イーサリアム認証システムの未来発展方向

今年の10月以来、イーサリアムの共同創設者は、イーサリアムプロトコルの未来の可能性に関する一連の記事を発表し、イーサリアムの開発ロードマップの6つの主要な部分をカバーしました。本記事では、ロードマップの第一部に重点を置き、認証システムにどのような技術的な設計の改善が可能であるか、そしてこれらの改善を実現する方法を探ります。

"合併"はイーサリアムプロトコルの歴史上最も重要な出来事の一つであり、プルーフ・オブ・ワークから認証への移行を示しています。現在の認証システムは安定性、性能、分散化の面で優れた結果を示していますが、依然として改善が必要な重要な分野があります。

2023年のロードマップは、これらの改善を2つのカテゴリに分けています：技術的特性の向上（安定性、性能、そして小規模なバリデーターのアクセス性など）と、中央集権リスクに対応するための経済的変革。

! 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

主な改善目標

1. 単一タイムスロットの確定性（SSF）：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、最速で取引を確認し完了させる。

3. 単独ステーキングのハードルを下げ、その実現可能性を高める。

4. システム全体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。

単一スロットの決定論とステーキングの民主化

現在のシステムは約15分でブロックを完成させる必要があり、ステーキングするには32 ETHが必要です。これは以下の3つの目標の間のトレードオフです：

• ステーキングに参加するバリデーターの数を最大化する
• ファイナライズ時間の最小化
• ノードの運用コストを最小化する

理想的には、イーサリアムは経済的確実性を保持しながら、2つの改善を実現したいと考えています。

1. 一つのタイムスロット内（理想的には12秒以内）でブロックの確定を完了する。
2. ステーキングのハードルを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保護の恩恵を受け、より多くの個人が個別にステーキングを行えるようになります。

! 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

単一タイムスロットの決定論的提案

大規模なバリデーターの参加を実現するために、単一スロットの決定性を持たせつつ、ノードの運営コストが過度に高くならないようにするため、現在いくつかの先進的なソリューションがあります。

1. 署名集約プロトコルの改善、ZK-SNARKs技術を使用する可能性があります。
2. Orbit委員会メカニズムは、ランダムに選ばれた中規模の委員会がチェーンの最終的な確定性を担当することを許可します。
3. 二重ステーキングメカニズム、異なる二種類の預金要件を持つステーキング者を設定します。

各プランにはそれぞれ利点と欠点があり、安全性、分散化の程度、技術的複雑性の間でバランスを取る必要があります。

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、これにはセキュリティ上のリスクが存在します。解決策は、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、複数回の再編成と再ブラインド化を通じて次のブロック提案者の情報を隠すことです。

しかし、シンプルで効率的な単一秘密リーダー選挙プロトコルを実現することは容易ではなく、量子コンピューティングに対する耐性の問題も考慮する必要があります。

! 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

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、ユーザーエクスペリエンスとDeFiプロトコルの効率が大幅に向上します。主に2つの技術的アプローチがあります：

1. 時間の隙間を8秒または4秒に減らす。
2. 提案者が単一のタイムスロット中にプレコンファームを発行することを許可します。

しかし、これら二つの方法には検証者の集中化リスクやインセンティブメカニズムの問題など、いくつかの課題があります。

! 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

量子コンピューティングの脅威に対する耐性

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。これらの課題に対処するために、単一のタイムスロットの最終的な決定性、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、そして量子攻撃に対する代替案の開発は、緊急に解決すべき重要な問題です。

技術のアップグレードの過程で、イーサリアムチームは絶えず探索と革新を行い、異なる技術的解決策を天秤にかけ、より高い安全性、性能、分散化の度合いを実現するための最適な発展経路を見つけようとしています。

! 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