PSE取引:ブロックチェーンの新たな物語 - チャンピオンを目指して競うDAレイヤー

元の投稿は PSE 取引アナリスト @cryptohawk によるものです

1. モジュール式ブロックチェーンの不可欠な部分

歴史的に主流のブロックチェーン アーキテクチャは非階層構造です。つまり、計算/決済/コンセンサス/データ可用性の 4 つのコア機能が同じノードのバッチによって実行されます。それとは対照的に、ブロックチェーンの階層構造により、ノードはコンピューティング/決済/コンセンサス/データ可用性の 4 つのコア機能の一部に焦点を当てるだけで済み、それによってノードのハードウェアしきい値が低下し、拡張が実現されます。

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ブロックチェーンの 4 つのコア機能モジュールの定義:

PSE取引: ブロックチェーンの新たな物語 - 王座を争うDA層

イーサリアムを核としたイーサリアムロールアップエコロジーが本格化している現時点では、L2のガス料金はL1に比べて90%近く節約できますが、まだ十分に低くはなく、目標にはまだ距離があります。将来的に想定される何億もの C エンド ユーザーを接続します。

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23.7 ETHコミュニティカンファレンスでのAvail創設者のスピーチによると、現在、ロールアップのコストのほぼ70%は、イーサリアムL1上のTXデータと証明データのリリースにかかっています。モジュラーブロックチェーンの次のステップはほぼ予見可能であり、ETH L1と多数の専用DAレイヤーがデータ可用性のレベルで競合し、新しいロールアップの参入障壁を劇的に下げ、セキュリティと分散化を犠牲にすることなくゾーンをさらに強化します ブロックチェーンのスケーラビリティとインタラクションの削減費用がかかります。

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2 DA レイヤーの最新開発

2.1 DA レイヤーテクノロジーパス

データの可用性を確保する方法に関して、DA レイヤーは多くの技術革新を採用しており、完全なデータを確実に取得/復元できるようにするなど、いくつかの技術的方向性が DA レイヤーによって合意されています。

(1) 消去コード

DA ノードによるデータ フラグメントの損失を防ぐために、イレイジャー コード テクノロジは、拡張データの M 要素から N 個の固有の要素が取得される限り、元のデータを N 要素から M 要素 (M > N) に拡張します。拡張データが完成しました。

DA レイヤーはブロック内の tx/blob を最小要素として使用し、EigenDA と Espreeso は 1 次元のリードソロモン符号化方式を採用し、Celestia と ETH Darksharding は 2 次元のリードソロモン符号化方式を採用します。

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(2) データ利用可能サンプリング

データ可用性のサンプリング メカニズムは消去コードに基づいています。つまり、ノードは完全なブロック データをダウンロードする必要はなく、十分なノード (ライト ノードも含む) を介してブロック ビルダーから一定数のデータ ブロックがランダムにサンプリングされ、最も多くのデータ ブロックが確保されます。最悪の場合でも完全なブロックを回復できる可能性があります。

もちろん、元のデータが正しく符号化および展開されていることを証明する方法など、他の技術的な方向では、さまざまな DA レイヤーで採用されるスキームに違いがあります。

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(1) 不正防止モード

代表プロジェクト:セレスティア

ライトノードが十分な固有のデータブロックをサンプリングし、フルノードにブロードキャストすることにより、正直なフルノードはエンコードを実行して完全なブロックを復元し、比較と検証のためにデータマークルルートとブロックビルダーによってリリースされたルートを再計算できます。検証が失敗した場合、つまり元のデータが正しくエンコードおよび展開されていないことが証明された場合、フルノードはライトノードとフルノードに不正証明をブロードキャストします。

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利点: ゲーム理論のインセンティブ メカニズムの実装に対する技術的な障壁が小さくなります。

短所: 最小限の正直さの前提を満たす必要があります。

(2) KZGコミットメントモデル

代表的なプロジェクト:EigenDA、Espresso、Avail、ETH Darksharding

KZG コミットメントは多項式コミットメント証明であり、DA 層の tx データ仕様に従って、すべてのオリジナル データと拡張データは、下図に示すように 8 要素 (d 0, x 0) で X、Y グリッドにマッピングされます。 、(d 1, x 1)...(e 0, x 4),(e 1, x 5)... を計算し、ラグランジュ補間を使用してそれらを通る最小次数多項式を見つけます。証明者は一致する必要があります。この多項式 f(x) は、秘密の信頼できる設定 を使用して、コミットメント C(f) を作成します。

続いて、証明者はグループ要素に対して固定の 48 バイトの証明 Π を生成します。C(f) を使用すると、すべての元のデータと拡張データが条件で、検証者は各要素に対して y=f(x) が成り立つかどうかを検証できます。のすべてが同じ多項式上にある場合、元のデータが正しくコード化および拡張されていることを証明できます。

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利点: 迅速な検証と証明。

短所: 事前に信頼できる設定が必要であり、量子コンピューティングに耐性がありません。

(3) DA 委員会マルチ署名モード (データ可用性委員会)

代表プロジェクト:Arbitrum Nova

このモードでは、ブロックチェーンは外部の DA 委員会に依存して TX データを保存し、B エンド/C エンド ユーザーのニーズに応じてデータを提供することを約束します。いわゆる DA コミットメントとは、委員会のメンバーが、特定のしきい値を満たす BLS 署名を使用して、特定の TX データ ブロックのハッシュおよび DA 有効期限に署名できることを意味します。

利点: 非常に低コスト。

短所: データの可用性は、誠実インセンティブ モデル + 邪悪な罰モデル + DAO ガバナンス モデルのマッチングにも依存します。信頼性は不正証明や KZG コミットメント証明よりも低いため、価値の低い非金融アプリケーションのインタラクティブ TX データ ストレージに適しています。 。

2.2 モジュール分割方式

また、ブロックチェーンのさまざまなモジュールを特定のプロジェクト間でどのように分割するかについて、市場には多くの設計スキームが存在しており、以下に 6 つの主流の設計フレームワークを示します: Celestium、Celestia Sovereign Rollup、Eigen Rollup、Espresso Rollup、および Ethereum Rollup。

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核心的なポイントをいくつか挙げます。

(1) 統合された決済層により、多くのロールアップがクロスチェーンのセキュリティと集合的な流動性を享受できるようになります。

リレートラストレイヤーを介したL1間のクロスチェーンと比較して、ロールアップ間の統合決済レイヤーは、決済レイヤーで相互にグローバル状態をリアルタイムに共有でき、トークンと情報のクロスチェーンの安全性が高くなります。

次の著者は、2 つのサードパーティ製クロスチェーン ブリッジ ソリューションをリストしています。

  • Rollups に基づく公式クロスチェーン ブリッジ契約と SDK を通じて、より大きな信頼を前提としないクロスチェーンが実現されます。

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  • サードパーティの流動性プールを通じて、より高速かつ低コストのクロスチェーンを実現します。

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(2) TX ソート権は DA 層によって引き受けられるべきではありません。

最近、Celestia 研究者の NashQ は、tx ソート権が主にアグリゲータ/DA 層に割り当てられる、さまざまな Rollup バリアント モジュールを提案しました。著者は、mev の民主化された分配に関する議論にますます注目が集まっていると信じています。PBS に代表されるメカニズムは、裁定者とノード/ソーターの間で mev の価値を合理的に分配することができ、ヘッドロールアップによって採用されるでしょう。高い確率で。 DA 層のコンセンサス メカニズムとネットワーク アーキテクチャの設計は、データの可用性の保証に重点を置く必要がありますが、TX ソートに関連する追加の mev 割り当てメカニズムが追加されると、ネットワーク アーキテクチャの技術要件に不必要な課題が生じる可能性があります。

(3) 今後 10 年間、ほとんどのロールアップ コンセンサス層と決済層にとってイーサリアムは依然として最良の選択肢となるでしょう。

モジュール式ブロックチェーン フレームワークの下では、ほとんどのブロックチェーン ユーザー (実践者も含めて) は、コンセンサス層によって提供されるセキュリティとブロック ファイナリティをあまり気にせず、著者はコンセンサス層がブロックチェーン モジュールの中核であると信じています。 2023 年にも、Polygon POS チェーンの異常なブロック ロールバック イベントが発生し、Polygon POS チェーンの Cex およびクロスチェーン プロトコルのブロック確認時間が大幅に延長され、悪影響が広範囲に及んだということです。したがって、イーサリアムは今後10年間、スマートコントラクトパブリックチェーン(91オープン)のコンセンサス層のリーダーとして揺るぎない存在であり、ロールアップコンセンサス層にとっても最良の選択肢であると筆者は判断する。ロールアップブロックとグローバルステート決済確認の主要なモジュールとして、決済レイヤーはコンセンサスレイヤーと統合するのに最適な選択です。

3 主流の DA レイヤー プロジェクトの紹介

3.1 セレスティア

DA レイヤーを提供する最初のソリューションとして、Celestia のネットワーク アーキテクチャはコンセンサス レイヤーとデータ アベイラビリティ レイヤーに分割されます。

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(1) コンセンサス層: Celestia は Cosmos のアーキテクチャから大きく借用し、Celestia APP という名前の POS チェーンをコンセンサス層として構築します。その下で Celestia-core はコンセンサス アルゴリズムとして Tendermint の修正バージョンを使用し、ノードは引き続き Tendermint を使用します。 p2p ネットワーク ルールを使用し、ABCI++ を介してアプリケーション層 (つまり、ステート マシン) に接続して、PoS ロジックを実行し、ガバナンスを実行します。

(2) データ可用性レイヤー: Celestia は、データ可用性サンプリング (DAS) テクノロジーを使用して、ブロック全体をダウンロードせずに、ブロック データのマークル ルートを含むブロック ヘッダーのみをダウンロードすることで、ライト ノードがフル ノードに近いセキュリティ属性を生成できるようにします。

具体的には、DAS の各ラウンドで、Celestia ライト ノードは、各ブロックの消去コードによってエンコードされた 2 k × 2 k データ ブロックをサンプリングします。各ライト ノードは、展開行列内の一連の座標をランダムに選択し、データ ブロックとこれらの座標での対応するマークル証明について完全なノードをクエリします。

1000 tx を含むブロックをブロードキャストするときにフル ノードが tx を隠すと仮定すると、ライト ノードはサンプリング検査を通じてすべてのブロック データに対して利用可能である必要があると仮定します (つまり、回復するには十分ではないエラー/損失データ ブロックがない)完全なブロック) の信頼確率は 99.9999% に達します。1,000 個の元のデータ ブロックの単純なサンプリングと悪意のあるフル ノードが TX を隠した場合、これを達成するには約 13,800 個のサンプルが必要となり、完全なブロックを直接ダウンロードする方が良いでしょう。ブロックはサンプリングされ、悪意のあるフル ノードは 100 万を超えるデータ ブロックを隠します。必要なサンプルは 48 つだけで、効率の差は約 288 倍です。

DAS が達成できること:

  1. 少量のサンプリングで、フル ノードによってブロードキャストされたブロックがブロック データの 25% 以上を隠しているかどうかを確認できます。

  2. データの 75% を取得するサンプリングにより、完全なブロック データを確実に復元できます。

DAS では達成できないこと:

  1. ブロック作成者がデータの 25% を超えて隠している場合、完全なブロック データを回復することができない可能性があります。

  2. サンプリングするのに十分なライト ノードがない場合、ブロック全体を再構成するのに十分な量の非重複データ ブロックをサンプリングできない可能性があります。

詳細な調査レポートについては、以下を参照してください。

3.2 固有DA

AigenLayer によって正式に開発された最初の AVS ネットワークとして、EigenDA は、イーサリアムのセキュリティ サブセットの DA 層に位置する、EigenLayer の「プロソン」に属し、決済層が同時に提供されるソブリン ブロックチェーン ソリューションを主に推進します。実行層。

創設者の Sreeram Kannan は、DA 上で Coded Merkle Tree、Scalable Data Availability Oracle、DispersedLedger などのテクノロジーに関する革新的な研究を行っており、現在は、ブロック データの二重冗長性、1 次元消去コード + KZG コミットメント + Authenticated Coded Dispersal (ACeD) シングルノードを使用しています。ストレージ 1/n データ ブロック (ネットワーク ノード番号 n) 技術フレームワーク。DA 効率とノード帯域幅の点で、ETH の最終 DA ソリューションである Danksharding を大幅に達成することを期待しています。

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詳細な調査レポートについては、以下を参照してください。

3.3 エスプレッソ

Espresso Sequencer ネットワークは、同じノード セットの下でモジュール方式で DA レイヤーとコンセンサス レイヤーを分離することを選択します。DA レイヤーは、TX のスクリーニングと並べ替え、データの可用性の確保を担当し、コンセンサス レイヤーは合意に達することのみを担当します。データセットの短期間のコミットメントについて。さらに、DA レイヤーとコンセンサス レイヤーは、EigenLayer などの再ステーキング レイヤーを通じて ETH のセキュリティをリース/共有します。

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アドバンテージ:

(1) 柔軟性: 楽観的な状況下では、CDN および小規模 DA 委員会は、ネットワークのデータ伝送容量とブロック確認速度を大幅に向上させることができ、悲観的な状況下でも、ネットワークは適切なタイミングで P2P プロトコルおよび DA ベース層に切り替えることができます。セキュリティを確保する。

欠点:

(1) アーキテクチャの冗長性: Espresso Sequencer コンセンサス層を DA 層から分離する必要はまったくありません。

(2) ネットワークセキュリティは、Espresso Sequencerネットワーク内でEigenLayerによって再ステーキングされたETHの量とほぼ同等であり、同じ軌道にあるEigenDAとの競争状況の下でEigenLayerのリソースが有利になる傾向があるリスクがあります。

(3) MEV キャプチャ機能とトランザクション レビュー権は Tiramisu、つまり Espresso DA 層に完全に集中しており、将来的には最適化のために PBS ソリューションに接続する必要があります。

詳細な調査レポートについては、以下を参照してください。

3.4 ETH プロトダークシャーディング

Vitalik が 22.11.5 に示したイーサリアムの将来のロードマップでは、マージ: POW から POS ステージの後、イーサリアムの次のステージの主な目標は、EIP 4844 によるロールアップのトランザクション パフォーマンスをさらに向上させることであることが明確に示されています。イーサリアムはDA&コンセンサス&決済層と位置付けられ、ロールアップには実行層のみが割り当てられます。

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EIP 4844 は、年末のカンクン アップグレードで開始される予定です。この EIP では、新しいトランザクション タイプ、つまり BLOB 搬送トランザクションが導入されます。ロールアップによってアップロードされた TX データは、ETH レイヤー 1 に非永続的に保存できます。塊の形。 1 つの BLOB のサイズは 128 KB で、各ブロックには理想的にはサイズが約 1 MB の BLOB が 8 個、サイズが約 2 MB の最大 16 個の BLOB が含まれます。これは、現在と比較して大幅な改善です。 ETH の平均ブロック サイズ 90 KB、特別な拡張。 ETHノードのストレージ状態の爆発を防ぐため、一定期間(具体的な期間は未定、2週間や1ヶ月程度になる可能性があります)を過ぎたBLOBは自動的に削除される予定です。一種のキャッシュとみなされます。

Vitalik 氏は、ステート ルートのみがイーサリアム チェーンに保存され、詳細なトランザクション データが専用の DA レイヤーに保存される未来を構想していますが、短期的な妥協ソリューション EIP 4844 は、ETH チェーンと専用 DA レイヤーの間の直接接続を指すことになります。 DA レイヤー: ビジネス競争では、専用 DA レイヤーの「データ ストレージ コストの削減」というカードに加えて、より広範なビジネス モデルを模索し、より優れた DAPP エコシステムを構築できるかどうかが成功の鍵となります。

##4 結論

過去の一連のサイクルでは、パンデータストレージトラック全体には資本バブルの蓄積や開発者にとっての魅力という点で利点がなかったか、あるいはユーザーが集中型データストレージとホスティング、分散型データストレージのリスクに敏感ではなかったため、その必要性があった。保管用に一時的に改ざんされます。 DA レイヤーは、モジュラー ブロックチェーンの不可欠なモジュールとして、最も価値のある実行レイヤーのトランザクション TX データのストレージに配置され、低コストでのデータの可用性 (アクセスなしのパブリック アクセスと検閲防止) と整合性を保証します。 「& Correctness & Privacy」は、より商業的なニーズを伴う物語になります。

短期から中期的には、DA レベルのトラックがいくつかのグループに分割されます。

(1) カンクンのアップグレード後、イーサリアム ロールアップは、EIP 4844 によってもたらされる BLOB データ ストレージ コストの削減の恩恵を受け、DA モジュールにおける ETH L1 の市場競争力を維持し続ける可能性があります。

(2) ETH L1 を決済層として使用し、実行層がクロスチェーンのセキュリティ/流動性を共有できるようにすることで、実行層間のより優れた「レゴ ビルディング ブロック」の相互運用性をもたらす DA 層ソリューション (Celestium など) に楽観的であり、生態学的発展の好循環へ。

(3)EigenLayer のヘビー プレッジ契約に依存する DA レイヤー ソリューション(EigenDA、Espresso など)について楽観的。これにより、TX データ ストレージのコストを削減できるだけでなく、ETH L1 のセキュリティの一部を共有することもできます。

(4) 先頭のRollup実行層はインセンティブ配分機構(PBS等)が充実した共用ソーター方式を採用し、送信スクリーニング・ソート権をDA層に与えず、DA層が専念する。データを利用可能にするタスク。

参考文献:

2.「セレスティアの開梱」、アナリストDAOより

3.「Pay Attend to Celestia」、Can Gurel著、Delphi Digitalより

4.「モジュラーブロックチェーンの現状」、ロイ・ルー著

5.「不正行為とデータ可用性の証明: ライトクライアントのセキュリティの最大化と不正多数派によるブロックチェーンの拡張」、ムスタファ アルバッサム、アルベルト ソンニーノ、ヴィタリック ブテリン著

  1. データの可用性サンプリングとダンクシャーディング: 概要と改善の提案、Valeria Nikolaenko と Dan Boneh による

7.EigenLayer での MEV の探索、Walt Smith 著

8.Hack Summit 2023 eigenDA を使用して新しい VM とロールアップを構築する方法

9.EigenLayer: The Resaking Collective、EigenLayer チームによる

10.イーサリアムのコンセンサスを過負荷にしないでください

  1. HotStuffコンセンサスアルゴリズムの詳細説明

14.イーサリアム・ヒッチハイク・ガイド、ジョン・シャルボノー著

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