イーサリアム認証システムの未来の発展方向

イーサリアムの共同創設者Vitalik Buterinは最近、イーサリアムプロトコルの未来の発展に関する一連の記事を発表しました。本稿では、ロードマップの第一部「The Merge」に焦点を当て、認証システムの潜在的な技術改良について探ります。

作業証明から認証への移行が始まってから約2年が経ち、イーサリアムは安定性、性能、そして去中心化の面で優れた成果を示しています。しかし、まだいくつかの重要な領域にはさらなる改善が必要です。2023年のロードマップは、主に技術的特性の改善と中心化リスクに対処する経済的変革に焦点を当てています。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通しの分析(1):マージ

主な目的

1. 単一タイムスロットの決定性(SSF)を実現し、ブロックの最終確定時間を大幅に短縮する。
2. 取引の確認と完了の速度を向上させつつ、非中央集権を維持する
3. ステーキングのハードルを下げ、個人のステーキングの実現可能性を高める
4. システムの堅牢性を強化する
5. 51%攻撃に対する抵抗力と回復力を高める

単一タイムスロットの決定性とステーキングの民主化

現在、イーサリアムのブロックの最終確定には約15分かかり、最低のステーキングのハードルは32 ETHです。これは、参加度の最大化、最終確定時間の最小化、そしてノードの運用コストの3つの目標の間のトレードオフです。

理想的には、イーサリアムは経済的最終性を維持しながら:

1. ブロックの最終確定時間を12秒以内に短縮する
2. 最低ステーキングの閾値を32 ETHから1 ETHに引き下げる

これらの改善により、より多くのユーザーが最終性メカニズムによるセキュリティ保証の恩恵を受け、個人ステーキングの実現可能性が大幅に向上します。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通しの分析(1):マージ

単一タイムスロット決定論的スキーム

より迅速な確定性とより民主的なステーキングおよびノードコストの最小化の間の矛盾を解決するために、現在いくつかの解決策があります:

1. より高度な署名集約プロトコルを使用する、例えばZK-SNARKsを利用する
2. Orbit委員会メカニズムは、ランダムに選ばれた中型委員会が最終的な決定を担当します。
3. デュアルステーキングメカニズム、高レベルが経済の最終性を担当し、低レベルが他の権限と責任を持つ

各プランにはそれぞれ長所と短所があり、安全性や分散化の程度などの観点でバランスを取る必要があります。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通しの分析(1):マージ

シングルシークレットリーダー選挙

現在、次のブロックを誰が提案するかは予測可能であり、これには安全上のリスクがあります。解決策は、各バリデーターのために「ブラインド」バリデーターIDを作成し、マルチラウンドのシャッフルと再ブラインド化を行うことです。しかし、十分にシンプルで量子耐性のあるソリューションを実現することは依然として課題です。

取引確認の迅速化

取引確認時間を12秒から4秒に短縮することで、ユーザー体験が大幅に改善され、効率が向上します。主に2つの技術的アプローチがあります。タイムスロットの時間を短縮するか、単一のタイムスロット内で事前確認を許可することです。しかし、これらの方案にはいくつかの制限があり、さらなる研究が必要です。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通し分析(1):マージ

量子攻撃に対する耐性

未来の量子コンピュータの脅威に直面して、イーサリアムは現在の楕円曲線に依存するプロトコル部分のために、ハッシュまたは他の量子耐性の代替案を開発する必要があります。これは、認証設計において保守性を維持する重要性を強調しています。

まとめ

イーサリアム認証システムの技術進化は多くの課題に直面しています。単一スロットの最終確定性、ステーキングの民主化、単一の秘密リーダー選挙、より迅速な取引確認、量子攻撃への耐性などの問題が解決される必要があります。Vitalikは、イーサリアムPoSシステムの未来の発展に向けた方向性を示すために、さまざまな技術的ソリューションの組み合わせを提案しました。このプロセスの中で、イーサリアムは常に革新を探求し、さまざまなソリューションの間での選択を考慮し、より高いセキュリティ、パフォーマンス、分散化のレベルを実現します。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通し分析(1):マージ