イーサリアムの大量導入に対する最大の障壁の 1 つは、ユーザーが取引または対話するために支払わなければならない高額なガス料金です。オンチェーンのアクティビティが増加すると、ガス料金も大幅に増加し、ユーザーのしきい値が上昇します。
イーサリアム L1+L2 のパフォーマンスを向上させ、ガス料金の問題を解決するために、イーサリアム財団は中期的な移行ソリューションとして EIP-4844 を使用してガス料金を削減し、スループットを向上させることを提案しました。この記事では、EIP-4844 と、それがイーサリアムのロードマップの実装にとって重要である理由について詳しく説明します。
EIP-4844 はじめに
イーサリアム EIP-4844 はカンクン アップグレードの中核コンテンツであり、イーサリアムの取引手数料を削減するための新しい取引タイプ (ブロブ キャリー トランザクション) を導入します。 BLOB は通常の Ethereum トランザクションと同じようにトランザクションを実行しますが、BLOB と呼ばれる追加データが含まれています。トランザクション データを不変かつメモリ読み取り専用で保存する現在の calldata と比較して、BLOB ストレージははるかに大容量で安価です。
上の図のブロックスペースとブロブスペースの違いから判断すると、ブロブはイーサリアム仮想マシン (EVM) に表示されるブロックとは異なります。ブロブは短期間のみ利用可能であり、EVM には表示されません。さらに、BLOB は、計算に重点を置いた実行レイヤーではなく、イーサリアム コンセンサス レイヤーに存在します。最も重要なのは、ブロブスペースはブロックスペースよりもはるかに安価です。
Proto-Danksharding としても知られる EIP-4844 は、同じ Danksharding フレームワークとロジックを新しいトランザクション形式と検証ルールとして実装します。
EIP-4844 開発タイムライン
過去 3 年間にわたり、イーサリアムは一連のアップグレードを経て、PoW から PoS コンセンサスに移行し、ブロックチェーンのスケーラビリティが向上しました。
以下は、イーサリアムの重要なアップデートのタイムラインと概要です。
2020 年 12 月 1 日、PoS 主導のビーコン チェーンがオンラインになり、イーサリアム ユーザーはトランザクションを検証するために別のビーコン チェーンに ETH をステーキングできるようになりました。
2022 年 9 月に、ビーコン チェーンはイーサリアム メインネットと統合され、ネットワークの実行層とコンセンサス層が統合されました。
2023 年 4 月 13 日、上海アップグレード (EIP-4895) が開始され、イーサリアムバリデーター向けに ETH プレッジおよび引き出し機能がオープンしました。
これらのアップグレードはイーサリアムのスケーラビリティを高めるために必要ですが、ブロックチェーンのトランザクション速度やガス価格を直接改善するものではありません。シャーディングやダンクシャーディングなどの将来のアップグレードにより、イーサリアムは真にスケーラブルになるでしょう。
シャーディングとは何ですか?
シャーディングとは、ブロックチェーン ネットワークを「シャード チェーン」と呼ばれる小さな単位に分割することを指します。各シャード チェーンはトランザクションを並列処理して、トランザクション スループットを最大化し、ネットワークの混雑を軽減し、ガス料金を削減できます。つまり、シャーディングは、データベースを特定のデータ セグメントを管理する小さなデータベースに分割し、それによってそれらのデータベースの効率とパフォーマンスを向上させる方法です。
シャーディング技術の難易度が高いため、イーサリアムは中間的な解決策を採用することを決定しました。つまり、最初にプロトダンクシャーディングを実装し、最後に実装が容易なダンクシャーディングに移行することです。
ダンクシャルディングとは何ですか？
Danksharding は、ブロブと呼ばれる大容量データに依存してイーサリアム ブロックチェーンを拡張する新しいシャーディング アーキテクチャです。 ロールアップを中心としたレイヤー 2 プロトコルは、追加の BLOB データ スペースを使用してネットワークの輻輳を緩和し、それによってトランザクション手数料を削減します。
現在、イーサリアムのベース層のTPSは約15、第2層ロールアップのTPSは約100です。大まかな見積もりによると、Danksharding はイーサリアムの TPS (L1+L2 全体を考慮) を 100,000 に増加すると予想されます。
Danksharding のもう 1 つの革新は、各シャードに独自のプロポーザーが存在するのではなく、1 つのプロポーザーのみがすべてのシャードのトランザクションを選択するマージされた手数料市場です。この統合された手数料市場を円滑に運営し、最大抽出可能価値 (MEV) の問題を軽減するために、提案者と構築者の分離と呼ばれる方法も実装されます (提案者とは、どのトランザクションを次のブロックのイーサリアム プロトコルに含めるかの選択を指します)バリデータ)。
ただし、イーサリアム上に完全なダンクシャーディングを実装することは一夜にして実現するものではなく、EIP-4844 (プロトダンクシャーディング) などのいくつかのアップグレードを段階的に実装する必要があります。
プロトダンクシャルディングとは何ですか?
2人のイーサリアム研究者Proto LambdaとDankrad Feistにちなんで名付けられたProto-Dankshardingは、イーサリアムTPSを約1,000に増加させ、完全なダンクシャーディングを達成する前に必要なより簡単なステップです。 最も重要なことは、BLOB データを受け入れる新しいトランザクション タイプが導入されることです。これは、完全な Danksharding を可能にする重要な部分です。
Vitalik Buterin 氏は、Proto-Danksharding は Danksharding のロジックとフレームワークのほとんどを実装しているが、実際のシャーディングはまだ実装していないと考えています。言い換えれば、Proto-Danksharding は Danksharding のプロトタイプであり、将来他のシャーディング アップグレードを実装するためのフレームワークを提供します。
EIP-4844 ガス料金を削減するにはどうすればよいですか?
EIP-4844 (プロトダンクシャーディング) の主な目的は、トランザクションの実行に BLOB を使用することでイーサリアムのガス料金を削減することです。 BLOB データの方が安価であるため、イーサリアム仮想マシン (EVM) はそれにアクセスできず、BLOB へのコミットメントを表示することしかできません。さらに、Proto-Danksharding のデータ帯域幅はスロットあたり 1 MB に固定されています。
CallData を安くするだけで平均的または最悪のケースの不一致につながる可能性があるため、イーサリアム開発者は、新しいタイプの BLOB を運ぶトランザクション (L2 ロールアップからのトランザクションに焦点を当てた) を構築することでガス料金を削減しようとしました。
Ethereum の平均ブロック サイズは約 90 KB ですが、理論上の最大ブロック サイズは約 1.8 MB です。これは、ネットワーク活動が活発な期間中、イーサリアムブロックはより多くのトランザクションに対応できることを意味しますが、非常に高いガス料金がかかります。 calldata が 10 倍安くなると、トランザクション量は 10 倍になり、極端な場合、ブロック サイズは 10 倍 (18 MB) になります。イーサリアムがネットワーク内にそのような巨大なブロックを収容できないことは明らかです。
解決
ProtoDanksharding は、多次元の EIP-1559 料金市場を通じてガス価格危機を解決します。
ProtoDanksharding が提案される前に、EIP-4488 は高いガス料金の問題を解決しようとしていました。
EIP-4488 には 2 つのルールがあります。calldata のガス コストは、1 バイトあたり 16 ガス ユニットから 3 ガス ユニットに削減されます。1 ブロックあたり 1 MB とトランザクションあたり 300 バイトの制限があり、最大値は約 1.4 MB です。
ブロック サイズの上限は、平均的なブロック負荷のスパイクが極端な負荷のスパイクにつながらないようにする最も簡単な方法です。 さらに、最も極端なブロック サイズ (1.4 MB) は、常に現在の最大ブロック サイズ (1.8 MB) よりも小さくなります。
EIP-4488 は以前にガス問題の解決策を提案しているのに、なぜイーサリアム コミュニティはガス料金を削減するために最終的に EIP-4844 を選択したのでしょうか? EIP-4488 は現在の変更を最小限に抑える (安定性を維持する) 一方で、将来的にはさらに多くの変更が必要になるためです。対照的に、プロト ダンクシャーディングの目的は、将来イーサリアム ネットワークがダンクシャーディングにアップグレードできるように、フレームワークにさらに変更を加えることです。
Proto-Danksharding は、L2 ロールアップからのデータを大容量 BLOB に保存する別のトランザクション タイプを作成し、各ブロックに存在する BLOB の数に上限があるため、L2 手数料が大幅に削減されます。 BLOB は実行層ではなくコンセンサス層に保存されるため、イーサリアム仮想マシン (EVM) からはアクセスできません。
Proto-Danksharding の後でも、シャーディングは依然として複雑なタスクですが、その複雑さはコンセンサス層に限定されます。したがって、実行層のクライアント チームとロールアップ開発者は、プロト ダンクシャーディングからフル シャーディングに移行するために追加の作業を行う必要はありません。
また、EIP-4844 は BLOB データを呼び出しデータから分離し、BLOB データを短期間に保存することを容易にします。
EIP-4844 のデータ ストレージ オプション
スロットあたり約 1 MB (12 秒) のプロト ダンクシャーディングにより、年間 2.5 TB のデータが生成されます。コンセンサス レイヤーは、履歴保持期間 (EIP-4444) によるデータ ストレージの課題に対処し、一定期間後に BLOB データを自動的に削除するロジックを実装できます。
古い BLOB データにアクセスする方法の問題に関しては、分散プロトコルに履歴データを保存する方法が複数あります。たとえば、ロールアップ、Bittorrent、イーサリアム ポータル ネットワーク、ブロック エクスプローラー、API プロバイダー、サードパーティのインデックス作成プロトコル (The Graph) などのアプリケーション固有のプロトコルはすべて、完全な履歴を保存できます。
EIP-4844 の前後のアップグレードは何ですか?
イーサリアム開発者は、ガス料金を削減するために、EIP-4844 の前にいくつかのアップグレードを提案しました。たとえば、EIP-3651 は、ブロックビルダーがイーサリアムブロック構築ソフトウェア Coinbase と対話するのを妨げるガス料金を削減し、EIP-3855 は、Push 0 を介して開発者へのガス料金を削減し、EIP-3860 は、特定のユースケースコストのガス料金を削減します。
EIP-4844 は、イーサリアム ネットワークを拡張し、ガス料金を削減するフル シャーディングに向けた一歩です。開発者は、EIP-4844 の後の「Verge」を計画しており、スケーラビリティのために Verkle ツリーが導入されます。
EIP-4844 の影響
EIP-4844 の主な目標は、新しい BLOB を運ぶトランザクションを使用することでイーサリアムの L2 ガス料金を 10 ～ 100 分の 1 に削減し、将来のアップグレードはすべてコンセンサス レイヤーでのみ行われるため、フル シャーディングへの移行を容易にすることです。
アーキテクチャ レベルでは、EIP-4844 は Blob を運ぶトランザクションを導入し、イーサリアムが L2 用に別個のデータ層を構築するのはこれが初めてであり、その後の完全なダンクシャーディングの基礎が築かれました。
経済モデル レベルでは、EIP-4844 は BLOB の新しい手数料市場を導入します。これは、イーサリアムが多次元市場に向けて移行する最初のステップでもあります。
ユーザー エクスペリエンスに関して、ユーザーが最も直感的に認識するのは、L2 料金の大幅な削減です。この重要な根本的な改善は、L2 とそのアプリケーション層の爆発的な増加に重要な基盤を提供します。
まとめ
EIP-4844 は、イーサリアム ネットワークのスケーラビリティを向上させるメジャー アップグレードであり、将来のフル シャーディングに必要な更新を少なくできるようにします。 Proto-Danksharding により BLOB データ グループのスペースが増加し、より多くのデータ処理が可能になるため、ネットワークの混雑が軽減され、ガス料金が削減されます。
非常に複雑なプロトコルのアップグレードである EIP-4844 は、イーサリアムのロードマップの重要な部分であり、提案者と構築者の分離や EIP-1559 BLOB 料金の調整など、他のシステム アップグレードにも関連しています。
EIP-4844 では、BLOB キャリー トランザクションの導入に加えて、実行層ロジック、検証ルール、多次元ガス マーケット、将来のフル シャーディングに必要なその他のシステム変更が実装されます。
EIP-4844 は完全な Danksharding ロジックの大部分を実装しますが、実際のシャーディングは実装しないことに注意してください。 EIP-4844 は、イーサリアムを大量導入の実現に必要なコストとスループットのレベルに近づけるだけでなく、スケーラビリティとコスト削減も改善できます。
EIP-4844 の正確なリリース日は現時点ではありませんが、今年後半に実装される予定です。 EIP-4844 の実装後、ユーザーはイーサリアム、特に L2 の大幅な改善、主にトランザクションの高速化と手数料の削減を目にすることになります。 EIP-4844 の実装が成功すれば、仮想通貨分野におけるイーサリアムの競争力も高まります。