2024年1月17日にGoerliテストネットでイーサリアムネットワークアップグレードDencunテストネット版がローンチされ、1月30日にSepoliaテストネットが無事にローンチされました。 デンクンのアップグレードはどんどん近づいています。

2月7日のHoleskyテストネットアップグレードの後、メインネットアップグレードになります。 カンクンアップグレードのメインネット開始は、2024年3月13日に正式に決定されました。

ほとんどすべてのイーサリアムのアップグレードには、重要な市場動向が伴います。 2023年4月12日に行われた上海アップグレードと呼ばれる前回のアップグレードを振り返ると、プルーフ・オブ・ステーク(PoS)に関連するプロジェクトでは、市場の需要が高まりました。

過去の経験に従えば、来たるデンクンのアップグレードに先立って、戦略的なポジショニングの機会があるでしょう。

しかし、デンクンのアップグレードは技術的な複雑さのため、「イーサリアムがPoWからPoSに移行する」というような一言で上海のアップグレードほど簡潔に要約することはできません。 この複雑さにより、戦略的ポジショニングの焦点を把握することが困難になります。

したがって、この記事は、Dencunアップグレードの技術的な詳細をシンプルで理解しやすい言葉で説明することを目的としています。 このアップグレードの複雑さをガイドし、データ可用性(DA)、レイヤー 2 ソリューション、およびその他の関連する側面との関係を強調します。

01. EIP 4484

EIP-4844は、デンクンのアップグレードにおける最も重要な提案として際立っており、イーサリアムの分散型スケーリングの旅における大きな進歩を示しています。

平たく言えば、現在のイーサリアムレイヤー2ソリューションでは、レイヤー2で発生するトランザクションをイーサリアムメインネットのコールデータに送信する必要があります。 このコールデータは、レイヤー 2 ネットワーク上のブロックの有効性を検証するためにノードによって使用されます。

しかし、このアプローチには課題があり、トランザクションデータを圧縮する努力にもかかわらず、レイヤー2のかなりのトランザクション量にイーサリアムメインネットの高いストレージコストが乗算され、レイヤー2ノードとユーザーに多額の費用が課せられます。 この高コストだけでも、ユーザーのサイドチェーンへの移行につながる可能性があります。

EIP-4844 では、バイナリ ラージ オブジェクト (BLOB) と呼ばれる新しいタイプのストレージ領域を確立することで、費用対効果の高いソリューションが導入されています。 「BLOBキャリングトランザクション」と呼ばれる新しいトランザクションタイプが導入され、アップグレード前にcalldataに格納されていたトランザクションデータを置き換えます。 この革新的なアプローチにより、イーサリアムのレイヤー2エコシステムはガスコストの節約を実現できます。

BLOB Storage がコスト効率が高い理由

ご存知のように、コスト効率にはトレードオフが伴うことがよくあります。 BLOBデータが同様のサイズの通常のイーサリアムコールデータと比較してコストが低い理由は、イーサリアム実行レイヤー(EL)がBLOBデータ自体に直接アクセスできないためです。

代わりに、ELはBLOBデータへの参照にのみアクセスでき、BLOBの実際のデータはイーサリアムコンセンサスレイヤー(CL、ビーコンノードとも呼ばれます)によってのみダウンロードおよび保存できます。 BLOBデータを格納するためのメモリと計算要件は、通常のイーサリアムコールデータよりも大幅に低くなっています。

さらに、BLOBには、限られた期間(通常は約18日間)しか保存できず、イーサリアム台帳のサイズのように無限に拡張されないという特徴があります。

BLOBストレージの有効期間

ブロックチェーンの永久台帳とは対照的に、BLOBは4,096エポック(約18日間)利用可能な一時的なストレージです。

有効期限が切れると、ほとんどのコンセンサスクライアントはBLOB内の特定のデータを取得できなくなります。 ただし、以前の存在の証明は、KZGコミットメントの形でメインネットに残り、イーサリアムメインネットに永続的に保存されます。

なぜ18日なのか? これは、ストレージのコストと有効性のトレードオフです。

まず、オプティミスティック ロールアップには 7 日間の不正防止タイム ウィンドウがあるため、このアップグレードの最も直感的な受益者であるオプティミスティック ロールアップ (Arbitrum や Optimism など) を考慮する必要があります。 BLOB に格納されるトランザクション データは、チャレンジを開始するときにオプティミスティック ロールアップが必要とするものです。

したがって、BLOB の有効期間は、オプティミスティック ロールアップ詐欺の証拠にアクセスできることを確認する必要があります。 簡単にするために、イーサリアムコミュニティは2の12乗を選択しました(4,096エポックは2^12から派生し、1エポックは約6.4分です)。

BLOBを運ぶトランザクションとBLOB

この 2 つの関係を理解することは、データ可用性 (DA) における BLOB の役割を理解する上で重要です。

前者はEIP-4484の提案全体であり、新しいタイプのトランザクションであり、後者はレイヤー2トランザクションの一時的なストレージの場所として理解できます。

この2つの関係は、前者のデータ(レイヤ2トランザクションデータ)のほとんどが後者に格納されていると理解できます。 残りのデータ、つまりBLOBデータコミットメントは、メインネットのcalldataに保存されます。 言い換えれば、Promise は EVM によって読み取ることができます。

コミットメントは、BLOB 内のすべてのトランザクションをマークル ツリーに構築し、コミットメントであるマークル ルートのみにコントラクトからアクセスできると考えることができます。

EVMはBLOBの特定の内容を知ることはできませんが、EVMコントラクトはコミットメントを知ることでトランザクションデータの真正性を検証できます。

02. BLOB とレイヤー 2 の関係

ロールアップ技術は、イーサリアムのメインネットにデータをアップロードすることでデータ可用性(DA)を実現しますが、L1のスマートコントラクトがこれらのアップロードされたデータを直接読み取ったり検証したりすることを意図したものではありません。

トランザクションデータをL1にアップロードする目的は、すべての参加者がデータを表示できるようにすることです。

Dencunのアップグレード前は、前述のように、オプティミスティックロールアップはトランザクションデータをコールデータとしてイーサリアムに公開します。 したがって、誰でもこれらのトランザクション情報を使用して状態を再現し、レイヤー2ネットワークの正確性を検証できます。

ロールアップ トランザクション データが安価で、オープンで、透過的である必要があることは理解に難くありません。 Calldata は、特にレイヤー 2 用のトランザクション データを格納するのに適した場所ではなく、BLOB を伝送するトランザクションはロールアップ用にカスタマイズされています。

この時点で、トランザクションデータの重要性について疑問に思うかもしれません。

実際には、トランザクションデータは特定のシナリオでのみ使用されます。

• オプティミスティック ロールアップでは、信頼の前提に基づいて、不正の可能性があります。 このような場合、ロールアップによってアップロードされたトランザクションレコードが役に立ち、ユーザーは不正証明を開始できます。
• ZK Rollup の場合、ゼロ知識証明により、状態の更新が正しいことが証明されています。 データのアップロードは、ユーザーが自分で完全な状態を計算できるようにするためだけのものです。 レイヤ 2 ノードが正常に動作できない場合、完全な L2 ステート ツリーを必要とするエスケープ ハッチ メカニズムが有効になります。 これについては、この記事の最後のセクションで説明します。

これは、契約によるトランザクションデータの実際の使用が非常に限られていることを意味します。 オプティミスティックロールアップの不正証明でも、特定の瞬間に取引データが「存在した」という証明のみが必要であり、各取引の詳細を事前にメインネットに保存する必要はありません。

トランザクションデータをBLOBに配置することで、コントラクトからアクセスすることはできませんが、メインネットコントラクトはBLOBのコミットメントを保存できます。

不正防止メカニズムが将来特定のトランザクションを必要とする場合、そのトランザクションのデータを提供することは、それが一致する限り、契約を納得させ、不正防止メカニズムのトランザクションデータを提供できます。

これにより、取引データのオープン性と透明性を活用するだけでなく、すべてのデータを事前に契約に入力する莫大なガスコストも回避できます。

コミットメントを記録するだけで、トランザクションデータを検証でき、コストを大幅に最適化できます。 これは、ロールアップテクノロジーを使用してトランザクションデータをアップロードするための巧妙で効率的なソリューションです。

なお、Dencunの実際の運用では、Celestiaに似たマークルツリーはコミットメントの生成に使用されず、KZG(Kate-Zaverucha-Goldberg, Polynomial Commitment)アルゴリズムが使用されています。

マークルツリープルーフと比較すると、KZGプルーフを生成するプロセスは比較的複雑ですが、その検証量は少なく、検証手順はより単純です。 ただし、欠点は、信頼できる設定(ceremony.ethereum.org、 これは現在終了しています)であり、量子コンピューティング攻撃を防ぐ機能はありません(Dencunはバージョンハッシュ方式を使用しており、必要に応じて他の検証方法を置き換えることができます)。

現在人気のあるDAプロジェクトCelestiaでは、マークルツリーのバリアントを使用しています。 KZGとは異なり、ノードの整合性にある程度依存していますが、ノード間の計算リソースのしきい値を下げ、ネットワークの分散性を維持するのに役立ちます。

03. デンクンでの機会

EIP-4844 は、レイヤー 2 のコストを削減し、効率を向上させる一方で、セキュリティ リスクも高め、新たな機会ももたらします。

その理由を理解するには、上記の脱出ハッチ機構または強制撤退機構に戻る必要があります。

レイヤー2ノードが無効になっている場合、このメカニズムにより、ユーザーの資金がメインネットに安全に返還されることが保証されます。 このメカニズムをアクティブにするための前提条件は、ユーザがレイヤ 2 の完全なステート ツリーを取得する必要があることです。

通常の状況では、ユーザーはレイヤー2のフルノードを見つけてデータを要求し、マークルプルーフを生成し、それをメインネットコントラクトに送信して、引き出しの正当性を証明するだけで済みます。

ただし、L2ノードが悪意を持って動作したため、ユーザーがL2を脱出するために脱出ハッチメカニズムをアクティブにしたいと思っていることを忘れないでください。 これが発生すると、ノードから必要なデータを取得できない可能性が高くなります。

これは、ヴィタリックがよく言うところのデータ保留攻撃です。

EIP-4844以前は、永続的なレイヤー2レコードがメインネットに記録されていました。 レイヤー2ノードが完全なオフチェーンステータスを提供できない場合、ユーザーは自分でフルノードをデプロイできます。

このフルノードは、イーサリアムメインネットを介してメインネット上のレイヤー2シーケンサーによってリリースされたすべての履歴データを取得できます。 ユーザーは、必要なマークルプルーフを作成し、メインネット上のコントラクトにプルーフを提出することで、L2資産の引き出しを安全に完了することができます。

EIP-4844以降、レイヤー2データはイーサリアムフルノードのBLOBにのみ存在し、18日前の履歴データは自動的に削除されます。

したがって、メインネットを同期して状態ツリー全体を取得する前の段落の方法は、もはや実行不可能です。 レイヤー2の完全なステートツリーを取得したい場合は、すべてのイーサリアムBLOBデータを保存しているサードパーティのメインネットノード(18日後に自動的に削除されるはずです)またはレイヤー2ネイティブノード(まれです)にのみ依存できます。

EIP-4844 が稼働した後、ユーザがレイヤ 2 の完全なステータス ツリーを完全に信頼できる方法で取得することは非常に困難になります。

ユーザがレイヤ 2 ステート ツリーを取得するための安定した方法がなければ、極端な条件下で強制撤退操作を実行できません。 そのため、EIP-4844 はある程度、レイヤ 2 のセキュリティ上の欠点となっています。

このセキュリティの欠如を補うには、経済サイクルがプラスになるトラストレスなストレージソリューションが必要です。 ここでいうストレージとは、主にイーサリアムにデータをトラストレスで保持することを指し、このケースでは「トラストレス」というキーワードがあるため、これまでのストレージスペースとは異なります。

Ethstorageはトラストレスの問題を解決することができ、イーサリアム財団から2回の資金提供を受けています。

実際、このコンセプトは、デンクンのアップグレードによってもたらされる可能性に真に応えることができ、注目に値します。

Ethstorageの最も直感的な重要性は、完全に分散化された方法でDA BLOBの利用可能時間を延長し、EIP-4844以降のレイヤー2セキュリティの欠点を補うことができることです。

さらに、既存のほとんどのL2ソリューションは、主にイーサリアムのコンピューティングパワーのスケーリング、つまりTPSの向上に重点を置いています。 しかし、イーサリアムのメインネットに大量のデータを安全に保管する需要は、特にNFTやDeFiなどのdAppsの人気により、急増しています。

例えば、ユーザーはNFT契約のトークンだけでなく、オンチェーンの画像も所有しているため、オンチェーンNFTの保管に対する需要は膨大です。 Ethstorageは、これらの画像をサードパーティに保存することに伴う追加の信頼性の問題を解決できます。

最後に、Ethstorageは分散型dAppsのフロントエンドのニーズも解決できます。 現在、既存のソリューションは、主に中央集権的なサーバー(DNSを使用)によってホストされています。 この設定により、Webサイトは検閲や、DNSハイジャック、Webサイトのハッキング、サーバーのクラッシュなどの問題に対して脆弱になります。

Ethstorageはまだ初期のテスト段階にあり、このトラックの見通しについて楽観的なユーザーは試してみることができます。

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