコル ギルドがありますが、ベーシック インフラストラクチャ ギルドが必要かもしれません。
要約する
さまざまな公開議論において、「L2」と「シャーディング」は、ブロックチェーン拡張のための 2 つの相反する戦略であるとみなされることがよくあります。ただし、基盤となるテクノロジーに注目すると、実際の基盤となるスケーリング方法がまったく同じであるという難題が見つかります。データ シャーディング、不正バリデーター、ZK-SNARK バリデーター、または「ロールアップ、シャード」間で通信するソリューションのいずれであっても、主な違いは、これらのコンポーネントの構築と更新の責任者は誰なのか、またコンポーネントにはどの程度の自律性があるのかということです。
L2 中心のエコシステムは、本当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構築できます。これは非常に強力で無限の創造性であり、多くの独立した革新を達成することができます。しかし、特に調整の点で、いくつかの重要な課題も提示されています。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には、L1 中心のエコシステムの利点をできるだけ多く享受し、両方の利点に近づけるために、これらの課題を理解し、正面から取り組む必要があります。
