ロールアップでの実行: モジュラー レイヤー 2 ブロックチェーン スケーリングの説明

短い歴史

おそらく今日最も安全で信頼できるスマート コントラクト ネットワークであるイーサリアムは、ゲームを変えるゼロ ツー ワンのイノベーションであり続けています。ユビキタスなレイヤー 1 ブロックチェーンは、世界のコンピューター ビジョンのパイオニアとして、ブロックチェーンのユース ケースに劇的な変化をもたらしました。単純な暗号通貨のホスティングから、分散型アプリケーション (dApps) の構築者とユーザー向けの幅広いユーティリティへと変化しました。

しかし、Web3 の主要な成長ドライバーとしての成功にもかかわらず、そのインフラストラクチャは本質的にスケーラビリティの問題に悩まされています。 2022年には、 775 万件以上のスマート コントラクトが展開されました第 4 四半期だけで 460 万件の契約が含まれています。比較すると、 1,148 のユニークな Solana プログラム毎年同じ時間枠で — この問題に一度だけ対処することがより適切になります。

イーサリアムのメイン ネットワークのインフラストラクチャ自体がアップグレードされ続けているにもかかわらず、基盤となるテクノロジの反復と革新を続けるレイヤー 2 (L2) スケーリング ソリューションは、コミュニティを席巻しています。イーサリアムの膨大なトランザクション負荷により、L2 の改善は望ましい機能から、dApp 開発者がパフォーマンスとコストの点で持続的に運用するための重要な必須事項に移行しました。

ロールアップ中心のビジョン

Ethereum によって設定されたロールアップ中心のビジョンは、今日見られる L2 スケーリングのイノベーションの主要な触媒です。具体的には、現在利用可能な 2 つのロールアップ テクノロジ (楽観的証明と ZK (ゼロ知識) 証明) は、効率とスケーラビリティを向上させるそれぞれの能力で評価されています。

では、ロールアップとは何ですか？

L2 ロールアップは、イーサリアムから派生した分散型セキュリティに依存していますが、データを「ロールアップ」し、イーサリアム メインネット上のチェーン上の情報をコミットした後、トランザクション処理を外部委託してサードパーティ ネットワークを分離します。

• 楽観的なロールアップ: トランザクションがデフォルトで有効であると想定し、チャレンジが発生した場合にのみ、不正証明を介して計算を実行します。

• ZK ロールアップ: オフチェーンで計算を実行し、妥当性の証明をチェーンに送信します。

  
  

これにより、ネットワークの輻輳が効果的に緩和され、スループット速度が向上すると同時に、トランザクション コストがトランザクションのバッチ間で分割されます。 10倍～100倍縮小イーサリアムガス料金の。さらに、1 秒あたりのトランザクション数の増加と手数料の削減という利点を組み合わせることで、L2 プロジェクトのリソース容量が増加し、ユーザー エクスペリエンスが向上し、dApp 展開の範囲が拡大します。

重要なのは、イーサリアム仮想マシン (EVM)ロールアップが機能するには互換性が必要であり、dApp を構築する開発者にとって重要な考慮事項です。スマート コントラクトを実行するためのランタイム環境と Ethereum のアプリケーション コードにより、dApps が複数のブロックチェーン間でシームレスに相互作用するクロスチェーンの相互運用性が保証されます。競争力のある低ガス料金を提供するという L2 の利点と相まって、これは現在、イーサリアム メインネットではなく L2 上で構築することを好む開発者の間で決定的な変化を示しています。実際、人気のある L2 チェーン Optimism と Arbitrum からの複合トランザクションは、イーサリアムのオンチェーントランザクションを上回る2022 年 12 月以降。

とはいえ、L2 ランドスケープはまだ初期段階にあります。 ZK ロールアップの開発はまだ始まったばかりですが、楽観的なロールアップは、高額なデータ公開料金、制限されたスループット、およびトランザクションのファイナリティが達成されるまでの長いチャレンジ期間の負担も抱えています。

このような制限を克服して、最終的に業界を前進させることを期待して新しいユースケースを解き放つために、モジュラーブロックチェーンが登場します。

モノリシック アーキテクチャとモジュラー アーキテクチャの理解

ユーザーはブロックチェーンを単一のコンピューティング エンティティとして体験しますが、ブロックチェーン ノードは次の 3 つの主要なタスクを実行します。

1. 決済: 有効な取引の履歴台帳を維持する
2. コンセンサス：コンセンサスに参加して台帳の内容に同意する
3. 実行: ユーザー/dApp が送信したトランザクションに応答して台帳の状態を更新します。

Solana や Ethereum 1.0 (マージ前) などのブロックチェーンは、同じネットワーク内の操作の 3 つの「レイヤー」すべてを統合します。これは、ノードがそのリソースを一度にすべてのタスクに分割する必要があることを意味します。したがって、「モノリシック ブロックチェーン」と呼ばれます。

モジュール型ブロックチェーンは、根本的に異なるアプローチを取ります。すべてのノードが複数のタスクを同時に実行する責任を負う代わりに、モジュール式ブロックチェーンは、すべての機能がノードの独立したネットワークによって実行されるシステムを利用します。各ネットワークがそのタスクに特化できるようにすることで、結果として得られる効率の向上により、ユーザーへの料金が低くなり、dApps のパフォーマンスが向上します。

特殊なデータの可用性

データの可用性は、ブロックチェーンのスケーリングに不可欠な要素です。ブリッジ、サイドチェーン、バリディウムなどの代替スケーリング ソリューションは、イーサリアム自体からデータやセキュリティを取得しないため、統一されたデータ可用性の保証なしに異種システムを形成するため、潜在的なセキュリティの侵害と信頼への影響に悩まされます。のワームホールのエクスプロイトは顕著な例です。歴史上最大の暗号ハッキングの 1 つで、イーサリアムとソラナのブロックチェーンをリンクするかつて広く使用されていた DeFi ブリッジから、約 3 億 2,500 万ドルが盗まれました。

一方、ロールアップは通常、データの可用性とコンセンサスを共有ベース レイヤーにアウトソーシングします。これにより、N を制限できない 1-of-N 信頼モデルに基づいて動作できます。セキュリティは維持されますが、楽観的ロールアップ フレームワークでは運用上の問題が生じます。

基本的なセキュリティの前提を維持するには、検証者が不正証明を提出する機会を与えるために、ロールアップからのデータを引き続き利用できる必要があります。ロールアップのセキュリティ モデルを維持するにはデータの可用性が不可欠であるため、Ethereum メインネットでは依然として高価なガス料金とストレージ コストが発生します。実際、今日の L2 で発生する取引手数料の大部分は、イーサリアムでのデータの支払いに費やされています。平均して、既存のロールアップのデータ公開コストは、総取引手数料の 73 ～ 79% を占めています。イーサリアムのネットワーク活動が活発になると、これは合計料金の 90% 以上に膨れ上がる可能性があります。

個別の専用データ可用性ソリューションを使用するモジュラー アーキテクチャは、この問題に対処します。データ帯域幅が限られているために高価な Ethereum ネットワークにトランザクション データを送信するのではなく、EigenDA などの専用のデータ可用性ソリューションを使用すると、別のプロトコル (またはレイヤー) から拡張されたデータ帯域幅を利用して、コストを削減し、改善サイクルを高速化できます。

EigenDA は、その上に構築されているという点でユニークです。固有層、現在イーサリアムを保護するために使用されているステークされた資産から高度な暗号経済セキュリティを「借りる」再ステーキングプロトコル。これにより、次のような L2 プロジェクトが解放されます。マント新しいネットワーク、新しいトークン、新しいバリデータセットを確立して、セキュリティベースをゼロからブートストラップします。

イーサリアム バリデーターをセキュリティ ソースとして設定すると、イーサリアムのステーカーは、イーサリアムのメインネットを保護するだけでなく、EigenDA を利用するネットワーク、アプリケーション、またはサービスを保護するために、ステークされた ETH を再ステークすることをオプトインできます。 EigenDA ノードはデータ可用性タスクに特化しており、個別にアップグレード可能であるため、セキュリティを損なうことなく、より安価なコストで公開とデータ可用性の証明を行うことができます。

マルチパーティ計算

楽観的なロールアップのもう 1 つのトレードオフは、トランザクションのファイナリティが達成されるまでの長いチャレンジ期間です。資金はイーサリアムのメインネットからロールアップに簡単に移行できますが、引き出しには信頼の前提を満たすために長いチャレンジ期間が必要です。たとえば、Optimism と Arbitrum の両方に実装されている現在の標準は、7 日間のチャレンジ期間です。

あるいは、ZK ロールアップは、ほぼ即時のファイナリティを可能にしますが、市場で利用可能になる前に、まだ開発およびテストされている複雑なテクノロジを必要とします。現在の ZK ロールアップは EVM を完全にはサポートしておらず、オンチェーン アクティビティがほとんどないアプリケーションの計算をより集中的に実行していることに言及する価値があります。

より実現可能な方法は、ロールアップによってチャレンジ期間を短縮できるアーキテクチャとインセンティブ メカニズムを実装することです。

マルチパーティ計算 (MPC)それだけです。新しいノードの役割である MPC ノードを導入することにより、プロセスはシーケンサーによって生成されたブロックの有効性を確認します。 MPC ノードは、トランザクション データから状態ルートを個別に計算し、有効な状態トランザクションの署名を提供します。より多くのノードがブロックに署名するにつれて、ブロックの有効性に対する集合的な信頼が高まります。

MPC 署名は、ネットワークの楽観主義をサポートする暗号学的証拠を作成するため、矛盾による証明の緊張を取り除くことで、現在の不正防止モデルを改善します。事実上、これにより楽観的なロールアップがデフォルトの楽観的なものから、検証可能な楽観的なものへと変化し、トランザクションのチャレンジ期間を 1 ～ 2 日に短縮するための実行可能なパスが作成されます。

ハイパースケーラビリティのための次世代モジュラー レイヤー 2 の紹介

イーサリアムの背後から多数のレイヤー 2 ソリューションが登場しましたが、Web3 エコシステムが直面している最大の課題のいくつかを説得力を持って克服できたものはほとんどありません。一方では、セキュリティ、料金、速度などの技術的なハードルが大量採用を制限しており、他方では、サイロ化されたエコシステムがコミュニティやアイデアの相互受粉を妨げてきました。スケーラブルな L2 ソリューションを実現するには、新しいアプローチが必要です。

実行、データの可用性、およびトランザクションのファイナリティを別々のレイヤーに分離することにより、マントEthereum レベルのセキュリティを提供しながら、非効率性を減らしてトランザクション速度を向上させます。トランザクション関連のデータは、イーサリアムにブロードキャストされる前に Mantle の L2 で固定化され、チャレンジ期間を効果的に短縮し、エンド ユーザーにより迅速なファイナリティを提供します。このようにして、マントルはモジュラー設計によりブロックスペースの混雑を排除しながら、イーサリアムの大規模な信頼ネットワークを利用することができます。

このようなテクノロジーとインフラストラクチャの改善により、dApp 開発者は最高のアプリケーションの構築に集中できると同時に、エンドユーザーにとって Web3 のアクセシビリティの障壁が低くなります。たとえば、ゲーム開発者は、高い取引手数料を心配したり、ラグなどのエンドユーザー エクスペリエンスの低下に苦労したりすることなく、より多くの要素をオンチェーンに組み込むことができます。また、複数の取引製品を備えた高度な DeFi プロトコルを低コストで開発および運用できます。

によって孵化BitDAO 、Mantle はコミュニティ所有の DAO の力を利用して、ビルダー、ユーザー、およびパートナーの既存のエコシステムをメンバーのフィードバックとクラウドソーシングによる意思決定に活用します。 Mantle のビルダーは、意味のあるハイパースケーラビリティのためにネットワークを絶えずアップグレードしているため、開発関係とインセンティブの標準の向上、堅牢なエコシステム サポート、および dApp ビルダーのユースケースの拡大から恩恵を受けます。

より多くのユーザーと開発者が Mantle のようなプラットフォームに引き寄せられるにつれて、Web3 の将来は、効率的な速度を提供しながら Ethereum の信頼を提供できるモジュラー L2 ブロックチェーンにさらに焦点を当てることになります。

この記事は、mantle のjacobc.ethによって書かれました。