イーサリアム認証システムの改善パス

「合併」を成功裏に完了してから2年が経ち、イーサリアムは認証システム上で安定して稼働しており、安定性、性能、分散化の面で優れた成果を示しています。しかし、認証システムにはまだ重要な改善が必要な分野があります。本記事では、イーサリアムの認証における技術設計がどのように改善できるか、またその改善を実現するための可能な方法について重点的に探ります。

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シングルスロットの最終性とステーキングの民主化

現在、イーサリアムは約15分かかって1つのブロックの最終確認を完了する必要があり、最低ステークのハードルは32 ETHです。私たちは以下の2つの側面で現状を改善できることを望んでいます:

• 1つのタイムスロット内でブロックの最終確認(を完了し、理想的には現在の12秒のタイムスロットの長さを維持または短縮する)
• 最低ステークの閾値を32 ETHから1 ETHに引き下げる

これらの2つの目標を達成する上での主な課題は、ノードの運営コストを大幅に増加させることなく、より多くの検証者の署名を処理する方法です。現在、いくつかの可能な解決策があります:

1. より効率的な署名集約プロトコルを開発する、ZK-SNARKs技術を利用する可能性がある
2. Orbit委員会メカニズムを採用し、中規模の委員会をランダムに選択して最終確認を担当させます。
3. 二層ステーキングメカニズムを実施し、ステーキング者を高いハードルと低いハードルの2つのカテゴリに分ける

各方案にはそれぞれ長所と短所があり、安全性、非中央集権、効率の間でバランスを取る必要があります。最終的にはハイブリッド型の方案が採用される可能性があります。

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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られており、これが潜在的なDoS攻撃のリスクを引き起こす可能性があります。単一秘密Leader選挙(SSLE)プロトコルはこの問題を解決できます。暗号技術を使用して各検証者に「ブラインド」検証者IDを作成し、その後ランダムに1つのブラインドIDを次のブロックの提案者として選択します。

SSLEを実現する主な課題は、プロトコルの複雑さを過度に増加させることなく、十分にシンプルで効率的なソリューションを見つけることです。もう一つの選択肢は、SSLEを採用せず、他の方法(、例えばP2Pレベルの対策)を通じてDoSリスクを軽減することです。

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より速い取引確認

取引確認時間を12秒から4秒に短縮することは、ユーザーエクスペリエンスを大幅に改善します。この目標を達成する方法は主に2つあります:

1. 時間間隔を短縮し、例えば8秒または4秒に減らす
2. 提案者はタイムスロットプロセス中に予確認を公開することを許可します。

隙間時間の短縮は、バリデーターの集中化リスクをもたらす可能性があります。プレ確認方法は平均的な確認時間を改善することができますが、最悪の状況を改善することはできません。プレ確認をどのように奨励するかも解決すべき問題です。

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その他の研究方向

• 51%攻撃回復: ソーシャル層への依存を減らし、回復プロセスをできるだけ自動化する
• 法定人数の閾値を引き上げ: 67%から80%に引き上げ、安全性を向上させる
• 量子耐性:未来の量子コンピュータの脅威に備えるための準備

総じて、イーサリアム認証システムには、さらに最適化および改善できる複数の側面があります。これは、安全性、去中心化、効率の間で絶えずバランスを取る必要があり、同時に将来的に直面する可能性のある新たな課題も考慮しなければなりません。

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