イーサリアム認証システムの未来発展方向

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方向について探る一連の文章を発表しました。本記事では、ロードマップの第一部「The Merge」に焦点を当て、認証(PoS)メカニズムの改善点や、これらの改善をどのように実現するかについて探ります。

イーサリアムはPoSシステムに成功裏に移行してからほぼ2年が経ち、安定性、性能、そして去中心化の面で優れた成果を上げていますが、依然として改善が必要な重要な分野がいくつかあります。2023年のロードマップは、技術的特性の改善と去中心化のリスクに対処することに重点を置いています。

! 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: ブロックの最終確定時間を15分から1つのタイムスロット内に短縮します。

2. 中央集権を維持しながら、できるだけ迅速に取引を確認し、完了させる。

3. 個別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行可能性を高める。

4. システムの堅牢性を向上させる。

5. 51%攻撃に対する抵抗力と回復力を強化する。

単一タイムスロットの確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確認には約15分かかり、最低ステーキングの閾値は32 ETHです。これは、検証者の数を最大化し、最終確定時間を最小化し、ノードの運営コストを抑えるという3つの目標のバランスを取るためです。

理想的には、イーサリアムは:

1. ある時間枠内で(12秒以内またはそれ以下で)ブロックの最終確定を完了します。
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より高いレベルのセキュリティを享受できるようになり、個別のステーキングのハードルも下がります。しかし、これらの目標を実現するには、ノードのコストを最小限に抑えるという課題に直面します。

! 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

大規模なバリデーターの参加がある場合に単一スロットの決定性を実現するためのいくつかの可能な解決策があります:

1. サインアグリゲーションプロトコルを改善し、ZK-SNARKs技術を使用する可能性があります。

2. Orbit委員会: 中型委員会をランダムに選出してチェーンの最終決定を担当し、高い攻撃コストを維持します。

3. デュアルステーキング: 2種類のステーキング者を設定し、高い預金要件を持つステーキング者が直接経済的最終性プロセスに参加します。

各方案にはそれぞれ利点と欠点があり、安全性と分散化の程度との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、次のブロックの提案者は事前に知ることができ、これはセキュリティの脆弱性をもたらします。単一秘密リーダー選挙(SSLE)プロトコルは、暗号技術によって各検証者に「盲」検証者IDを作成し、複数の提案者に盲IDプールの再編成と再盲化の機会を与えることで、この問題を解決します。

しかし、十分に単純で量子耐性のあるSSLEプロトコルを実現することは依然として課題に直面しています。

より速い取引確認

取引確認時間を12秒から4秒に短縮することで、ユーザー体験を大幅に改善し、DeFiプロトコルの効率を向上させることができます。考えられる方法は2つあります:

1. 隙間時間を8秒または4秒に短縮する。
2. 提案者が単一のタイムスロット期間中にプレ確認を公開することを許可します。

しかし、これらの2つの方法にはいくつかの技術的な課題と潜在的なリスクがあります。

! 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、ハッシュやその他の量子耐性の代替案を開発する必要があります。

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。単一タイムスロット最終確定性、ステーキングの民主化、単一秘密リーダー選挙、より迅速な取引確認、そして量子攻撃に対する代替案の開発は、イーサリアムが解決すべき重要な問題です。

技術のアップグレード過程で、イーサリアムは不断の探索と革新を行い、異なる方案の間でバランスを取りながら、最適な発展の道を見つけ、より高い安全性、性能、及び分散化の程度を実現しています。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通し分析(1):マージ