イーサリアム取引の確認時間を短縮するための解決策についての議論

ブロックチェーンユーザーエクスペリエンスの重要な要素は、取引確認速度です。近年、イーサリアムはこの点で顕著な進歩を遂げました。EIP-1559とPoSへの移行のおかげで、L1取引は通常5-20秒以内に確認され、クレジットカード決済の体験に匹敵します。しかし、確認時間をさらに短縮することには依然として価値があり、特定のアプリケーションでは遅延が数百ミリ秒まで求められることがあります。本稿では、イーサリアムのこの点におけるいくつかの実行可能な改善策を探ります。

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先行技術の概要

単一スロット最終性

イーサリアム現在のGasperコンセンサスはスロットとサイクル構造を採用しています。12秒ごとに1つのスロットがあり、一部のバリデーターがチェーンヘッドに投票します。32スロット（6.4分）内にすべてのバリデーターが1回投票する機会があります。これらの投票は、類PBFTコンセンサスアルゴリズムのメッセージとして解釈され、2サイクル（12.8分）後に強い経済的保証の最終性を提供します。

この方法には2つの主要な問題があります：複雑さが高く、12.8分の最終確認時間が長すぎることです。単スロット最終性（SSF）は、既存のアーキテクチャを置き換え、ブロックNがブロックN+1生成前に最終確認を実現するために、類Tendermintメカニズムを使用します。SSFの主な課題は、12秒ごとにステーキング者に2つのメッセージを発信させる必要があり、チェーンに大きな負荷をもたらすことです。Orbit SSF提案のような緩和策がいくつかありますが、ユーザーはまだ5-20秒待たなければなりません。

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ロールアップ事前確認

イーサリアムはrollupを中心としたロードマップを採用し、L1がデータの可用性などの機能をサポートするように設計されています。これにより、関心の焦点が分離されます：L1は検閲耐性、信頼性、コア機能に集中し、L2は直接的にユーザーのニーズに応えます。L2は当然、より速い確認速度を提供したいと考えています。

理論的には、L2は独自の「分散型オーダラー」ネットワークを構築し、数百ミリ秒ごとにブロックに署名することができます。しかし、これはL2が新しいL1を構築するのとほぼ同じ作業を行うことを要求します。したがって、すべてのL2がイーサリアムの範囲内での事前確認メカニズム：基盤事前確認を共有することを提案する人もいます。

基本事前確認

基礎的な事前確認の仮定は、イーサリアムの提案者が高度に複雑なMEV参加者であることです。この複雑性を利用して、これらの提案者が事前確認サービスを提供するようにインセンティブを与えます。ユーザーは追加料金を支払うことで、取引が次のブロックに含まれる即時の保証を得ることができます。提案者が約束を破った場合、罰則が科されます。このメカニズムはL1取引に適用され、また"基づく"ロールアップのL2ブロックにも使用できます。

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今後の展望

単一スロットの最終性が実現され、Orbitタイプの技術を使用して各スロットで署名する検証者の数を減らし、ステーキングのハードルを下げると仮定します。スロットの長さは16秒に増加する可能性があり、rollupの事前確認または基礎的な事前確認と組み合わせることで、ユーザーにより迅速な確認を提供します。これにより、新しいエポック-スロットアーキテクチャが形成されます。

このアーキテクチャは、ある事柄について大まかな合意に達するのに必要な時間が、最大の「経済的最終性」に達するのに必要な時間よりも短いという深い事実を反映しています。その理由には、ノードの数とノードの「質」が含まれます。専門化されたノードのサブセットに依存して近似的な合意に達し、同時に完全なバリデーターセットを使用して最終性を決定する場合、確認時間を約2秒に短縮することができるかもしれません。

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L2ポリシーの選択

L2には現在、3つの合理的な戦略があります：

1. 技術と理念の両方が"イーサリアム"に基づいており、その基盤層の属性と価値観を最適化しています。
2. "ブロックチェーンの足場を持つサーバー"になり、サーバーの効率を最大限に活用します。
3. 妥協案：約100のノードを持つ高速チェーンで、イーサリアムは追加の相互運用性とセキュリティを提供します。

特定のアプリケーションに対して、12秒のブロック時間は十分です。他の状況では、唯一の解決策はエポックおよびスロットのアーキテクチャです。重要な問題は、イーサリアムのネイティブなエポックおよびスロットのアーキテクチャがどれだけ機能するかです。スロット時間を1秒に短縮できれば、第三のソリューションの余地は大幅に縮小されます。

現在、私たちはこれらの問題の最終的な答えからはまだ遠いです。ブロック提案者の複雑さの進化には依然として不確実性があります。Orbit SSFのような新しいデザインは、さらなる探求の機会を提供します。選択肢が多いほど、私たちはL1およびL2ユーザーにより良いサービスを提供でき、同時にL2開発者の作業を簡素化できます。

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