イーサリアム拡張の新時代: zk-SNARKs技術が毎秒万件の取引を実現するのを助ける

イーサリアム創世ブロック10周年の際、そのスケーラビリティロードマップは新しい方向性とビジョンを探求しています。数年にわたるL2スケーリングの探求の後、イーサリアムL1は最大の非中央集権を維持しつつ、極限のスケーラビリティを実現する信頼できる道を見つけました。

今後、イーサリアムは毎年Gasの上限とTPSを数倍に引き上げる計画です。バリデーターは各取引を繰り返し実行するのではなく、単一のzk-SNARKsを検証してこのバッチの取引が正しく実行されたことを証明します。これにより、基盤ネットワークのTPSは毎秒数万件に増加します。同時に、L2も同期してスケールアップし、数十万件、さらには数百万件のTPSを実現します。「ネイティブRollup」と呼ばれる新しいタイプのL2は、プログラム可能なシャーディングのように動作し、L1と同じセキュリティを提供します。

あるコア研究者は最近の会議で次のように述べました:"私たちはイーサリアムのスケーリングにおける重要な転換点にいます。私は、私たちがL1のGigaGas時代に突入することを確信しています——約1万TPSであり、この時代を切り開く鍵はzkEVMとリアルタイム証明です。"この研究者の究極の目標は、10年以内にイーサリアムエコシステムで1000万TPSを実現することであり、これは未来が"ネットワークの中のネットワーク"アーキテクチャであることを意味します:異なるL2がそれぞれ異なるシナリオ、トレードオフ、利点を担い、共にエコシステム全体を拡張して世界の需要を満たすことになります。

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イーサリアム L1 拡張の困難

イーサリアムは常に去中心化に対してほぼ意識形態的な執着を持っています。最大主義者の視点から見ると、特定のブロックチェーンには高い集中化リスクがあり、政府はそのノードに対して直接取引審査を行う可能性があります。一方、イーサリアムはラズベリーパイ上でも動作することができるため、この低い参入障壁により15,000〜16,000の公開ノードと数百万の検証者がネットワークに参加し、取引の検閲がほぼ不可能になり、攻撃に対して非常に強い耐性を持っています。

コストは非常に遅い速度です——現在のTPSは約毎秒18-20件の取引ですが、いくつかの競合チェーンは約毎秒1500件に達することができます。ある意味で、ブロックチェーンアーキテクチャは生まれつき非効率的であり、世界中で同期計算を必要とする電子スプレッドシートのようです。

正因如此、イーサリアムは2020年にL2分層拡張の道を歩まざるを得なかった。

ZK 技術: ブロックチェーンの不可能三角を解決する

イーサリアムの創始者は「ブロックチェーン不可能の三角形」という概念を提唱し、安全性、スケーラビリティ、分散化の三者の間で両立が難しいジレンマを説明しました。ほぼすべてのスケーリングソリューションは、同時にそのうちの二つを満たすことしかできず、必然的に第三の項目を犠牲にします。

零知識証明(ZK-Proof)技術の出現まで。これは、取引の詳細を漏らさずに、数学的に多くの複雑な取引が正しく実行されたことを証明できる。ZK証明を生成するプロセスは非常に複雑だが、証明が正しいかどうかを検証するのは迅速で軽量である。

イーサリアム未来の構想は: 検証者が極小の zk-SNARKs の数学的結果をチェックするだけで済むようにし、すべてのトランザクションを逐一再計算する必要がないということです。ある研究者は、将来的には zk-SNARKs を検証する計算量が低く、低スペックのラズベリーパイでも対応可能であり、大型データセンターは全く必要ないと述べています。

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zkEVM:1万TPSへのロードマップ

イーサリアム財団が最近発表したニュースがコミュニティで話題を呼んでいます: 今後1年以内に、L1メインネットがzk-SNARKs駆動のイーサリアム仮想マシン(zkEVM)を統合する可能性があります。

注目すべきは、多くのZK技術の実用化探索が実際にはL2ネットワークから始まったということです。例えば、100% EVM互換のZK Rollupパブリックチェーンは、イーサリアム上で動作するアプリケーションはすべて、その上でシームレスに動作できるとしています。このチェーンは、L1の価値の回帰を支援するために、ETHの取引手数料の20%を焼却することを発表しました。

ZK技術はブロックチェーンの不可能な三角形に対する答えを提供します: 私たちはL1のGas上限を大幅に引き上げることができ、計算量の拡張が検証をより複雑にすることはありません。ZK証明生成の遅延とコストが継続的に低下するにつれて、私たちはより高いスループットを処理できるようになり、同時に検証のハードウェア要件を非常に低く保つことができます。

ただし、コミュニティは過度に楽観的になる必要はありません。たとえ来年のうちに zkEVM が L1 に成功裏に統合されたとしても、初日から 1 万 TPS を直接実現することはありません。

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徐々に進化するアップグレードロードマップ

イーサリアムには現在、ネットワークを運営するための主要なソフトウェアクライアントが五つあります。これは、特定のクライアントに問題が発生しても、ネットワークが直接停止することはないことを意味します。

将来的なアップグレードロードマップでは、イーサリアムはまず、2〜3のZK検証をサポートする改良版クライアントをリリースする予定です。これにより、バリデーターは零知识证明を確認することで検証を完了できるようになり、各取引を再実行する必要がなくなります。

最初、少数のバリデーターが新しいバリデーションモードに最初に切り替え、初期の問題を特定して修正するために取り組むことになります。プロトコルコーディネーションチームは、「snark 化された EVM への切り替えは段階的なプロセスになる」と述べています。

ユーザーは主にL1のガス上限が引き上げられることを徐々に実感し、つまりネットワークの経済活動能力が強化されることを感じます。L1からZK検証への移行には時間がかかりますが、ガス上限の拡張はほぼ弦に矢がある状態です。

最近、L1 Gasの上限が22%引き上げられ、4500万に達しました。ある研究者が提案を提出し、クライアントが毎年自動的に3回Gasの上限を引き上げることを提案しました。この計画に従えば、4年後にはイーサリアムのメインネットで約2000 TPSを実現できるでしょう。

あるコア研究者はさらに、このリズムを2年延長し、2031年には1 gigagasのスループットに達し、約1万TPSを実現できると提案しました。

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