FUDを信じないでください：Ethereumは拡張可能です

Hunter Hillmanは、Connextの成長の責任者です。 Steven McKieはAmentum Capitalの共同創設者です。 Eric Olszewskiはethereumの開発者です。

過去数ヶ月間、私たちは拡張性の欠如とユーザーの牽引力の全体的な欠如のためにethereumプラットフォームの差し迫った失敗と崩壊を宣言するかなりの数の記事に気づいた。これは驚くことではありません。多くの新しい新技術を用いて、私たちは同様の誇大宣伝サイクルを見ます。ガートナーの有名なモデルでは、「期待のピーク」の後に「幻滅の谷」が急速に続いています。

ethereumの場合、私たちは前者を通過し、後者を通って順調に進んでいます。

これらの記事で提起された懸念は合法的ですが、スケーラビリティに関して毎日行われている驚くべき進歩を無視しています。いいえ、ethereumは現在の状態で世界のコンピュータになるために拡張することはできません。スループットが低く、コストが非常に高いです。しかし、これらの問題は予期されており、ブロックチェーンとしてのethereumの発売前からよく理解されていました。この記事では、これらの制限に対処するために過去数年間に作成されたさまざまなソリューションについて説明します。

ICOバブルの最中には、大量の取引がネットワークを混雑させ、取引を強化するために必要な少量のエーテルであるガスの価格を上昇させました。これはスケーリングの課題をもたらしました。メディアの注目にはあなたが別の考えをさせるでしょうが、ethereumの開発者はそれをよく知っていてすでに対処し始めていました。

エーテルのスケーリングは一部の人にとっては斬新な世界かもしれませんが、スループットに対処するためのオプションは何年も開発者のレーダーにありました：

  1. 増加したトランザクション負荷を処理できるようにethereum自体を拡張します（たとえば、SerenityおよびCasperとして知られるアップグレードを通じて）。
  2. トランザクションの決済中にベースレイヤのみを使用して、トランザクションの大部分を2番目のレイヤに移動し、メインチェーンの負荷を軽減します（支払いチャネル、州チャネル、プラズマ、サイドチェーンなど）。

シャーディングやキャスパーのような「レイヤ1」ソリューションは、数年前からエーテルロードマップにありましたが、実装と開発の面で大きな進歩を妨げてきた複数の後退に悩まされてきました。これらの改善の後でも、さらに高いスループット、プライベートトランザクション、およびより低いトランザクション料金を提供する「レイヤ2」スケーリングメカニズムに対するニーズが依然としてあるでしょう。

さまざまなレイヤ2ソリューションに飛び込む前に、ethereumを全体的な世界のコンピュータではなく、世界的な決済層として考えることをお勧めします。これは、ethereumが、メインチェーンから外れて行われたあらゆる取引を解決し、それに応じて価値の移転を強制するのに役立つことを意味します。これは、すべての第2層ソリューションが機能する、仲裁のための公平な第三者としての役割を果たすブロックチェーンのこのユースケースです。

高レベルでは、どのレイヤ2のソリューションでもこの公式、またはその変形に従います。

  1. 2人以上の当事者が、レイヤ2ソリューションに参加して終了するための一連の規則に同意します。
  2. その後、これらの当事者はこれらの規則を各当事者が保証金を支払うことを要求するスマート契約に符号化します。
  3. 保証金を支払った後、すべての当事者は、オンチェーンスマート契約に断続的な更新を提出しながら、互いにオフチェーンでやり取りすることができます。
  4. 1人以上の当事者がレイヤ2ソリューションを終了することを望んだとき、彼らは通常、各当事者の残りの保証金の正確な表現である何らかの暗号証明を提供します。
  5. 証明が論争され捨てられることができる挑戦期間があります。チャレンジ期間が経過すると、関連当事者は残高を更新してレイヤ2ソリューションを終了します。

PlasmaとPayment Channels / State Channelsのようなレイヤ2のイノベーションは、すでに本番で実際の支払いを処理しているので、大量のethereumトランザクションを容易にします。パブリックブロックチェーン（特にそのような堅牢な合意メカニズムを持つもの）をスケーリングすることは、確かに難しいです。しかし、それは決して不可能ではありません。実際、スマートコントラクトのサポートとethereum仮想マシン（EVM）は、拡張性のない未使用トランザクション出力（UTXO）に厳密に基づいたスクリプトを使用して2番目の層を介してスケールしようとする他のチェーンよりも新しいスケールソリューションと拡張性を可能にします。 、設計上（コンピュータサイエンスのすべてのものと同様に、さまざまなトレードオフおよび利点）。

ユーザーを維持するための分散アプリケーション（dapp）の闘争は広く知られています。しかし、何年にもわたるスケーリングの研究と実装によって、毎月のアクティブユーザー数（MAU）の多いユーザーをサポートするために必要なユーザーエクスペリエンスと低遅延が実現されています。

要するに、ethereumのLayer Twoソリューションは、CentやSpankchain（warning： NSFW ）のような企業や、すでにライブのブロックチェーンでユーザーにサービスを提供している企業など、ほぼ全盛期を迎えようとしています。 。以下のセクションでは、広く知られている伝統的なスケーリング方法の限界について説明し、ethereumの堅牢で一般化可能な一連のソリューションに当てはまります。

従来のスケーリング方法

ほとんどの伝統的なスケーリング方法は、多くの相互作用が関係当事者によって最終的なものと見なされるために厳密なコンセンサスを必要としないという観察に帰着します。たとえば、小売業者と顧客が、指定された支払いと引き換えにサービスが満足のいくように提供されていることに同意した場合、第三者、第4、および第5者による確認が発生する理由はありません。

重要なことは2つの要因です：（i）支払人が彼らの交渉の側を満たすことの確実性、および（ii）第三者が彼らの行事で忠実に取引を実行することを支払人も被支払人も信用しないこと。

このフレームワークでは、トランザクションがメインブロックチェーンから実行され、後でチェーンに決済される、チェーン外のスケーリングを検討できます。 （i）を遵守するために、支払人は暗号的かつ取消不能な形で送金を約束しなければなりません。 （ii）を遵守するためには、それらの資金は信頼できない方法で譲渡されなければならず、必要であれば取引は執行可能でなければならない。

これらの基準はビットコインの稲妻ネットワークを支えるものであり、これは（当然のことながら）幅広いメディア報道の対象となっています。バーのタブのようにそれを考えてください：参加者は、夜の間に少額を支払うことに同意しますが、夜の終わりにしか解決しません。これは雷ネットワークの単純化しすぎです。より詳細な説明はここにあります 。

雷はビットコインには明らかに適しており、レイヤ2ビットコインのスケーリングに大きな可能性を秘めています。一部メディアの報道があるため、雷はビットコインのスケーリング問題の万能薬と見なされることがよくあります。その一方で、「Ethereumキラーブロックチェーン」を称賛し、ethereumはスケーリングできないと意見を述べている記事が数多くあります。一言で言えば、これは間違っています。

まず、ethereumは電光石火と非常によく似た方法で支払い量を拡大することができます。ハッシュタイムロック契約（HTLC）ベースの支払いチャネルは、bitcoinと同じようにethereum上で実行可能です。実際、ethereumはbBitcoinよりも革新的でユーザーフレンドリーなマルチホップ戦略を可能にし、さらに展開することができます。もっと簡単に。

bitcoinはUTXOモデルを使用しているので、実際には伝統的な暗号化メッセージング方法を利用して（チェーン外のものでも）取引を行うために資金を渡す必要があります。対照的に、ethereumの口座残高システムでは、よりシンプルで低コストのオフチェーン残高の更新が可能です。

たとえば、Connextによるペイメントチャネルの実装 （これは、Spankchainのプロダクションでの支払いを数ヶ月近く処理しています ）では、ハッシュを使用するのではなく、当事者間で残高の更新を直接渡すことができるマルチスレッド実装です。ロックされた支払いルーティングこれは、雷よりも多くのトランザクションパターンに適している可能性が高い、計算上安価で、同等に高速で、同等に安全なアプローチです。

さらに、ビットコインのスクリプティングはやや制限されているため、複雑な契約のやり取りは、展開に多少のオーバーヘッドがかかります。 UTXOモデルは、ブロックチェーンベースのネットワークで検証される署名付きトランザクションを送受信するための優れた方法ですが、より新しいユースケース（つまりエスクロー）のためにスクリプトを増強する必要があることを意味します。

ethereumの一般化可能性、およびトークン、レジストリ、代替可能でない資産（CryptoKitties、 高級品のデジタル識別子など）、およびその他のコミュニティで認められているスマート契約標準を作成する機能により、EVMをターゲットとするモジュラーおよび相互運用可能な契約を構築できます。よりシームレス。

一般化状態チャネル

ethereumのスマートコントラクトとEVMサポートにより、アーキテクチャと設計の決定により、ビットコインのようなチューリング未完成のプラットフォームでは現在不可能な多種多様なアプリケーションが可能になります。その無許可のピアツーピア支払いは、その最も人気のある機能としてケースを使用します。

Turing-completeスクリプトは単純なトランザクションよりも実行が複雑であるため、これらの機能はethereumの全体的な輻輳を増加させます（そして状態のサイズがはるかに速いペースで成長します）。

どのようにして支払いチャネルがピアツーピア支払いの手数料と待ち時間を削減できるかについて説明しましたが、ethereumは支払いチャネルが対応していないはるかに複雑なトランザクションロジックをサポートします。

しかし、Generalized State Channelsは、複雑な契約のやり取りに関連する問題をスケーリングするための1つの解決策を提案します。今のところ、ethereumが知られているユースケースを可能にするステートフルなコントラクトインタラクションはブロックチェーン上で実行されなければなりません。多くの問題を抱えているという考えは、ますます多くの契約が展開されるにつれて、 関数呼び出しがゆっくりとネットワークを圧倒し、屋根を通してガス価格を押し上げるということです。

大部分のメディアの報道を受けているLayer Oneスケーリングは、ライブブロックチェーン（mainnet）上でこれらの複雑なインタラクションの多くにどのように対応できるかを尋ねます。 Generalized State ChannelsやPlasma（詳細は後述）のようなLayer Twoソリューションでは、mainnetによって提供されるセキュリティと整合性を維持しながら、これらの機能の多くをどのようにチェーン外に移動できるかを尋ねています。

支払いチャネルのセキュリティは、各当事者が「連鎖」し、賢明な契約を使用して紛争を裁定し是正する能力にかかっています。つまり、支払いチャネルを使用すると、2者間ではなくても、チェーン内で取引を行っているかのように振る舞うことができます。

彼らは論争の中でいつでも（連鎖的な更新が連鎖的なトランザクションの重みを持っているので）連鎖的に進行する能力を持っているので、契約は単純にどのバランスの更新がメインネットをポーリングすることによってより最近であるかを決定します鎖。しかし、チェーン上の紛争解決は時間とガスの点でコストがかかるため、合理的な関係者はこのシナリオを回避するでしょう。そして、ほとんどの州チャンネルが安全で監査された標準を使用している場合、mainnetのやりとりと同じ暗号の保証に束縛され、劇的に削減されたほぼゼロのガスコストで、相互運用可能なシステムを作成できます。

反事実的なインスタンス化

このアプローチは、単純な契約が連鎖的に存在するかのように振る舞うように当事者を動機付けることができるならば、疑問を投げかけます。 1つの戦略は、反事実的インスタンス化として知られています。

いくつかの異なる実装がありますが、それらは同じ原理を中心に展開します。stateは開始時に一度だけ一般化フレームワークに渡され、チャネルが開かれるときに指定された規約に従って展開できます。紛争事件も契約によって判断されます。参加者は連鎖して契約を実行することができるため、参加者全員が、あたかも契約が存在するかのように振る舞うよう奨励されます。

反現実的なインスタンス化を活用するプロダクション対応のGeneralized State Channelの効果は2倍になります。

  1. 現在事実上インスタンス化できない契約を含む操作はすべてチェーン外で行われます。配備された契約の量は現状に比べて減少します。これにより、ネットワークの輻輳が軽減され、連鎖的に展開する必要がある契約にメリットがあります。
  2. Generalized State Channelでチェーン外で行われる操作には、確認時間やガソリン代はかかりません。これにより、ユーザーエクスペリエンスが大幅に向上し、（全体として）ethereumが桁違いに大きなトランザクション量に対応できるようになります。

Connext、 Counterfactual 、 Perunなどが、ネットワークの混雑、ユーザーエクスペリエンス、そして多くがethereumのアキレス腱のようなコストの問題に直接対処するGeneralized State Channelフレームワークに向けて積極的に取り組んでいます。これらのソリューションはスマートコントラクト機能によって実現され、UTXOベースのスケーリングソリューションよりもはるかに拡張性が高く、基盤となるブロックチェーンのセキュリティを保持し、そしてethereumによって約束された新しい市場とビジネスチャンスを開拓する可能性があります。我々は、一般化国家チャンネルは、セレニティと同じくらいエーテルの変化をもたらす可能性があると信じています。情報へのアクセスの悪さや不適切な宣伝活動によるものかどうかにかかわらず、彼らは十分な注意を払っていません。

ライトニング

UTXOベースの支払いチャネル、 アトミックスワップなどの起点はLightningでした。 Olaoluwa Osuntokun、Joseph Poon、そしてエコシステム全体を研究している研究者やエンジニアが行った仕事は印象的です。

LNDプロジェクト（Lightning Labsによる、Olaoluwa、Goプログラミング言語で書かれたプロジェクト ）、およびC-lightningプロジェクト （Cで書かれたプロジェクト ）を含む、lightningプロトコルと仕様の実用的な実装がいくつかあります。

「ものみの塔」（詐欺のためにあなたの支払いチャネルを監視し、あなたのノードがそうである必要はない – 料金と引き換えにオンラインであり続けるサービス）のようなエキサイティングな追加に加えて、 Neutrino財布 （Lightning Labsの実験的光クライアントGo（Go）で書かれているように、稲妻仕様と開発者コミュニティが成熟し成長するにつれて 、パイプラインには他にもたくさんの改善があります 。

ハードリサーチのいくつかは現在、以下に焦点を当てています。スプライシング（部分的な入出金および並行チャネル展開）。 Wumbo（チャネル容量制限の削除）マルチパス支払い（支払いをいくつかに分割し、複数の経路に振り分けることができるようにする – 分割を考える）。隠れた目的地（私的チャンネルへの支払いのための公的ルート）とより多くの努力が会議でそして世界中の独立したチームによって繰り返し行われています。

Lightningチームによる作業とUTXOベースのチェーンのスケーリング – 最先端の暗号実装を利用すること – は決して簡単なことではありません。根本的なルートチェーンの独自のアーキテクチャのため、2つの異なるソリューションが提供するトレードオフや独自の機能を考慮しない類似の方法論を使用して、人々が直接雷とethereumのレイヤ2スケーリングを比較しようとすることが問題です。つまり、UTXOモデルとethereumのアカウントモデルの比較です。

プラズマ

一般化された状態チャネルは、エーテル性をスケーリングするための唯一の選択肢からはほど遠い。プラズマは、ステートチャネルと連携して、スループットとファイナリティを向上させることを目的とした2層目のスケーリングソリューションですが、いくつかのトレードオフがあります。

Plasmaを一種の「プロトチェーン」と考えてください。ルートチェーンの整合性とセキュリティをできるだけ模倣しようとするものです。より多くの主鎖の機能性をその上の新しい基材に複製する。

Plasmaはオフチェーン状態の全体をとり、完全な状態を維持し、ルートmainnetチェーンにハッシュします（これは独自の一連のリスクのトレードオフを持ちますが、追加の調査を通じて絶えず改善されています）。

正式な合意アルゴリズムが存在しない州のチャンネルとは異なり、スループットはメインチェーンよりも大きくなることがありますが、Plasmaチェーンは独自の独自の合意アルゴリズムをカスタムブロック時間で完成させることもできます（ 独自のトレードオフがあります ）。 。スループットとファイナリティはそれほど速くはありませんが、放送され参加しているルートチェーンの状態に誰でもアクセスできるので、状態チャンネルと比べてはるかにアクセスしやすいです。 ）また、州のチャンネルは、チャンネルが閉じられた後は使用できなくなり、半永久的になるように意図的に作られているため、有限の寿命を持つ経済的な機械になります。

ただし、Plasmaでは、子チェーンからすべてのステートインタラクションをルートチェーンに保存する必要があるため、これらのコストは、どのバージョンのPlasmaを実装することを選択したかによって異なります。世界中に広がる多くのチームで定期的にPlasmaを最適に実装する方法が飛躍的に進歩したことで、幅広いユースケースに適用できる賢明なトレードオフのセットで共通の標準が生じると確信しています。

相互運用可能な標準の力

非カストディアル流動性 – そして複数の参加者を含む多数の異なるシナリオでそれをいかにして最も効率的かつ安全に伝達するか – は進行中の発見であり、暗号経済学の新興科学とさまざまなメカニズムが敵対的状況でどのように機能するのか。

ERC-20（トークン用）やERC-721（非代替資産用）のような標準は、特定の用途のためにどの標準を実装するかについてのコミュニティの標準とベストプラクティスがあることを考えるケース。これは、「分散型金融」を実現するために最終的に相互に流動的にやり取りしようとするこれらのさまざまな標準が、最小限の摩擦とコストで相互運用可能に対話および通信できる場合に特に重要です。

トークン、非代替資産、およびレイヤ2スケーラビリティの間の新たな相互運用性から生まれたこれらの摩擦のない相互作用および経済性は、今やその上の追加レイヤで複雑な経済活動に絡み合っているため、より大きなエーテルネットワークにさらなるセキュリティをもたらします。すべてが安全な標準の上に構築されており、それはより大きな技術コミュニティによって監査および承認されています。

非管理的アーキテクチャの重要性は、最も拡張性があり一般化可能な機能性への抵抗が最も少ないという経路と相まって、控えめに考えることはできません。これらは、経費、規制、および計算上の制限のために、かつては実世界に実装するのが不可能だと考えられていた、新しくて斬新な経済機械を実現するための重要な構成要素および基本要素です。

新しい物語の時間

ブロックチェーンをスケーリングすることは困難であり、エーテルも例外ではありません。しかし、「ethereumキラー」ブロックチェーン、またはその既存の代替手段をライオン化することは、ethereumが拡張できないと考えられるため、ethereumコミュニティがレイヤ2テクノロジに対して行っている注目すべき作業を最小限に抑えます。レイヤ1ソリューションは開発中であり、将来のネットワークに変革をもたらす可能性がありますが、レイヤ2ソリューションは現在市場に出回っています。

ethereumを拡張できないという物語と、レイヤ1ソリューションがネットワークを拡張する唯一の計画であるという考えは面倒であり、日常的に運用環境では積極的に反証されています。今日、ethereumはプログラム可能なお金のための遅くて止められないプラットフォームです。そのようなシステムの可能性は自明です。まったく新しい金融システムをethereumの上に構築することができ、レイヤ2ソリューションはこの分散型の金融スタックを活用する急進的な新しい市場への道を開くでしょう。

価値の移転、ガバナンス、新しい種類の市場とインセンティブ構造、コミュニティの調整、さらには税制の適切な実施さえも可能です。 Ethereum開発者はこの未来を見て、それを実現するためにdappsを構築しています。他のEthereum開発者たちは、将来の到来を告げるのに十分な規模でネットワークを使用可能にするためのプロトコルを構築しています。

この記事は代替ブロックチェーンの実装をノックすることを意図したものではなく、その多くは上述のように暗号研究の最先端を進めています。 ICO、シリング、そして誤った誇大宣伝の場合もそうではありません。

そうではなく、ethereumブロックチェーンを決済レイヤとして使用し、レイヤ2テクノロジによる大量のトランザクションを容易にする、分散型の経済的未来のための、ethereumスケーラビリティのケースです。

私たちが見ている、そしてそれが世間の注目を集めることを望んでいること、そして日の目を見ることが私たちが望んでいることはエーテルの場合です。

CoinDeskアーカイブによるEthereumイメージ

イーサリアム