EIP-4844：カンクンアップグレードの核心

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原文来源： Ebunker 中文

イーサリアムの大規模採用の最大の障害の一つは、ユーザーが取引やインタラクションを行うために高額なガス料金を支払わなければならないことです。オンチェーンの活動が増加すると、ガス料金も著しく上昇し、ユーザーのハードルが高くなります。

イーサリアムのL1 + L2の性能を向上させ、ガス料金の問題を解決するために、イーサリアム財団はEIP-4844を提案し、ガス料金を削減しスループットを増加させる中期的な移行ソリューションとして位置づけています。本稿では、EIP-4844の詳細と、それがイーサリアムのロードマップの実施にとってなぜ重要であるかを説明します。

EIP-4844の概要

イーサリアムEIP-4844はカンクンアップグレードの核心であり、イーサリアムの取引手数料を削減するために新しい取引タイプ（blobを持つ取引）を導入します。blobを持つ取引は通常のイーサリアム取引と同様ですが、blobと呼ばれる追加のデータがあります。現在のcalldataが取引データを不変に保存し、メモリが読み取り専用であるのに対し、blobははるかに大きなストレージを持ち、より安価です。

上の図のblockspaceとblob spaceの違いから見ると、blobはイーサリアム仮想マシン（EVM）からは見えないブロックとは異なり、blobは短期間のみ利用可能で、EVMには見えません。さらに、blobはイーサリアムのコンセンサス層に位置し、計算を重視する実行層にはありません。最も重要なのは、blob spaceはblockspaceよりもはるかに安価です。

EIP-4844はProto-Dankshardingとも呼ばれ、新しい取引形式と検証ルールと同様のDankshardingのフレームワークとロジックを実現します。

EIP-4844の発展タイムライン

過去3年間、イーサリアムはPoWからPoSコンセンサスへの移行を含む一連のアップグレードを経験し、ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させました。

以下はイーサリアムの重要な更新のタイムラインと概要です：

2020年12月1日、PoS駆動のビーコンサインが立ち上がり、イーサリアムユーザーはETHを別のビーコンサインにステーキングして取引を検証できるようになりました。

2022年9月、ビーコンサインとイーサリアムメインネットが統合され、ネットワークの実行層とコンセンサス層が一体化しました。

2023年4月13日、上海アップグレード（EIP-4895）が立ち上がり、イーサリアムのバリデーターにETHのステーキング引き出し機能が開放されました。

これらのアップグレードはイーサリアムのスケーラビリティを向上させるために必要ですが、ブロックチェーンの取引速度やガス価格を直接改善するものではありません。将来のシャーディングやDankshardingなどのアップグレードが、イーサリアムを実際にスケーラブルにするでしょう。

シャーディングとは？

シャーディングとは、ブロックチェーンネットワークを「シャードチェーン」と呼ばれる小さな単位に分割することを指します。各シャードチェーンは取引を並行して処理でき、取引スループットを最大化し、ネットワークの混雑を減少させ、ガス料金を低下させます。言い換えれば、シャーディングはデータベースを特定のデータセグメントを管理する小さなデータベースに分割することで、これらのデータベースの効率と性能を向上させる手法です。

シャーディング技術は非常に難易度が高いため、イーサリアムは中間的なアプローチを採用し、まずProto-Dankshardingを実現し、最終的により実現しやすいDankshardingに移行することを決定しました。

Dankshardingとは？

Dankshardingは、blobと呼ばれる大容量データに依存してイーサリアムブロックチェーンを拡張する新しいシャーディングアーキテクチャです。ロールアップ中心の二層プロトコルは、追加のblobデータスペースを使用してネットワークの混雑を緩和し、取引手数料を削減します。

現在、イーサリアムの基盤層のTPSは約15であり、二層ロールアップのTPSは約100です。粗い推定によれば、Dankshardingはイーサリアム（L1 + L2を一体として考える）のTPSを100000に引き上げると予想されています。

Dankshardingのもう一つの革新は、手数料市場の統合です。これは、各シャードに独自の提案者がいるのではなく、1人の提案者がすべてのシャードの取引を選択するというものです。この統合手数料市場を円滑に運営し、最大抽出可能価値（MEV）の問題を軽減するために、提案者とビルダーを分離する方法（提案者は次のブロックにどの取引を含めるかを選択するイーサリアムプロトコルのバリデーター）も実施されます。

しかし、イーサリアム上で完全なDankshardingを実装することは一朝一夕にはいかず、EIP-4844（Proto-Danksharding）などのいくつかのアップグレードを段階的に実施する必要があります。

Proto-Dankshardingとは？

Proto-Dankshardingは、イーサリアムの研究者であるProto LambdaとDankrad Feistの名前にちなんで名付けられ、イーサリアムのTPSを約1000に増加させるもので、完全なDankshardingを実現する前に必要なステップです。最も重要なのは、blobデータを受け入れる新しい取引タイプを導入することで、これが完全なDankshardingを可能にする重要な要素です。

Vitalik Buterinは、Proto-DankshardingがDankshardingの大部分のロジックとフレームワークを実行するが、実際のシャーディングは実現していないと考えています。言い換えれば、Proto-DankshardingはDankshardingのプロトタイプであり、将来的に他のシャーディングアップグレードを実現するためのフレームワークを提供します。

EIP-4844はどのようにガス料金を削減するのか？

EIP-4844（Proto-Danksharding）の主な目的は、blobを持つ取引を使用してイーサリアムのガス料金を削減することです。blobデータはより安価で、イーサリアム仮想マシン（EVM）からはアクセスできず、blobへのコミットメントのみが表示されます。さらに、Proto-Dankshardingではデータ帯域幅が各スロット1MBに固定されています。

単純にCallDataを安くすることは平均的な状況や最悪の状況に不一致を引き起こす可能性があるため、イーサリアムの開発者は新しいタイプのblobを持つ取引（L2ロールアップからの取引に焦点を当てる）を構築することでガス料金を削減しようとしています。

イーサリアムの平均ブロックサイズは約90KBですが、理論的には最大ブロックサイズは約1.8MBです。これは、イーサリアムのブロックがネットワーク活動が活発な期間中により多くの取引を収容できることを意味しますが、非常に高いガス料金が必要です。もしcalldataが10倍安くなれば、取引量は10倍増加し、極端な場合にはブロックサイズが10倍（18MB）に増加します。明らかに、イーサリアムはそのネットワーク内でそのような巨大なブロックを収容することはできません。

解決策

Proto-Dankshardingは、多次元のEIP-1559手数料市場を通じてガス価格危機を解決します。

Proto-Dankshardingが提案される前に、EIP-4488は高額なガス料金の問題を解決しようとしました。

EIP-4488には2つのルールがあります：calldataのガス料金が1バイトあたり16ガス単位から3ガス単位に削減されること；各ブロックの1MBの制限に加えて、各取引の300バイト、最大値は約1.4MBです。

ブロックサイズの上限は、平均ブロック負荷の急増が極端な状況の負荷の急増を引き起こさないことを保証する最も簡単な方法です。さらに、最も極端な状況のブロックサイズ（1.4MB）は、常に現在の最大ブロック容量（1.8MB）を下回ります。

EIP-4488がガス問題の解決策を提案したにもかかわらず、なぜイーサリアムコミュニティは最終的にEIP-4844を選択してガス料金を削減したのでしょうか？それは、EIP-4488が現在の変動を最大限に減少させ（安定性を維持）、将来的にはさらに多くの変更が必要だからです。それに対して、Proto-Dankshardingの目的は、イーサリアムネットワークが将来的にDankshardingにアップグレードするのを助けるために、より多くのフレームワークの変更を行うことです。

Proto-Dankshardingは、L2ロールアップからのデータを大容量のblobに保存するための独自の取引タイプを作成し、各ブロックに存在するblobの数には上限があるため、L2の手数料が大幅に削減されます。blobは実行層ではなくコンセンサス層に保存されるため、イーサリアム仮想マシン（EVM）からはアクセスできません。

Proto-Dankshardingの後でも、シャーディングは依然として複雑なタスクですが、その複雑さはコンセンサス層に限定されます。したがって、実行層のクライアントチームやロールアップ開発者は、Proto-Dankshardingから完全なシャーディングに移行するために追加の作業を行う必要はありません。

EIP-4844はまた、blobデータをcalldataから分離し、短期間でblobデータを保存しやすくします。

EIP-4844のデータストレージオプション

各スロット（12秒）あたり約1MBのProto-Dankshardingは、年間で2.5TBのデータを生成します。コンセンサス層は、歴史的保存期限（EIP-4444）を通じてデータストレージの課題に対処し、一定の期間後にblobデータを自動的に削除するロジックを実現します。

古いblobデータにアクセスする方法については、歴史データを分散型プロトコル上に保存するためのさまざまな方法があります。たとえば、ロールアップ、Bittorrent、イーサリアムポータルネットワーク、ブロックエクスプローラー、APIプロバイダー、第三者インデックスプロトコル（The Graph）など、特定のアプリケーションのプロトコルは完全な履歴を保存できます。

EIP-4844の前後にどのようなアップグレードがあったか？

イーサリアムの開発者は、EIP-4844の前にガス料金を削減するためのいくつかのアップグレードを提案しました。たとえば、EIP-3651は、ブロックビルダーがイーサリアムブロックビルドソフトウェアCoinbaseと相互作用する際のガス料金を削減し、EIP-3855はPush0を通じて開発者のガス料金を削減し、EIP-3860は特定のユースケースのガス料金を削減しました。

EIP-4844は完全なシャーディングへの一歩であり、イーサリアムネットワークを拡張し、ガス料金を削減します。開発者は、EIP-4844の後に「Verge」を計画しており、そこではスケーラビリティを実現するためにVerkleツリーが導入されます。

EIP-4844の影響

EIP-4844の主な目標は、新しいタイプのblobを持つ取引を使用してイーサリアムのL2ガス料金を10～100倍削減し、完全なシャーディングへの移行を容易にすることです。すべての将来のアップグレードはコンセンサス層で行われます。

アーキテクチャの観点から、EIP-4844はblobを持つ取引を導入し、イーサリアムがL2のためにデータ層を独自に構築するのは初めてであり、後の完全なDankshardingの基盤を築きます。

経済モデルの観点から、EIP-4844はblobに新しい手数料市場を導入し、これもイーサリアムが多次元市場に向かう第一歩となります。

ユーザー体験の観点から、ユーザーが最も直感的に感じるのはL2手数料の大幅な削減であり、この基盤となる重要な改善はL2およびそのアプリケーション層の爆発的な成長に重要な基盤を提供します。

まとめ

EIP-4844はイーサリアムネットワークをよりスケーラブルにする主要なアップグレードであり、将来の完全なシャーディングに必要な更新を減少させます。Proto-Dankshardingはblobデータグループのスペースを増加させ、より多くのデータ処理を可能にし、ネットワークの混雑を減少させ、ガス料金を削減します。

高度に複雑なプロトコルのアップグレードとして、EIP-4844はイーサリアムのロードマップの重要な部分であり、提案者とビルダーの分離やEIP-1559のblob手数料調整など、他のシステムアップグレードとも関連しています。

blobを持つ取引を導入するだけでなく、EIP-4844は実行層のロジック、検証ルール、多次元ガス料金市場、将来の完全なシャーディングに必要な他のシステムの変更を実施します。

注目すべきは、EIP-4844が完全なDankshardingのロジックの大部分を実現する一方で、実際のシャーディングは実現しないということです。イーサリアムを大規模採用に必要なコストとスループットのレベルに近づけるだけでなく、EIP-4844はスケーラビリティを向上させ、コストを削減します。

EIP-4844の具体的な実施日はまだ決まっていませんが、今年後半に実施されると予想されています。EIP-4844が実施されると、ユーザーはイーサリアム、特にL2の明らかな改善を目にすることになるでしょう。主により速い取引と低い手数料の体験です。EIP-4844の成功した実施は、イーサリアムが暗号通貨分野でより競争力を持つことを可能にします。