イーサリアムのロードマップ：マージ後、Rollup+シャーディングがスケーラビリティの鍵
データの可用性の観点から、統合は何の変化ももたらしません。つまり、イーサリアムはスケーリングせず、Layer1の使用体験も変わりません。この時、Rollupとシャーディングが実行とデータの可用性の面で変化をもたらし、イーサリアムのスケーリングが実現しました。著者：Fenbushi Capital 分散型資本
イーサリアムはついにPOWからPOSへのコンセンサスのイテレーションを完了しました。合併はイーサリアムのロードマップの一環に過ぎませんが、その後のイーサリアムのロードマップはどのようになるのでしょうか？まず、イーサリアムのロードマップは3つの段階に分かれています：信号チェーン、合併、そしてシャーディング。
それぞれのタイムラインは次の通りです：
信号チェーン：2020年12月1日
(Rollup: Arbitrumは2021年9月にローンチ、Arbitrumのアップグレード版Novaが最近ローンチされました。Optimisticは2022年3月にローンチされました。ZK-rollupは現在も開発段階にあります。)
合併：2022年9月15日
シャーディング：2023年、シャーディングの提案はDankshardingと呼ばれ、初期段階はProto-Dankshardingです。
コンセンサス、実行、データの可用性について イーサリアムという世界のコンピュータの運用メカニズムを振り返るとき、私たちは3つの用語を理解する必要があります：コンセンサス、実行、そしてデータの可用性。
- コンセンサス：コンセンサスは、ブロックチェーン上に保存されている権威あるデータの真実性を確認します。POSであれPOWであれ、参加者はブロックの真実性に合意します。
- 実行：実行は、マイナー（バリデーター）がNの状態を取得し、メモリプールからトランザクションを取得してこの状態を変更することです。このステップは計算を含みます。
- データの可用性：ブロックチェーンノードにホストされているデータを指し、永久にチェーン上に保持する必要があるデータには相当なブロックスペースが必要です。これにより、ブロックスペースが希少になります（ブロックスペースの最大は1.85MBです）。
イーサリアムのロードマップでは、信号チェーンと合併がコンセンサスにおいて変更を加え、Rollupとシャーディングは実行とデータの可用性の2点においてコスト削減と効率化を図っています。
信号チェーンと合併
信号チェーンはコンセンサス層として存在し（メインネットの実行層と区別されます）、その役割はステーキングネットワークを調整し管理することです。一方、イーサリアムの合併は、イーサリアムのメインネットが信号チェーンの新しいエンジンに接続されるプロセスに似ています。コンセンサスの面でPOWからPOSに移行することで、全体のシステムがよりエネルギー効率的になり、イーサリアムネットワーク全体のバリデーションノードに対する制御が強化されます（罰則メカニズムが存在するため）。将来的には、POWマイナーはBuilderとProposerの2つの役割に分かれます（この分業はPBSとも呼ばれます）。
Builderはブロックをパッケージ化する役割を担い、Proposerはブロックの入札を担当します（ブロックの内容を知らない状態で）。将来的にPBSという新しい分業メカニズムは、全体のPOS経済やMEVに大きな影響を与えるでしょう。具体的な影響については、こちらの記事をご覧ください。
9月15日の合併後、最近外部から注目されているのはShanghai Upgradeです。その中で、イーサリアムのコア開発者が開発する必要がある機能の1つは、ステーキング者が信号チェーンに保存されているイーサリアムを引き出すのを助けることです（この部分の金額は210億ドルです）。2つ目は、EVMのアップグレードです。過去2年間、EVMは何のアップグレードも行っておらず、その一因はこのアップグレードをMergeに組み込むことで開発の難易度が上がるためです。3つ目は、Proto-Dankshardingの開発で、これはDankshardingの初期バージョンです。
Shanghai Upgradeの日付は現在まだ確定しておらず、イーサリアム内部でも今回のShanghai Upgradeで開発する機能について意見が分かれています。上海に含まれる機能の集合が複雑であればあるほど、アップグレードは複雑になり、アップグレードの遅延の可能性が高まります。
Rollupとシャーディング
データの可用性の面では、合併は何の変更ももたらしません。つまり、イーサリアムはスケーリングを行わず、Layer1の使用体験は変わりません。この時、Rollupとシャーディングは実行とデータの可用性の面で変更を加え、イーサリアムのスケーリングを実現しました。実行の面では、Rollupの計算がオフチェーンで処理され、トランザクションデータはメインチェーンに残ります。
しかし、Rollupはデータの可用性を改善していないため、Rollup上のガス料金はメインネットの混雑によって依然として高騰しています。そのため、シャーディングにおけるデータの可用性の向上は、データの細分化によるものです。 新しいシャーディングモデルであるDankshardingは、主にRollupにサービスを提供する基調を築き、Rollup中心の（rollup-centric）ルートを開きました。
Dankshardingは2020年以降に更新されたイーサリアムのシャーディング提案で、以前の状態チャネルやPlasmaなどのスケーリングソリューションを排除しました。Proto-Danksharding（Dankshardingの初期段階）は、Layer1がLayer2に新しいデータタイプを提供し、いわゆるBlobデータを導入しました。Blobデータは、感度が低く、大量の雑多なデータとして理解でき、Calldataのような呼び出し可能なトランザクションデータとは全く異なるデータタイプです。BlobデータはCalldata（呼び出し可能なトランザクションデータ）から分離され、EVMの実行はBlobにアクセスする必要がなく、EVMはBlobへのコミットメントを確認するだけで済みます。
Rollup上で圧縮されたファイルパッケージは、直接解凍して可読モードにするか、オフチェーンにダウンロードすることができ、EVMのアクセスは不要です。そのため、Blobデータの処理コストは呼び出し可能なトランザクションデータであるCalldataよりも安価です。また、コンセンサス層に保存されているBlobデータは1か月後に削除され、ブロックスペースのサイズに対する圧力を軽減します。Proto-Dankshardingはデータタイプを細分化することで、データ処理を精緻化し、システムの作業負荷を大幅に削減しました。
Proto-Dankshardingはガス料金経済モデルの改善も行いました（ここではEIP4484と呼ばれます）；つまり、blobデータとcalldataの処理には異なる料金モデルが適用されます。たとえば、あなたがLayer2で何らかの操作を行っているときに、ちょうど人気のNFTが販売中である場合、あなたが支払う必要のあるガス料金は、その人気のNFTの販売によって影響を受けることはありません。
しかし、Proto-Dankshardingは多くの課題ももたらしました。つまり、ガス料金の計算モデルがより複雑になりました。これにより、Builder（ブロックパッケージャー）が最適な入札者を探す際に問題が発生し、一度に識別することができず、数学的な公式を使って最適な入札者を見つける必要があります。この問題の原因は、CalldataとBlobの両方がガスを徴収する必要があり、EIP1559で規定されたガスリミットに触れることができないためです。これにより、もともと専門的なBuilderに対する要求がさらに高まりました。
Proto-DankshardingはFull Shardingへの重要なステップです。Proto-Dankshardingが実現すれば、クライアントの実行層、Rollup開発者、ユーザーは一度で済みます。なぜなら、将来的なFull Shardingは主にコンセンサス層で発生するからです。Proto-Dankshardingは論理的な観点からFull Shardingの基盤を築いたと言えます。
イーサリアムのロードマップから、いくつかの規則性を見出すことができます：
信号チェーンと合併は、イーサリアムのコンセンサスと実行の調整です。この2つのステップは、信号チェーン（コンセンサス層）とメインチェーン（実行層）のアーキテクチャを分離し、マイナーの作業をPBS方式で再分配します。ブロック生産者は専門化が進み（機械や帯域幅に対して厳しい要求があります）、ブロック提案者はブロック生産者を制約し、バランスを達成します。
合併はイーサリアムのロードマップの序曲に過ぎず、シャーディングとRollupがイーサリアムが世界のコンピュータになるための主章です。シャーディングはRollupにサービスを提供し、Rollupはイーサリアムのより多くの物語を担います。特に、シャーディングのDankshardingはデータの可用性に関して調整を行い、データの仕分け処理やガス料金の段階的処理に関与しています。
CosmosやPolkadotと同様に、イーサリアムもモジュール化の道を歩んでいます。信号チェーンはコンセンサス/信仰の場となり（国庫の役割も担います）、メインチェーンはリアルタイムの掲示板のような役割を果たします（Rollupの検証やブロック処理のリアルタイム更新）、Rollupは上方で常に稼働する機械（すべてのDapp機能を担う）です。
最近のShanghai Upgradeに関しては、合併とシャーディングをつなぐ重要なステップです。しかし、どの機能を開発するかについて、現在イーサリアムのコア開発チームは合意に達していません。Shanghai Upgradeの日付もまだ確定していません。
関連参考
https://ethereum.org/en/upgrades/sharding/
https://decrypt.co/109766/the-ethereum-merge-is-here-what-next
