Vitalikの新しい記事：イーサリアムネットワークの許可不要性と分散化の未来を改善する
私たちは、イーサリアムを独自のものにしている特性を深く尊重し、イーサリアムの拡張に伴い、これらの特性を維持し改善するために努力し続けるべきです。編訳：邓通、金色财经
特に Dankrad Feist、Caspar Schwarz-Schilling、Francesco の迅速なフィードバックとレビューに感謝します。
私はこの記事を書くためにここに座っており、ケニアでのイーサリアム開発者の相互運用性の最終日を迎えています。私たちは、今後の重要なイーサリアム改善の技術的詳細を実装し解決する上で大きな進展を遂げました。特に、PeerDAS、Verkle ツリーの移行、EIP 4444 の文脈における歴史の保存に関する分散型アプローチが注目されています。私自身の視点から見ると、イーサリアムの進展のスピードと、ノードオペレーターや（L1 および L2）ユーザーの体験を大幅に改善する重要な機能を提供する能力は、ますます強化されています。
イーサリアムクライアントチームは、Pectra 開発ネットワークの提供に向けて協力しています。
技術能力の向上を考慮すると、提起すべき重要な問題は次のとおりです：私たちは正しい目標に向かって進んでいるのでしょうか？長期的な Geth コア開発者である Peter Szilagyi が最近発表した一連の不満のツイートは、私たちにこの問題を考えさせるきっかけとなりました。
これらの懸念はすべて理にかなっています。これはイーサリアムコミュニティの多くの人々が表明している懸念です。私自身もこれらの問題について何度も心配してきました。しかし、私はまた、状況が Peter のツイートが示唆するほど絶望的ではないとも考えています。むしろ、多くの問題は進行中のプロトコル機能によって解決されており、他の多くの問題は現在のロードマップに対して非常に現実的な調整を行うことで解決可能です。
これが実際に何を意味するのかを理解するために、Peter が提供した3つの例を一つずつ振り返ってみましょう。これらの問題は多くのコミュニティメンバーが広く関心を持っている問題であり、これらの問題を解決することは非常に重要です。
MEV とビルダー依存性
かつて、イーサリアムのブロックはマイナーによって作成され、彼らは比較的単純なアルゴリズムを使用してブロックを生成していました。ユーザーは取引を公共の p2p ネットワークに送信し、通常「mempool」（または「txpool」）と呼ばれます。マイナーはメモリプールを監視し、有効な取引を受け入れ、手数料を支払います。それらには実行可能な取引が含まれ、スペースが不足している場合は手数料が最も高いものから優先順位が付けられます。
これは非常にシンプルなシステムであり、分散化に優しいものです：マイナーとしては、デフォルトのソフトウェアを実行するだけで、専門的なマイニングファームから得られるのと同じレベルの手数料収入を得ることができます。しかし、2020 年頃から、人々は「マイナーが抽出可能な価値（MEV）」と呼ばれるものを利用し始めました：これは、さまざまな DeFi プロトコル内で発生する活動を理解する複雑な戦略を実行することでのみ得られる収入です。
例えば、Uniswap のような分散型取引所を考えてみましょう。時間 T に、中央集権型取引所と Uniswap の USD/ETH 為替レートが 3000 ドルだとします。T+11 の時点で、中央集権型取引所の USD/ETH 為替レートは 3005 ドルに上昇しました。しかし、イーサリアムにはまだ次のブロックがありません。T+12 の時点で、確かにそうです。ブロックを作成した人は、最初の取引として一連の Uniswap 購入を行い、3000 ドルから 3004 ドルの価格で Uniswap 上のすべての ETH を購入することができます。これは追加の収入であり、MEV と呼ばれます。DEX 以外のアプリケーションにも同様の問題があります。2019 年に発表された Flash Boys 2.0 論文がこれを詳しく説明しています。
Flash Boys 2.0 論文の図は、上記のさまざまな方法で得られる収入の額を示しています
問題は、これがなぜマイニング（または 2022 年以降のブロック提案）が「公平」であることができる理由を破壊するかということです：今や、より良い能力を持つ大規模な参加者がこのような抽出アルゴリズムを最適化することで、各ブロックでより良いリターンを得ることができます。
それ以来、2つの戦略の間で議論が続いており、私はこれを MEV 最小化と MEV 隔離と呼びます。MEV 最小化には2つの形態があります：(i) Uniswap の無 MEV 代替品（例えば Cowswap）の積極的な開発、及び (ii) ブロック生産者が利用できる情報を減少させることによって、彼らが得られる収入を減少させるための技術の構築、例えば暗号化メモリプールです。特に、暗号化されたメモリプールは、ユーザーの取引の前後に取引を挿入して経済的に利用する「サンドイッチ攻撃」のような戦略を防ぐことができます。
MEV 隔離の仕組みは、MEV を受け入れつつ、質権の中央集権化に対する影響を制限するために市場を2つの参加者に分けることを試みます：検証者はブロックを証明し提案する責任を負いますが、ブロックの内容を選択するタスクはオークションプロトコルを通じて行われます。個々の質権者は、DeFi アービトラージを最適化することを心配する必要がなくなります；彼らは単にオークションプロトコルに参加し、最高入札を受け入れます。これを提案者/ビルダー分離（PBS）と呼びます。このアプローチは他の業界で前例があります：レストランが非常に分散している主な理由の一つは、さまざまな業務を行うためにかなり集中したサプライヤーに依存していることです。これまでのところ、PBS は小規模な検証者と大規模な検証者が公平な競争環境にいることを確保する上でかなり成功しています。少なくとも MEV に関してはそうです。しかし、これには別の問題が伴います：どの取引を含めるかを選択するタスクがより集中化されるようになります。**
私の見解は、MEV 最小化は良いことであり、私たちはそれを追求すべきだということです（私は個人的に Cowswap をよく使用しています！）------ 暗号化メモリプールには多くの課題がありますが、MEV 最小化だけでは不十分かもしれません；MEV はゼロにはならず、ゼロに近づくこともありません。したがって、私たちは何らかの MEV 隔離も必要です。これにより、興味深い課題が生まれます：「MEV 隔離ボックス」をできるだけ小さくするにはどうすればよいでしょうか？ビルダーにできるだけ少ない権限を与えつつ、彼らがアービトラージの最適化や他の形式の MEV 収集の役割を吸収できるようにするにはどうすればよいでしょうか？
ビルダーが取引を完全にブロックから除外する権限を持っている場合、攻撃が発生する可能性が高くなります。あなたが DeFi プロトコルで価格が急落する資産によって担保された担保債務ポジション (CDP) を持っていると仮定しましょう。あなたは担保を増やしたり、CDP から退出したりしたいと思っています。悪意のあるビルダーは、あなたの取引を含めることを拒否するために共謀し、価格があなたの CDP を強制清算するのに十分なほど下落するまで取引を遅らせる可能性があります。このような場合、あなたは巨額の罰金を支払わなければならず、ビルダーはその大部分を得ることになります。それでは、ビルダーが取引を除外し、このような攻撃を完了するのをどのように防ぐことができるでしょうか？
これが含まれるリストの出番です。
含まれるリストは、ブロック提案者（つまりステークホルダー）がブロックに含める必要のある取引を選択できるようにします。ビルダーは取引を再配置したり、自分の取引を挿入したりすることができますが、提案者の取引を含める必要があります。最終的に、次のブロックを制約するために含まれるリストが修正され、現在のブロックではなくなります。どちらの場合でも、ビルダーが取引を完全にブロックから排除する能力を奪います。
MEV は複雑な問題です；上記の説明でも多くの重要なニュアンスが欠落しています。言われているように、「あなたは MEV を探しているわけではないかもしれませんが、MEV はあなたを探しています」。イーサリアムの研究者たちは、ビルダーが引き起こす可能性のある危害をできるだけ減らすことを目指して「最小化隔離箱」の目標に非常に一貫して取り組んでいます（例えば、特定のアプリケーションを攻撃する手段として取引を除外または遅延させること）。
とはいえ、私たちはさらに進むことができると確信しています。歴史的に、含まれるリストは通常「特別な機能」と見なされてきました：通常、あなたはそれらを考慮しませんが、悪意のあるビルダーが狂ったことをし始めた場合に備えて「第二の」小道を提供します。この態度は現在の設計決定に反映されています：現在の EIP では、含まれるリストのガス制限は約 210 万です。しかし、私たちは含まれるリストの見方に哲学的な転換を行うことができます：含まれるリストをブロックと見なし、ビルダーの役割を MEV を収集するためにいくつかの取引を追加する補助機能と見なすのです。ビルダーが 210 万のガス制限を持っているとしたらどうでしょうか？
私はこの方向性の考え ------ 隔離箱をできるだけ小さくすることを真剣に推進すること ------ が非常に興味深いと考えており、この方向に進むことに賛成です。これは「2021 年代の哲学」の転換です：2021 年代の哲学では、私たちは「ビルダーがいるので、彼らの機能をオーバーロードして、より複雑な方法でユーザーにサービスを提供できる」という考えに熱心でした。ERC-4337 の手数料市場をサポートすることによって。この新しい理念では、ERC-4337 の取引検証部分はプロトコルに組み込まれる必要があります。幸運なことに、ERC-4337 チームはこの方向にますます熱心になっています。
まとめ：MEV の考え方は、ブロック生産者にユーザー取引を確実に含める権限を直接与える方向に戻ってきました。アカウント抽象化提案は、中央集権的なリレーやバンドラーへの依存を排除する方向に戻ってきました。しかし、私たちが進んでいないという良い議論があります。私は、この方向に向かって開発プロセスをさらに進める圧力が非常に歓迎されると考えています。
流動性質権
今日、個々の質権者がすべてのイーサリアム質権に占める割合は比較的小さく、ほとんどの質権はさまざまなプロバイダーによって行われています ------ 一部は中央集権的なオペレーターであり、他は Lido や RocketPool のような DAO です。
私は自分自身で調査を行いました ------ 様々な世論調査、調査、対面での対話を通じて、「なぜあなたは ------ 特にあなたは ------ 今日、個別に質権を行わないのですか？」という質問を提起しました。私にとって、これまでのところ、強力な個別質権エコシステムは、私がイーサリアムの質権に望む結果であり、イーサリアムの最良の点の一つは、私たちが実際に委託に屈するのではなく、強力な個別質権エコシステムをサポートしようとしていることです。しかし、私たちはこの結果からまだ遠く離れています。私の世論調査や調査にはいくつかの一貫した傾向があります：
個別に質権を行わない人の圧倒的多数は、その主な理由を最低 32 ETH に帰しています。
他の理由を挙げた人の中で、最も多かったのは、検証者ノードを運営・維持する技術的な課題です。
ETH の即時利用可能性の喪失、「ホット」プライベートキーのセキュリティリスク、DeFi プロトコルに同時に参加する能力の喪失は、重大ではあるが小さな問題です。
Farcaster の世論調査は、人々が個別に質権を行わない主な理由を示しています。
質権研究は、2つの重要な問題を解決する必要があります：
これらの懸念をどのように解決するか？
ほとんどの問題には有効な解決策がありますが、もし大多数の人々が依然として個別に質権を行いたくない場合、私たちはどのようにして攻撃に対抗するためにプロトコルの安定性と堅牢性を維持するのでしょうか？
現在進行中の多くの研究と開発プロジェクトは、まさにこれらの問題を解決することを目的としています：
Verkle ツリーと EIP-4444 を組み合わせることで、質権ノードは非常に低いハードディスク要件で運営できるようになります。また、質権ノードはほぼ即座に同期できるため、設定プロセスやある実装から別の実装への切り替えなどが大幅に簡素化されます。さらに、各状態へのアクセスを提供するために必要なデータ帯域幅を減少させることで、イーサリアムの軽量クライアントをより実行可能にします。
これらの提案のような研究は、より大きな検証者セットを可能にし（より小さな質権の最小値を実現）、同時にコンセンサスノードのオーバーヘッドを削減する方法です。これらのアイデアは、単一スロットの最終性の一部として実現できます。このようにすることで、軽量クライアントは、同期委員会に依存するのではなく、全セットの署名を検証できるため、より安全になります。
歴史が増え続ける中、進行中のイーサリアムクライアントの最適化は、検証者ノードの運営コストと難易度を継続的に低下させています。
罰則上限に関する研究は、プライベートキーのリスクに対する懸念を軽減し、質権者が希望する場合、同時に彼らの ETH を DeFi プロトコルに質権することを可能にします。
0x01 引き出し証明書は、質権者が ETH アドレスを引き出しアドレスとして設定できるようにします。これにより、分散型質権プールがより実行可能になり、中央集権型質権プールに対して優位性を持つことができます。
しかし、私たちはまだもっと多くのことを行うことができます。理論的には、検証者がより迅速に撤回できるようにすることが可能です：検証者セットが各最終化時（つまり各期間ごとに）数パーセントの変化を経験しても、Casper FFG は安全です。したがって、私たちが努力すれば、サイクルを大幅に短縮できる可能性があります。最小預金規模を大幅に削減したい場合、他の方向でトレードオフを行うという難しい決定を下すことができます。例えば、最終化時間を4倍に増やすと、最小預金規模は4倍に減少します。単一スロットの最終性は、後に「各質権者が各時代に参加する」モデルを完全に超えることでこの問題を解決します。
この問題のもう一つの重要な部分は、質権の経済学です。重要な問題は次のとおりです：私たちは質権を比較的小規模な活動にしたいのか、それともほとんどすべての人が自分の ETH を質権することを望んでいるのか？もしすべての人が質権を行うなら、私たちは各人にどのような責任を負わせたいのでしょうか？もし人々が単に怠惰から責任を委任するなら、最終的には中央集権化につながる可能性があります。ここには重要で深い哲学的問題があります。誤った答えは、イーサリアムを中央集権化の道に導き、「追加のステップを通じて従来の金融システムを再構築する」ことにつながる可能性があります；正しい答えは、広範で多様な独立した質権者と高度に分散化された質権プールを持つ成功したエコシステムの輝かしい典範を生み出すことができます。これらの問題は、イーサリアムのコア経済と価値観に関わるものであり、したがって私たちはより多様な参加を必要としています。
ノードハードウェア要件
イーサリアムの分散化に関する多くの重要な問題は、最終的にはブロックチェーンの10年間を定義する問題に帰着します：私たちはノードをどのように便利に運営したいのか、そしてそれをどのように実現するのか？
今日、ノードを運営することは困難です。ほとんどの人はそうしていません。私がこの記事を書くために使用しているノートパソコンには、2.1 TB を占める reth ノードがあります - これはすでに勇敢なソフトウェアエンジニアリングと最適化の結果です。私はそのノードを保存するために、ノートパソコンに 4 TB のハードディスクを追加購入する必要があります。私たちは皆、ノードの運営がより簡単になることを望んでいます。私の理想的な世界では、人々はスマートフォンでノードを運営できるようになります。
上記のように、EIP-4444 と Verkle ツリーは、この理想に近づくための2つの重要な技術です。両方が実現すれば、ノードのハードウェア要件は最終的に100GB未満に減少する可能性があり、もし歴史的保存の責任を完全に排除できれば（おそらく非質権ノードにのみ適用される）、ゼロに近づくかもしれません。タイプ1 ZK-EVM は、EVM 計算を自分で実行する必要を排除します。なぜなら、実行が正しいかどうかを検証する証拠を単に確認できるからです。私の理想的な世界では、これらすべての技術が組み合わさり、イーサリアムブラウザ拡張ウォレット（例えば Metamask、Rabby）にも、これらの証明を検証し、データの可用性サンプリングを行い、チェーンが正しいことを確認するための内蔵ノードが搭載されます。
上記のビジョンは一般に「The Verge」と呼ばれています。
これは広く知られ、理解されています。イーサリアムノードの規模について懸念を抱いている人々でさえもそうです。しかし、重要な懸念があります：もし私たちが状態の維持と証明の提供の責任を取り除いた場合、これは中央集権的なベクトルではないでしょうか？彼らが無効なデータを提供することで不正を行うことができなくても、彼らに過度に依存することはイーサリアムの原則に反するのではないでしょうか？
この懸念の最近のバージョンは、多くの人々が EIP-4444 に対して抱く不安です：通常のイーサリアムノードがもはや古い歴史を保存する必要がない場合、誰がそれを必要とするのでしょうか？一般的な答えは次のとおりです：確かに、十分な数の大規模な参加者（例えばブロックエクスプローラー、取引所、Layer 2）がこれらのデータを保持する動機を持っており、Wayback Machine が保存する 100 PB と比較して、イーサリアムチェーンは小さいです。したがって、実際に歴史が失われるという考えは荒唐無稽です。
しかし、この議論は少数の大規模な参加者に依存しています。私の信頼モデルの分類では、これは N の中の 1 の仮定ですが、N は非常に小さいです。これには尾部リスクがあります。私たちができることの一つは、古い歴史をピアツーピアネットワークに保存することです。そのネットワークでは、各ノードがデータの一部のみを保存します。このようなネットワークは、堅牢性を確保するために十分な複製を行います：各データには数千のコピーがあり、将来的にはエラー訂正コードを使用して（実際には、歴史を EIP-4844 スタイルの blob に入れることで、すでにエラー訂正コードが組み込まれています）さらなる安定性を高めることができます。
Blob 内および Blob 間にエラー訂正コードがあります。イーサリアムのすべての歴史に超安定性のストレージを提供する最も簡単な方法は、信号と実行ブロックを blob に入れることです。画像出典：codex.storage
長い間、この作業は二次的な地位にありました。ポータルネットワークは確かに存在しますが、実際にはその重要性に見合った関心を得ていません。幸運なことに、今、人々は分散型ストレージと歴史的可用性の最小化ポータルバージョンに焦点を当てたリソースをより多く投入することに強い関心を持っています。私たちはこれを基にして、EIP-4444 の実装をできるだけ早く進め、強力な分散型ピアツーピアネットワークを組み合わせて古い歴史を保存および取得するために努力すべきです。
状態と ZK-EVM に関しては、この分散型アプローチはさらに困難です。効率的なブロックを構築するには、完全な状態を持っている必要があります。この場合、私は個人的に実用的なアプローチを取る傾向があります：私たちは「すべてのことを行うノード」に必要なハードウェア要件のある程度を定義し、維持することを目指します。これは、単純な検証ノードの（理想的には継続的に低下する）コストチェーンを上回りますが、愛好者が負担できるほどには十分に低いです。私たちは N の中の 1 の仮定に依存し、N がかなり大きいことを確保します。
ZK-EVM の証明は最も厄介な部分かもしれません。リアルタイムの ZK-EVM 証明器は、アーカイブノードよりも強力なハードウェアを必要とする可能性があります。Binius のような進歩や多次元ガスの最悪のケースの境界があってもです。私たちは、各ノードが証明の責任を負う分散型証明ネットワークに取り組むことができます。例えば、ブロック実行の 1% を担当し、その後、ブロック生産者は最後に 100 の証明を集約するだけで済みます。証明集約ツリーはさらに役立つことができます。しかし、これがうまく機能しない場合、別の妥協案は、証明のハードウェア要件を高くすることを許可することですが、「すべてのことを行うノード」がイーサリアムブロックを直接検証できるようにすることです（証明なしで）、ネットワークに迅速かつ効果的に参加できるようにします。
まとめ
私は、何らかの市場メカニズムまたはゼロ知識証明システムが中央集権的な参加者に誠実に行動させるために存在する限り、2021 年代のイーサリアムの考え方は、確かに責任を少数の大規模な参加者に移すことに慣れてきたと考えています。このようなシステムは一般的にはうまく機能しますが、最悪のシナリオでは壊滅的な失敗が発生します。
同時に、現在のイーサリアムプロトコル提案は、このモデルから大きく逸脱しており、真に分散型ネットワークのニーズをより真剣に考慮しています。無状態ノード、MEV 緩和、単一スロット最終性、そして類似の概念に関するアイデアは、この方向にさらに進んでいます。1年前、人々はリレーを半中央集権的なノードとしてデータ可用性サンプリングを行うという考えを真剣に検討していました。今年、私たちはもはやそのようなことをする必要がなく、PeerDAS は驚くべき強力な進展を遂げました。
しかし、私が上で述べた3つの中心的な問題や他の多くの重要な問題に関して、私たちはこの方向にさらに進むために多くのことを行うことができます。Helios は、イーサリアムに「真の軽量クライアント」を提供するために大きな進展を遂げました。今、私たちはそれをイーサリアムウォレットにデフォルトで含め、RPC プロバイダーが証明とその結果を提供できるようにして、検証を行い、軽量クライアント技術を第2層プロトコルに拡張する必要があります。イーサリアムが Rollup を中心としたロードマップで拡張する場合、第2層は第1層と同じセキュリティと分散化の保証を得る必要があります。Rollup を中心とした世界では、私たちがより真剣に取り組むべき多くの他のことがあります；分散型で効率的なクロス L2 ブリッジはその多くの例の一つです。多くの dapp は、イーサリアムのネイティブログスキャンが遅すぎるため、中央集権的なプロトコルを通じてログを取得しています。私たちは、専用の分散型サブプロトコルを通じてこれを改善できます；これは私がどのようにそれを行うかについての提案です。
「私たちは超高速になれる、後で分散化を考えよう」という市場を狙ったブロックチェーンプロジェクトはほぼ無限にあります。私は、イーサリアムがこの列に加わるべきではないと考えています。イーサリアム L1 は、超大規模な方法を採用する第2層プロジェクトの強力な基盤層となることができ、当然そうあるべきです。イーサリアムを分散化とセキュリティの支柱として使用します。第2層を中心としたアプローチであっても、第1層自体が大量の操作を処理するのに十分なスケーラビリティを持つことが求められます。しかし、私たちはイーサリアムをユニークにする特性を深く尊重し、イーサリアムの拡張に伴いこれらの特性を維持し改善するために努力し続けるべきです。
