一文で理解するカンクンアップグレードがイーサリアムのどの性能を改善するのか?
著者:西柚,ChainCatcher
編集:Marco,ChainCatcher
カンクンアップグレード(Dencun)は、2024年度のイーサリアムネットワークで最も注目すべき事柄であり、昨年の上海アップグレード(Shapella)に続く大きな更新で、2月末に完了する予定です。
1月24日のイーサリアムブログの記事によると、カンクンアップグレードは1月17日にイーサリアムGoerliテストネットでアクティブ化され、1月30日と2月7日にそれぞれSepoliaテストネットとHoleskyテストネットのアップグレードが予定されています。
Dencunアップグレードがこれら3つのテストネットで順調に完了すれば、次にイーサリアムメインネットでのアクティブ化が行われる予定で、アクティブ化の時期は2月末です。
イーサリアムのアップグレードには多くの機会が隠されているため、イーサリアムのアップグレードの進行を注視することは暗号コミュニティにとって最重要事項となっています。2022年9月、イーサリアムは合併アップグレードを完了し、PoWからPoSへの移行を果たし、ETHはデフレ資産となりました。昨年5月、イーサリアムは上海アップグレードを通じてユーザーにステーキングの引き出し機能を開放し、アップグレード前の数ヶ月間、イーサリアムのステーキング関連のトラック(Lido、SSV NetworkなどのLSD資産)が全体的に上昇しました。
では、カンクンアップグレードとは一体何でしょうか?このアップグレードはイーサリアムのどの性能を変えるのでしょうか?EIP-4844提案とは何でしょうか?どのプロジェクトやトラックがこのアップグレードから利益を得るのでしょうか?潜在的な取引機会は何でしょうか?
カンクンアップグレードとは?
カンクンアップグレードの正式名称は"Cancun-Deneb"で、CancunとDenebという2つのアップグレードの組み合わせであり、英語の略称は"Dencun"です。中国語の"カンクンアップグレード"は実際には前半部分の"Cancun"を指し、Deneb部分は省略されています。完全な名称は"カンクン-Deneb"アップグレードです。
イーサリアムの各アップグレード名は、イーサリアムネットワークの特定の層に対応しており、カンクン(Cancun)アップグレードはイーサリアムの実行層の性能を改善することを目的としており、Denebアップグレードはコンセンサス層に重点を置いています。
これらの概念をよりよく理解するためには、イーサリアムの現在のアーキテクチャと状態を理解する必要があります。
イーサリアムの合併前、イーサリアムネットワークは主に「実行層とコンセンサス層」の2つの部分で構成されており、両者は独立して動作していました。
実行層は主にスマートコントラクトのロジック実行を処理する部分であり、取引計算が行われる場所です。これは元のイーサリアムメインネットであり、「イーサリアム1.0」とも呼ばれ、イーサリアムネットワークの状態を維持し、イーサリアム仮想マシン(EVM)コードを実行する役割も担っています。
実行層のアップグレードは、以前にDevconが開催された都市にちなんで名付けられています:ベルリン->ロンドン->上海->カンクン->プラハ->大阪->ボゴタ。
コンセンサス層は、すべての取引とスマートコントラクトがステーキングPoSによって検証されることを確保し、すべてのノードとクライアント間でコンセンサスを実現し、状態の一貫性を達成します。これは、以前に実行層と統合された信標チェーン(Beacon)であり、「イーサリアム2.0」とも呼ばれています。
各コンセンサス層のアップグレードには恒星の名前が付けられ、最初の文字の順序で選ばれます:アルタイル->ベラトリックス->カペラ->デネブ->エレクトラ->(F)unknown。
合併後、イーサリアムの実行層とコンセンサス層は並行して動作し、両者はエンジンAPIのインターフェースを介して通信または情報を相互に伝達します。エンジンAPIは、実行クライアントがコンセンサスクライアントにブロック情報を要求することを許可し、またコンセンサスクライアントが実行クライアントに新しいブロックを送信したり、実行の有効性証明(Execution Validity Proof)を要求したりすることを可能にします。
実行層のアップグレードはカンクン(Cancun)と呼ばれ、コンセンサス層のアップグレードはデネブ(Deneb)と呼ばれ、全体のアップグレード名はCancun-Denebです。近づいているカンクンアップグレードとデネブアップグレードは技術的には異なりますが、同時に実施されるため、この組み合わせのアップグレードを指すために合成語"Dencun"が好まれています。
データのオンチェーンコストを大幅に削減
カンクンアップグレードは、上海アップグレードに続くイーサリアムメインチェーンの再度のアップグレードであり、このアップグレードの目的は、過去に批判されていた性能の低さ、高コスト、ネットワークの混雑などの問題を解決し、イーサリアムのスケーリングプロセスを推進することでメインチェーンのTPSを向上させ、ユーザーのガス代を削減し、同時に拡張性と安全性を強化し、ネットワークの性能を向上させることです。
Dencunアップグレードの今回の命名からもわかるように、このアップグレードは主にイーサリアムネットワークの実行層におけるスマートコントラクト、EVM、およびコンセンサス層におけるデータのコンセンサスと状態の整合性などの問題を改善および最適化することを目指しています。このアップグレードにおいて、イーサリアムコミュニティは一連の改善案EIPsを提案し、コミュニティメンバーの議論、テスト、投票を経て実施される技術規範は合計6つです。
その中で、EIP-4844はカンクンアップデートの核心であり、EIP-4844はproto-danksharding提案とも呼ばれ、分割Dankshardingスケーリングソリューションの初期版であり、一時的なスケーリングソリューションでもあります。
オフチェーンデータの一時的な保存とアクセスを実現することで、Layer2データをイーサリアムメインネットに公開する際のガスコストを削減し、特にロールアップソリューションでは、そのデータをメインネットに公開する際のガス費用を現在の千分の一以下に削減することができ、ユーザーのネットワーク利用時のガス費用を削減します。
EIP-4844提案では、Blob取引タイプが導入され、これは新しいデータ形式であり、イーサリアムを拡張するのに役立ち、Layer2から戻ってきたデータを表し、Layer1イーサリアムメインネットで生成されたネイティブデータCalldataと区別されます。Blobが運ぶデータはイーサリアムコンセンサス層によってのみダウンロードおよび保存されますが、実行可能なEVMアクセスはサポートされておらず、このデータは有効期限があり、有効期間は約18日です。
Blobは外部の一時的なストレージであり、Layer2取引データをLayer1に実際に保存するものではなく、定期的に失効します。これにより、データストレージコストが大幅に削減されます。
このプロセスを簡単に言えば、BlobはイーサリアムメインネットがLayer2ネットワークの取引などのデータをオンチェーンにするために構築した独立したチャネルであり、このチャネル内でイーサリアムLayer2データは伝送、保存、検証などのサービスを完了し、ガス費用およびストレージコストはカスタマイズされており、イーサリアムネットワークの活発さとは無関係です。
EIP-4844の主な目標は、新しいBlobデータ形式を使用して取引を運ぶことで、イーサリアムのL2ガス費用を削減し、完全な分割への移行を容易にすることです。なぜなら、すべての将来のアップグレードはコンセンサス層でのみ行われるからです。
製品アーキテクチャのレベルでは、EIP-4844はBlobを運ぶ取引を導入し、イーサリアムがL2のために独自のデータ層を初めて構築し、後続の完全な分割Dankshardingの基礎を築きます。
経済モデルのレベルでは、EIP-4844はBlobに新しい料金市場を導入し、イーサリアムが多次元市場に向かう第一歩となります。
ユーザー体験のレベルでは、ユーザーが最も直感的に感じるのはL2費用の大幅な削減であり、これがL2およびそのアプリケーション層の爆発的な成長の重要な基盤を提供します。
StarkWareの共同創設者Eli Ben-Sassonが言うように、このアップグレードはすべてのL2のデータ可用性コストを削減します。
カンクンアップグレードはイーサリアムネットワークのどの性能を改善するのか?
EIP-4844がRollupデータのオンチェーンコストを削減することに加えて、EVMの効率を向上させるEIP-6780やEIP-5656、ステーキング体験を改善するEIP-7044、コンセンサス層と実行層間の通信を最適化するEIP-4788などの提案もあります。
実行層EVMに関して、EIP-6780とEIP-5656提案は関連コード機能を変更することで、それぞれスマートコントラクトの安全性と処理効率を向上させました。
EIP-6780は、スマートコントラクト内のSELFDESTRUCTオペコード機能を変更し、特定の条件下でのみ実行できるように制限することで、スマートコントラクトコードの安全性を強化しました。
SELFDESTRUCTは自壊コードとも呼ばれ、主な機能はスマートコントラクトを自動的に破壊し、スマートコントラクトが自らをブロックから削除することを許可します。
契約が自壊操作を実行する際、契約アカウントに残っているイーサリアムは指定された目標に送信され、そのストレージとコードの状態も削除されます。これは緊急時に開発者がスマートコントラクトを削除し、契約内の残高を指定されたアドレスに移転するのを助けることができますが、この特性は悪意のある者によって利用される可能性があり、攻撃手段となることもあります。
EIP-6780提案は、スマートコントラクトの脆弱性リスクを低下させるために、破壊的な可能性のあるSELFDESTRUCTオペコード機能を制限することを目的としています。たとえば、開発者がそのオペコードを呼び出す場合にのみ、スマートコントラクトが自壊操作を実行し、アカウントの残りのETHを呼び出し元に送信することができます。
EIP-5656は主にEVMコードの微調整を行い、MCOPYという新しいオペコードを導入し、スマートコントラクト実行中のメモリ内データコピーのプロセスと性能を最適化します。MCOPYはEVMデータ処理プロセスにおける操作指令を簡素化し、データのEVM内での移動効率を向上させ、データ処理操作に関連するガス費用を削減します。
現在のEVMアーキテクチャでは、使用されている既存のオペコードが大量のデータセグメントをコピーするため、操作指令が多すぎて効率が悪く、コストも非常に高くなっています。EIP-5656の下では、MCOPYを使用して256バイトのメモリをコピーするのに必要なガスは27ガスであり、以前の方法では96ガスが必要でした。新しい提案と比較して、ガス費用は4分の1に削減されます。
さらに、より迅速なメモリ操作は契約の実行速度を向上させ、開発者は大規模なデータ構造やメモリ操作を含む複雑な操作を処理する際により有利になります。
EIP-5656とEIP-6780はイーサリアムの全体的な方向性を変更するものではありませんが、EVM関連のオペコードを変更または導入することで、イーサリアム開発者のスマートコントラクトにおける効率を向上させ、脆弱性の発生を減少させます。
イーサリアムのコンセンサス層に関して、コミュニティはEIP-7044とEIP-7045の提案を提出し、検証者とステーキング関連の操作プロセスを改善し、イーサリアムのステーキングをより安全にします。
EIP-7044は、イーサリアムのステーキングの退出メカニズムを簡素化し、Capella(上海)アップグレード以前に署名された自発的退出を永久に有効にすることを目指しています。
現在、イーサリアムのステーキング市場は主に委託ステーキングが中心であり、ユーザーは保有する32ETHまたはその倍数を検証者オペレーターに委託し、彼らがイーサリアム検証者の技術と操作を管理します。ユーザーがイーサリアム検証者から退出する際には、検証者の署名キーを使用して「自発的退出」または「自発的退出操作」申請に署名する必要がありますが、署名された自発的退出は現在、2回のアップグレードにのみ有効であり、Denebアップグレードが発生すると無効になります。これは、イーサリアムカンクンアップグレードがこのルールを変更しない限り、ユーザーが検証者に預けたイーサリアムを退出するには、検証者オペレーターの新しいルールに従う必要があることを意味します。
EIP-7045は、イーサリアムブロック証明スロットの包含範囲を増加させ、ブロック確認時間を短縮し、イーサリアムユーザーの遅延を減少させます。
さらに、イーサリアムの実行層とコンセンサス層の通信を解決するEIP-4788や、データストレージコストを削減することに焦点を当てたEIP-1153もあります。
EIP-4788は、イーサリアムの実行層とコンセンサス層のクロスチェーン情報の相互通信問題を改善するために主に使用され、実行層EVMにコンセンサス層の信標チェーンBeaconブロックのルートを配置し、親ブロックの要約情報などを含め、イーサリアムメインネットEVM層でイーサリアムのコンセンサス状態を伝達することを実現します。これにより、第三者に依存せずに情報やデータを伝達する必要がなくなり、外部オラクルがこれらのデータを提供する必要がなくなり、潜在的な故障や操作を減少させ、イーサリアムネットワークの相互運用性と安定性を改善します。
EIP-4788は本質的にプロトコルレベルのオラクルを導入し、イーサリアムのコンセンサス状態をイーサリアムメインネットに伝達します。イーサリアムメインネットに展開されたスマートコントラクトやプロトコルは、もはやイーサリアムのコンセンサス状態に関する情報を取得するために信頼できるオラクルソリューションを必要としなくなります。
この変化は、Lido、Rocket Poolなどの流動的ステーキングプロトコルやEigenlayerの再ステーキングソリューション、クロスチェーンブリッジに特に有利です。なぜなら、これらはイーサリアムメインネットに展開されたスマートコントラクトがコンセンサス層の検証者の残高や状態などの重要なデータに直接アクセスできるため、再ステーキングにおける信頼仮定を減少させ、その安全性と運用効率を向上させるからです。
EIP-1153提案は、契約実行中のデータストレージコストを削減し、ブロックスペースを最適化することに焦点を当て、取引をよりコスト効率的かつ効率的にします。
今回のカンクンアップグレードは、Layer2ネットワークのデータのオンチェーンコストを削減し、実行層EVMの性能を改善し、イーサリアムのステーキング体験を最適化することに重点を置いています。
カンクンアップグレードのタイミングについて
前期のイーサリアムACDE会議で提供されたロードマップに従い、カンクンアップグレードのテストはGoerli、Holesky、Sepoliaなどのテストネットの順に行われます。
1月24日のイーサリアムブログに掲載されたカンクンアップグレードの進捗によると、カンクンアップグレードは1月17日にイーサリアムGoerliテストネットでアクティブ化されました。1月30日と2月7日にそれぞれSepoliaテストネットとHoleskyテストネットのアップグレードが予定されています。
Dencunアップグレードがこれら3つのテストネットで全て完了した後、次にイーサリアムメインネットでのアクティブ化が行われる予定で、アクティブ化の時期は2月末です。
ただし、1月18日の最新のACDEイーサリアムコア開発者電話会議で、開発者がDencun Layer2アップグレードに対する信頼感について尋ねられた際、ネット上の名前が"Protolambda"のOptimism L2ネットワークの開発者は、Optimismチームの目標は数週間以内にGoerliでテストを開始することだと述べました。OptimismチームはDencunをサポートできるようですが、Blob取引のインフラとツールの準備状況について懸念を示し、さらにLayer1イーサリアムメインネットにも多くのインフラの更新が必要であると述べました。
カンクンアップグレードは開発者やユーザーにどのように影響するのか?
今回のカンクンアップグレードは、実施されるEIP-4844、EIP-1153などの提案を通じて、ネットワークの取引スループット、データストレージ、ブロックスペースを最適化し、イーサリアムの取引コストを削減し、処理速度を向上させ、開発者とユーザーにシームレスな体験を提供し、イーサリアムチェーン上のエコシステムアプリケーションに新たなマイルストーンを開くことになります。
さらに、導入されたBlobの概念は、イーサリアムのDanksharding分割計画の進行を促進し、Proto-dankshardingを通じて、イーサリアムのスループットが100倍以上増加し、Layer2取引コストが0.001ドル未満になると予想されています。また、Rollup系Layer2ネットワークのガス費用を千分の一に削減することになります。
では、カンクンアップグレードは開発者、ユーザー、そしてより広範なイーサリアムエコシステムにどのように影響するのでしょうか?
ユーザーにとって、カンクンアップグレードはBlobを導入することでオフチェーンデータを保存および取得し、Layer2ネットワークのデータのオンチェーンコストを削減します。ユーザーはLayer2ネットワークの低ガス費用取引やより多くのオンチェーンユースケースを享受できるようになります。低ガス費用と高スループットは、特に高頻度取引のニーズがあるユースケース(ゲーム、デリバティブ製品など)を生み出すでしょう。
また、コミュニティの現在の計画に従い、イーサリアムはすぐにDankshardingの分割ソリューションを試みる予定です。このソリューションが順調に進めば、Layer2などのロールアップ技術と組み合わせて、イーサリアムのTPSは大幅に向上し、新たな物語が展開されるでしょう。
開発者にとって、EIP-4844は開発者がより柔軟で革新的、かつ多様にイーサリアムアプリケーションを開発できるようにします。
開発者はproto-dankshardingを利用してオンチェーンデータを保存および取得し、より多くのLayer2ソリューションやアプリケーションシナリオをサポートできるようになります。開発者は将来の完全なdankshardingに備え、より多くのフラグメントリソースや機能を活用できるようになります。
EIP-6780やEIP-5656などの提案の改善は、開発者にとってより効率的でコストの低いスマートコントラクトの展開および開発プラットフォームを提供し、基盤の性能改善ではなく、製品により多くの時間を集中できるようにします。
Rollup系ネットワーク性能の最適化により、開発者は高頻度で複雑な取引のシナリオを処理できるようになり、スマートコントラクトやDeFiアプリケーションにより複雑な機能を統合することが現実のものとなります。
イーサリアムエコシステムにとって、まずカンクンアップグレードはイーサリアムLayer2ネットワークの性能を最適化し、チェーン上のアプリケーションの繁栄を促進し、エコシステムの爆発を引き起こします。また、データストレージとデータ可用性の最適化はDAや分散ストレージなどのアプリケーションの発展を促進し、ステーキング体験の改善はLSDおよびLSDfiアプリケーションの発展に寄与します。
次に、ChainCatcherは「カンクンアップグレードの恩恵を受けるプロジェクトは何か?」を取り上げ、その内容にはRollup系Layer2ネットワーク、Layer2ネットワークを構築するためのRaasサービスプロバイダー、データ可用性を解決するDA層、LSDおよび再ステーキングトラックなどのプロジェクトが含まれます。