Taiko Labsが解析するRollupの去中心化の道：共有ソートとEthereumに基づくジレンマ

元のタイトル：《To Be Based or Not To Be Based》

著者：Taiko Labs

翻訳：深潮 TechFlow

要点まとめ

Rollupを中心としたロードマップは、ブロックチェーンの分散と孤立を引き起こしました。この分割は、Rollup間の価値移転の欠如をもたらしました。この問題を解決するために、Espresso、Astria、Radiusなどの共有ソートメカニズムが登場しました。しかし、この解決策は本質的に新しい信頼仮定を必要とします。なぜなら、そのようなレイヤーは自身のセキュリティセットを持つ必要があるからです。

Rollupのために共有ソートレイヤーを構築したい場合、Ethereumは私たちが構築または使用できる最も信頼できる中立的なレイヤーです。Ethereumに基づくRollup（つまりBased Rollup）は、Ethereumおよび他のBased Rollupと完全に組み合わせることができます。しかし、Based Rollupのソリューションもいくつかの課題に直面しています。その中で最も重要な課題は、ブロック時間がEthereumと同じ12秒に制限されていることです。解決策は、集中型ソーターなどの迅速な確認メカニズムを提供するか、Ethereumのブロック時間を短縮することです。テストネットでは、事前確認に基づく速度は現在の集中型ソーターよりも速いです。

十字路

記事の冒頭を振り返ると、Ethereumが選択した方向性は非常に重要です。Ethereumは初日から分散化を受け入れており、これは最優先事項です。この優先順位はユーザー体験にいくつかの制限をもたらしました。これらの制限は、分散型分散システムを設計する際の課題（例えば、グローバルな状態の処理、順序実行など）から生じています。これがEthereumと他のL1の違いです。彼らは異なる道を選びました。他のL1は、いくつかの分散化を犠牲にして迅速かつ安価な選択をしました。彼らが迅速かつ安価である理由は、歴史的な証明、大きなブロックサイズ、並列処理を持っているからです。これらの概念は迅速かつ安価な取引を可能にしますが、検証者の負担も増加させます。これが、他のL1の検証者のハードウェア要件がEthereumよりも高い理由です。

Ethereum自身が歴史的な期限切れ、無状態、Verkleツリーなどのアップグレードを通じて拡張する前に、私たちはRollupにタスクを委ねました。

4年前、EthereumはRollupを中心としたロードマップを採用し、実行をアウトソーシングして、改善が来るまでよりユーザーフレンドリーな環境を作り出しました。このおかげで、私たちはすべてのEthereumで平均250 TPSを達成しました。

rollup.wtf

上記のように、EthereumがRollupを中心としたロードマップを採用することを決定してから4年が経過しました。この期間中、L2では「Ethereum自体は何であるべきか」という実験が多数行われました。AltVM（Fuel、Fluent）、zkVM（Aztec、Starknet）、zkEVM（Scroll、Linea、zkSync）、並列EVM（MegaETH）などです。これらはEthereumの未来に対する考えを提供しました。しかし、彼らはまた、相互に何の関係もない独立したブロックチェーンを多数生み出しました。これが、断片化の問題を解決するために共有ソートレイヤーが登場した理由です。

共有ソートレイヤー

現在、Rollupは集中型ソーターを持っています。これにより、巨大な検閲、アクティビティ、MEV抽出のリスクがもたらされます。Rollupが分散化を望む場合、共有ソーターを選択できます。共有ソーターを使用することで、Rollupは最終性、分散化、迅速な取引、クロスチェーンの原子性を活用できます。Vitalikが言ったように、「分散型Rollupは新しいL1を開発するために90％の努力を必要とします。」したがって、共有ソーターを選択することで、分散化のためのエンジニアリング努力を回避できます。

共有ソートレイヤーは、Rollupに参加するソート権を単一のソーターネットワークに接続するレイヤーです。このレイヤーは、BFTなどのコンセンサスプロトコルを実行し、誰でも参加できます（コンセンサスプロトコルの設計制限内で）。したがって、複数のRollupは取引順序を決定する共通のメカニズムを持っています。このメカニズムは、すべての参加Rollup間の迅速なL2の最終性と可組み合わせ性も提供します。

共有ソートレイヤーはソーター市場です。この市場では、Rollupは個々のスロットでそのブロックスペース（および提案権）をより高い入札者に販売できます。これにより、すべての参加Rollup間でMEVを再分配するレイヤーも作成されます。

注目点

共有ソートレイヤーはネットワーク効果を持ち、すべての参加Rollup間で原子可組み合わせ性と共有MEVを作成できます。Rollupはネットワークに参加してそのブロックの価値を高めます（同時にそのソーターを分散化します）。

しかし、共有ソーターのシステム設計に応じて、参加するRollupはできるだけ多くなければなりません。参加しているRollup Xがチェーンを離れると、このMEVの配分が乱れ、ネットワーク効果に直接影響を与えます。したがって、共有ソートは終わりのないゲームであり、参加者は常にゲームに留まる必要があります。Rushiが言ったように、これは純粋なB2Bモデルです。

共有ソートレイヤーは、共有ソーター市場の隣でBFTのようなプロトコルを実行し、迅速なL2の最終性を実現し、誠実性の仮定を導入します。これは、半分の検証者が誠実であると仮定します。何らかの理由で半分の検証者がオフラインまたは不誠実である場合、チェーンはアクティビティを失う可能性があります（彼らは基にしたバックアッププランを使用できます）。BFTプロトコルがアクティビティを失うと、参加するRollupは迅速な最終性を利用できなくなります。なぜなら、彼らはBFTプロトコルから最終性の認証を取得する必要があるからです。このレイヤーからの引き出しも一時停止されます。しかし、BFTプロトコルが崩壊しても、MEVの再分配は続きます。なぜなら、Espressoのように、MEVの再分配はBFTプロトコルとは分離されているからです。対照的に、Ethereumは暗号経済のセキュリティとアクティビティの面で常に最強のBFTプロトコルです。

さらに、彼らが再担保を使用する場合、再担保のリスクもあります。検証者のハードウェア要件が高い場合、これは独占を引き起こす可能性があります。再担保サービスにエラーが発生すると、大規模な削減が発生する可能性もあります。詳細については、EigenlayerのリスクFAQを参照してください。共有ソーターにおける再担保の方法については、NethermindとFourpillarの共同研究を参照してください。

共有ソーターが事前確認を使用することを考慮すると、このプロセスはL1上で完了する可能性があります（つまり、事前確認に基づく）、新しいレイヤーの必要性を排除します。また、共有ソーターは依然としてL1パイプラインを通過する必要があります。したがって、「迅速な最終性」はここでは意味がありません。

要するに、私たちは、共有ソーター層が分散化と堅牢性を持たない場合、それらは単一障害点であると考えています。彼らはすべてのRollupに参加する選択肢の中で最も弱いリンクになります。

中立的な可組み合わせ性はもはや冗談ではない：Basedになるべき

私たちが言及したように、Ethereumはさまざまなアプリケーションを構築するための最も信頼できる中立的なレイヤーです。Rollupは、そのバッチと証明をEthereumに送信することで、データ可用性レイヤーとしての役割を利用します。現在、ほとんどのRollupは集中型ソーターによって管理されており、すべての取引はRollupチームによってソートされています。その中のいくつかのチームは、AztecのFernetのように、ネットワークを分散化するための設計に取り組んでいます。大量のエンジニアリングリソースを消費せずにネットワークを分散化する別の方法もあります：ソートに基づく方法です。

Taikoは、Ethereumをソートレイヤーとして使用する最初のBased Rollupです。ブロック構築は完全にEthereumに依存しています。誰でもブロックを提案でき、このプロセスは完全に許可不要です。各Rollupは、Ethereumに基づいて可組み合わせ性を実現でき、新しいレイヤーを追加する必要はありません。EthereumとBased Rollupのスロットは同期して移動するため、互いに完全に互換性があります。これにより、L1でフラッシュローンを行い、同じスロットでBased Rollup上で特定のアクティビティを行うことが可能です（私たちのBBR設計のおかげで、詳細はここを参照してください）。しかし、Ethereumに基づく方法にはいくつかのコストも伴います。

出典：L2Beat

私たちは「事前確認に基づくRollup中心の考慮」という記事でこの問題に言及しましたが、簡単にまとめましょう。私たちが言ったように、Based Rollupのブロック時間はEthereumと同じで、どちらも12秒です。これは、Based Rollupが12秒ごとにそのデータをblobs（またはcalldata）を介してL1に送信する必要があることを意味します。十分なL2取引でblobを埋められない場合、L1のコストをカバーできず、損失を被ることになります。この点をユーザーに転嫁しないために、私たちは最初にこのコストを自分たちで負担し、多額の資金を費やしました。現在、提案者のブロック時間は12秒を超え（約20秒）、利益を上げるために調整されています。

これらは、Based RollupがTaikoを通じて経験した困難の例です。要するに、主な問題はブロック時間と収入が集中型ソーターではなく基礎費用に制限されていることです。あなたは収入を犠牲にしています。なぜなら、ソートは完全に許可不要であり、あなたのMEVは完全にEthereumに流れ、取引から価値を捕捉することができないからです（Spire LabsはBased Rollupの収入モデルを改善するためのフレームワークを開発しています）。

ユーザー体験とブロック時間の問題を解決するために、私たちは2つの選択肢があります：

• 事前確認に基づく
• L1上でのより速いブロック時間

事前確認に基づく（Based Preconfirmations）

事前確認に基づく方法は、いくつかのL1検証者を使用してL2ユーザーに事前確認を提供するものです。現在、事前確認はHelderテストネットで成功裏に運用されており、Taiko上で瞬時に取引を行うことができます（Gattacaのデモでは20ミリ秒、Arbitrumでは約260ミリ秒です）。

Titanに基づく事前確認デモ

事前確認に基づく方法では、Ethereumのすべてのアクティビティとセキュリティを引き継ぐわけではありません。あなたはEthereum検証者集団のサブセットのみを信頼します。しかし、ここで注目すべきは、私たちが現在のEthereum提案者から信頼できるコミットメントを得ていることです。誰でも登録契約に一定量のETHをステークすることで、事前確認提供者になることができます。事前確認の詳細については、以前のブログ記事で詳しく説明していますので、こちらをご覧ください。

事前確認に基づくスペースはまだ初期段階であり、進化し続けています。それは、Ethereumのブロック構築の集中化と同様のいくつかの脅威に直面していますが、新しい方法と研究を通じて、より合理的なアーキテクチャが設計されるでしょう。私たちはすぐに事前確認の設計を共有します。

より速いブロック？

誰もEthereumをよりユーザーフレンドリーにすることを拒否しません。より迅速な最終確認、より速いブロック時間、より速い取引処理は、Based Rollupにとって最も有利なシナリオです。私たちが言及したように、L1のブロック時間はBased Rollupになるための唯一の障害です。より速いL1ブロックは、より速いBased Rollupのブロックを意味します。

より速いL1の主な考え方は、スロット時間を本質的に短縮できるコンセンサスメカニズムを採用することです。単一スロット最終性（Single Slot Finality, SSF）は、Orbit SSFという考慮中のコンセンサスメカニズムであり、各スロットが数秒以内に最終確認を完了できるものです。現在のGasperプロトコルでは、最終確認時間は2サイクル、つまり13分です。しかし、SSFの欠点は、33％の非アクティブ漏洩の影響を受けやすいことです。

ここでの主な問題は、なぜより速いL1が常に必要であるなら、Rollupに4年間のエンジニアリング努力を費やすのではなく、L1自体を加速するためにその努力を使わなかったのかということです。私たちはRollupに多くの研究開発のエネルギーを投入し、多くの異なるアプローチを達成しました。たとえ今日、より短いブロック時間が達成されても、開発には最大で2〜3年の時間が必要です。

Ethereumは非常に明確な道を選びました。この道は、分散化に妥協せず、「個別の家庭ステーキング者」に触れないことを意味します。明らかに、より速いブロックはEthereumのコンセンサスに変更を必要とし、その変更は検証者の分布を現在よりも少なくすることになります。これはEthereumコミュニティが下すべき重要な決定です。

結論

Rollupの発展と普及に伴い、断片化と孤立が深刻な問題となっています。したがって、Based Rollupになり、共有ソートレイヤーに参加することは重要な違いです。共有ソートレイヤーは迅速な最終確認とクロスチェーンの可組み合わせ性に使用できますが、新しい信頼仮定を必要とし、失敗する可能性があり、ネットワーク効果を失う可能性があります。Based RollupはEthereumの既存のインフラストラクチャを利用してブロックを構築しますが、ブロック時間と収入モデルに課題があります。それにもかかわらず、流動性の断片化を解決し、L1と完全に可組み合わせる解決策を提供する特性を持っています。

前進の方向は、事前確認やより速いL1ブロック時間などの新しい解決策にあるかもしれません。これらの目標は、Ethereumの整合性を妥協することなくユーザー体験を改善することです。私たちの目標は、Ethereumのビジョンに忠実で、スケーラブルで分散化され、ユーザーフレンドリーなエコシステムを作成することです。

Ethereumに基づくかどうかの選択は、単なる技術的決定ではなく、分散型Rollupの「フレームワーク」の方向性に関わるものです。