迅速な取引確認: イーサリアムユーザー体験を改善する新しい方向性

ブロックチェーンユーザーエクスペリエンスの重要な側面は、取引確認速度です。近年、イーサリアムはこの点で大きな進展を遂げました。EIP-1559とPoSへの移行による安定したブロック生成時間のおかげで、ユーザーがL1で送信した取引は通常5～20秒以内に確認され、クレジットカード決済の体験にほぼ相当します。しかし、確認時間をさらに短縮することには依然として価値があり、特定のアプリケーションではサブ秒レベルの遅延が要求されることさえあります。この記事では、イーサリアムの取引確認速度を向上させるためのいくつかの実行可能なソリューションを探ります。

! Vitalikはエポックとスロットソリューションを提案:ETHの取引確認時間の短縮とエンドユーザーエクスペリエンスの向上

先行技術の概要

単一スロット最終性

現在、イーサリアムのGasperコンセンサスはスロット(Slot)とエポック(Epoch)のアーキテクチャを採用しています。12秒ごとにスロットが生成され、一部のバリデーターがチェーンのヘッドに投票し、32のスロット(6.4分)内ですべてのバリデーターが一度ずつ投票します。これらの投票は、PBFTコンセンサスアルゴリズムにおけるメッセージとして解釈され、2つのエポック(12.8分)後に強い経済的保証を提供する最終性を持ちます。

近年、この方法は次第に欠陥を露呈してきた: 一つは複雑度が高く、スロットレベルとエポックレベルのメカニズムの相互作用が容易に誤りを引き起こすこと; 二つは12.8分の待機時間が長すぎること。単スロット最終性(Single Slot Finality, SSF)は、Tendermint類似のメカニズムによってこのアーキテクチャを置き換え、ブロックNはN+1生成前に最終確認される。SSFは「非アクティブ漏洩」メカニズムを保持し、1/3を超えるバリデーターがオフラインの際にもチェーンが引き続き動作し、復元できることを許可する。

SSFの主な課題は、各ステーキング者が12秒ごとに2つのメッセージを発信する必要があり、チェーンに大きな負荷をもたらすことです。最近のOrbit SSF提案のような緩和策はあるものの、ユーザーは依然として取引を確認するために5〜20秒待たなければなりません。

! Vitalikはエポックとスロットソリューションを提案:ETHの取引確認時間を短縮し、エンドユーザーエクスペリエンスを向上させます

ロールアップ事前確認

近年、イーサリアムはrollupを中心としたロードマップを追求しており、L1をデータの可用性などの基礎機能をサポートするように設計し、L2プロトコル(がrollups、validiums、plasmas)などを使用できるようにしています。これにより、より大規模なユーザーに対して同等の安全性を提供しています。

これにより、イーサリアムエコシステム内の分業が生まれました:L1は検閲耐性、信頼性、コア機能の改善に焦点を当て、L2はより直接的にユーザーのニーズに応えます。しかし、L2はユーザーに5〜20秒よりも速い確認を提供したいと考えています。

理論的には、分散型オーダーラーネットワークを作成することはL2の責任です。小さなグループのバリデーターが数百ミリ秒ごとにブロックに署名し、資産を保証としてステーキングする可能性があります。これらのL2ブロックのヘッダーファイルは最終的にL1に公開されます。

しかし、L2バリデーターグループは悪事を働く可能性があります: まずブロックB1に署名し、その後対立するB2に署名して事前に提出します。発覚した場合、彼らはステーキング資産を失います。現在、中央集権的なバージョンの例は存在しますが、ロールアップは分散型ソーティングネットワークの開発が遅れています。すべてのL2に分散型ソーティングを実現するよう要求するのは不公平なようで、これはほぼ新しいL1を作成するのと同じです。したがって、すべてのL2(およびL1)がエーテルの範囲内での事前確認メカニズムを共有することを提案する声があります: 基礎事前確認。

基本事前確認

基礎的な予確認仮定では、イーサリアムの提案者は高度に複雑なMEV関連の参加者であり、その複雑性を利用するために、彼らに予確認サービスの責任を負わせるインセンティブを提供します。

その基本的な考え方は、標準化されたプロトコルを作成することであり、ユーザーは追加料金を支払うことで、取引が次のブロックに組み込まれる保証と、取引結果の声明を即座に得ることができるというものです。提案者が違反した場合、罰金が科せられます。

このメカニズムはL1トランザクションにも、"基に"するrollupsのL2ブロックにも使用できます。

! Vitalikはエポックとスロットソリューションを提案:ETHの取引確認時間を短縮し、エンドユーザーエクスペリエンスを向上させる

今後の展望

単一スロットの最終性を実現し、Orbitのような技術を使用して各スロットの署名検証者の数を減らし、32 ETHのステーキングのしきい値を下げる目標を進めたと仮定します。スロットの長さは16秒に増加する可能性があり、その後、ユーザーにより迅速な確認を提供するためにロールアップの事前確認または基本的な事前確認を使用します。最終的に、新しい時代-スロットアーキテクチャが得られます。

このような構造の避けがたい深層的な理由は、ある事柄に対して大まかな合意を得るために必要な時間が、最大限の「経済的最終性」を得るために必要な時間よりもはるかに短いことにあります。

主要な理由には、ノードの数とノードの「質」が含まれます。「近似合意」には少数のノードが必要ですが、経済的最終性には大多数のノードの参加が必要です。専門化されたノードのサブセットは、近似プロトコルの時間を約2秒に短縮できます。

したがって、エポック-スロットアーキテクチャは正しい方向に見えますが、異なる実装間には違いがあります。Gasperのように密に結合するのではなく、2つのメカニズム間により強い関心の分離を確立することが探求する価値があります。

! Vitalikはエポックとスロットソリューションを提案:ETHの取引確認時間を短縮し、エンドユーザーエクスペリエンスを向上させる

L2選択

現在、L2には3つの合理的な戦略があります:

1. 技術と理念の両方が"イーサリアム"に"基づいて"おり、その基盤の属性と価値観を最適化しています。"ブランドシャーディング"とも見なすことができ、新しいVM設計などの面で大胆な革新を行うことができます。

2. "ブロックチェーン足場を持つサーバー"となり、中央集権の利点を最大限に活用しながら、有効性の証明や退出メカニズムなどを通じて安全性を確保します。

3. 妥協案:約100のノードを持つ高速チェーン、イーサリアムは追加の相互運用性と安全性を提供します。これは多くのL2プロジェクトの現在の路線です。

特定のアプリケーション(、ENS、鍵ストレージ、一部の決済プロトコル)においては、12秒のブロック生成時間で十分です。他の状況では、エポック-スロットアーキテクチャが必要であり、「エポック」はイーサリアムのSSFを指し、「スロット」はアプリケーションによって異なります。

重要な問題は、イーサリアムのネイティブなエポック-スロットアーキテクチャがどの程度まで実現できるかです。スロット時間が1秒に短縮できれば、第三の選択肢のスペースは大幅に縮小されます。

現在、私たちはこれらの問題の最終的な答えからはまだ遠いです。ブロック提案者の複雑さの進化にはまだ大きな不確実性があります。Orbit SSFのような新しい設計は、探求のための広いスペースを提供します。選択肢が多ければ多いほど、L1およびL2ユーザーにより良い体験を提供でき、L2開発者の作業も簡素化できます。

! Vitalikはエポックとスロットソリューションを提案:ETHの取引確認時間の短縮とエンドユーザーエクスペリエンスの向上