イーサリアム認証システムの技術的進化と課題

最近、イーサリアムの共同創設者であるVitalik Buterinが、イーサリアムの将来の発展方向についての一連の論文を発表しました。これらの論文は、イーサリアムのロードマップの6つの重要な段階をカバーしており、本稿ではその中の最初の段階である「The Merge」に焦点を当て、認証（PoS）メカニズムの潜在的な改善の余地と実現方法について探討します。

"The Merge"はイーサリアムの歴史の中で最も重要なマイルストーンの一つと考えられており、作業証明（PoW）から認証（PoS）への移行を示しています。約2年間の運用を経て、イーサリアムのPoSシステムは安定性、パフォーマンス、そして分散化において優れた成果を示しています。しかし、まださらなる最適化が必要な重要な分野がいくつかあります。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通しの分析(1):マージ

主な目的

1. 単一スロット確定性（SSF）を実現する：ブロックの最終確定時間を約15分から1スロット内に短縮する。
2. 中央集権を維持しながら、取引の確認と完了の速度を加速させる。
3. 独立したステーキングのハードルを下げ、小規模なステーキング参加者の参加可能性を高める。
4. システムの堅牢性を強化する。
5. 51%攻撃に対する耐性と回復能力を向上させる。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通しの分析(1):マージ

技術的な課題と解決策

単時隙の決定性とステーキングの民主化

現在、イーサリアムは約15分で1つのブロックを完成させる必要があり、ステーキングのハードルは32 ETHです。これは、バリデーターの数を最大化し、最終確定時間を最小化し、ノード運営コストを低下させる間のバランスを取るためです。

理想的には、イーサリアムは経済的最終性を保持しつつ、2つの目標を達成したいと考えています。

1. 12秒以内のスロット内でブロックの確定を完了する。
2. ステーキングの閾値を32 ETHから1 ETHに引き下げる。

これらの目標を達成するために、研究者たちはいくつかの可能な解決策を提案しました：

1. ZK-SNARKs技術を使用するなど、署名集約プロトコルを改善します。
2. Orbit委員会メカニズムを導入し、高い攻撃コストを維持しつつ、中規模のランダムな検証者サンプルが各タイムスロットに参加できるようにします。
3. 二重ステーキングメカニズムを採用し、異なる預金要件を持つ2種類のステーカーを設定します。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通しの分析(1):マージ

単独秘密党首選挙

現在のシステムでは、次のブロックの提案者は予測可能であり、これはセキュリティの脆弱性を引き起こす可能性があります。この問題を解決するために、単一秘密リーダー選挙（SSLE）プロトコルが提案され、暗号技術を用いて各検証者に「ブラインド」検証者IDを作成し、複数の提案者がブラインドIDプールを再編成および再ブラインド化できるようにします。

しかし、シンプルで効率的なSSLEプロトコルを実現することは、プロトコルの簡潔さと量子耐性を維持することに特において課題に直面しています。

より速い取引確認

取引確認時間をさらに短縮する（例えば12秒から4秒に短縮する）ことは、ユーザーエクスペリエンスを大幅に改善し、DeFiプロトコルの効率を向上させるでしょう。主に2つの技術的アプローチがあります：

1. 時間間隔を8秒または4秒に減らす。
2. 提案者が単一のタイムスロット中にプレ確認を発表することを許可する。

しかし、これらの方法はそれぞれの課題に直面しており、例えば、バリデーターの集中化リスクやインセンティブメカニズムの設計などの問題があります。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通し分析(1):マージ

量子攻撃に対する耐性

潜在的な量子コンピュータの脅威に直面して、エーテルは現在の楕円曲線に依存する各プロトコル部分のために、ハッシュまたは他の量子耐性の代替案を開発する必要があります。これは、認証設計において保守的な仮定を維持する重要性を強調しています。

まとめ

イーサリアムの技術進化の道は挑戦に満ちています。質権のハードルを下げ、単一のタイムスロットの確定性を実現し、リーダー選挙メカニズムを改善し、取引の確認を加速させ、量子耐性を強化することは、今後の発展の重要な方向です。Vitalik Buterinの分析はイーサリアムの技術アップグレードに対する包括的な考え方を提供し、認証メカニズムの巨大な潜在能力を示しています。

このプロセスでは、イーサリアムチームはさまざまな技術的ソリューションの間でのトレードオフを引き続き行い、より高いセキュリティ、パフォーマンス、および分散化のレベルを実現するための最良の発展経路を模索します。この継続的な革新と最適化のプロセスは、イーサリアムエコシステムの絶え間ない進化と改善を促進します。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通し分析(1):マージ