イーサリアム認証システムの未来発展方向

最近、イーサリアムの共同創設者がイーサリアムプロトコルの将来の発展に関する一連の構想を提案しました。この記事では、その中の第一部、すなわち"合併"(The Merge)段階に重点を置き、認証メカニズムの潜在的な改善の余地とその実現方法について分析します。

"合併"はイーサリアムにとってこれまでで最も重要なマイルストーンイベントであり、作業証明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、パフォーマンス、分散化の面で優れた結果を示していますが、依然としていくつかの重要な分野でさらなる最適化が必要です。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通しの分析(1):マージ

主な改善目標

1. 単一タイムスロットの決定性を実現し、ブロックの最終確定時間を大幅に短縮する
2. 中央集権を維持しながら、取引の確認と完了の速度を加速する
3. ステーキングの敷居を下げ、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強化する
5. 51%攻撃に対する耐性と回復能力を向上させる

単一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、最低ステークの閾値は32 ETHです。これは複数の目標の間でのトレードオフの結果です。理想的には、イーサリアムは経済的最終性を保持しつつ、2つの目標を達成したいと考えています：

1. ブロックの最終確定時間を1つのタイムスロット（12秒以内）に短縮する
2. 最低ステークのハードルを1 ETHに引き下げる

これらの改善は、ユーザーエクスペリエンスの向上、プロトコルアーキテクチャの簡素化、個人のステーキングの敷居を下げるなど、多くの利点をもたらします。しかし、これらの目標はシステムオーバーヘッドの最小化の要求と対立しています。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通しの分析(1):マージ

単一タイムスロット決定論的プラン

多数のバリデーターが存在する場合のパフォーマンス問題を解決するために、現在いくつかの潜在的なソリューションがあります：

1. サインアグリゲーションプロトコルを最適化し、ZK-SNARKs技術を利用する可能性があります。
2. Orbit委員会メカニズムでは、中型委員会をランダムに選択して、チェーンの最終的な確定性を担当します。
3. ダブルステーキングメカニズム、異なるステーキング要件を持つ2種類のステーキング者を設定する

各種のプランにはそれぞれの長所と短所があり、安全性、分散化、技術的実現可能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

現在のシステムでは、次のブロックの提案者が予測可能であり、これにはセキュリティ上のリスクがあります。単一の秘密リーダー選挙プロトコルは、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、複数の提案者がブラインドIDプールを再構成および再ブラインド化できるようにして、この問題を解決します。

しかし、十分に単純かつ効果的な単一の秘密指導者選挙プロトコルを実現することは、プロトコルの簡潔さと量子耐性を維持するという点で依然として課題に直面しています。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通しの分析(1):マージ

トランザクションの確認をスピードアップ

取引確認時間をさらに短縮する（例えば、12秒から4秒に減少させる）ことで、ユーザーエクスペリエンスが大幅に改善され、DeFiプロトコルの効率が向上します。主に2つの技術的アプローチがあります：

1.時間枠を短縮する 2. 提案者が単一のタイムスロット中にプレ確認を発表することを許可する

しかし、これらの2つの方法にはそれぞれの限界があり、例えば、バリデーターの集中化を悪化させる可能性があるか、最悪の状況下でのパフォーマンスを改善できないことがあります。

! 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

量子コンピュータの脅威に対抗する

潜在的な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、ハッシュまたはその他の量子耐性技術に基づく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的な仮定を維持する重要性を浮き彫りにしています。

まとめ

イーサリアム認証システムの技術進化の道は挑戦に満ちています。質の担保のハードルを下げることから、単一タイムスロットの決定性を実現すること、リーダー選挙の最適化、取引確認の加速、さらには量子コンピュータの脅威への対処に至るまで、すべての側面で深い研究と革新が必要です。イーサリアムチームは、さまざまな技術的解決策を探求し、評価するために努力しており、より高い安全性、性能、および分散化のレベルを実現するための最良の発展の道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