ヴィタリック:言い争いはやめましょう、レイヤー2の定義について言いたいことがあります

原題:「Different types of layer 2s」

文:ヴィタリック・ブテリン

コンピレーション:BlockBeats

このエコシステムは、この1年間で急速に拡大しました。 従来はStarkNet、Arbitrum、Optimism、Scrollに代表されるZK-EVMロールアップエコシステムは、急速に進歩し、セキュリティが向上しており、L2beatページでは各プロジェクトの状況をまとめています。

さらに、サイドチェーンやロールアップを構築するチーム(Polygonなど)、検証に向けて移行しようとしているL1プロジェクト(Celoなど)、まったく新しい試み(Linea、Zethなど)も見られます。 )。

この必然的な結果の1つは、L2プロジェクトがより不均一になる傾向がある(つまり、「異性化」される)傾向があることです。 暗号資産における「異質性」とは、異なる種類のものや性質の異なるものの共存または混合を指します。 この用語は、異なる特性、ルール、または属性を持つさまざまなブロックチェーン、プロトコル、テクノロジー、または資産を説明するためによく使用されます。 この傾向は、以下の理由から今後も続くと予想されます。

現在、多くの独立したL1プロジェクトが、イーサリアムエコシステムとより緊密に関わり、L2プロジェクトに変身する可能性を検討しています。 これらのプロジェクトでは、移行に段階的なアプローチを取る必要がある場合があります。 全体的な移行をすぐに行うと、テクノロジがすべてをロールアップ シナリオに配置する準備ができていないため、使いやすさが低下します。 そして、全体的な移行の後半では、勢いを犠牲にして実用的な意味を理解するには遅すぎるかもしれません。

中央集権型プロジェクトの中には、ユーザーにより多くのセキュリティを提供したいと考え、ブロックチェーンベースの道を模索しているものもあります。 多くの場合、これらのプロジェクトは過去に「許可型コンソーシアムブロックチェーン」を検討していた可能性があります。 実際、彼らは「半中央集権化」のレベルに達するだけで済むかもしれません。 さらに、通常、スループットが非常に高いため、少なくとも短期的にはロールアップ スキームには適していません。

ゲームやソーシャルメディアなどの非金融アプリケーションは、分散化を望んでいますが、必要なのは一定レベルのセキュリティだけです。

ユーザー名の登録やアカウントの復旧などの稀で価値の高いアクティビティはロールアップスキームで行う必要がありますが、投稿や投票などの頻繁で価値の低いアクティビティはセキュリティが少なくて済みます。 しかし、ブロックチェーンの障害によってアカウントを失う場合、それはより大きな問題です。

重要なテーマは、現在イーサリアムL1にいるアプリケーションやユーザーは、短期的には少額ではあるが目に見えるロールアップ手数料を支払うことをいとわないのに対し、ブロックチェーン以外の世界のユーザーは、以前に1ドルを支払ったことがある場合は0.10ドルを支払う方が受け入れやすく、以前に0ドルを支払ったことがある場合は受け入れるのが難しいということです。

これは、現在でも中央集権化されているアプリケーションや、ユーザーベースが小さい場合に料金が極端に低いことが多い小規模なL1プロジェクトにも当てはまります。

当然の疑問は、ロールアップスキーム、バリディウム、およびその他のシステム間の複雑なトレードオフのうち、特定のアプリケーションにとって妥当なのはどれかということです。

ロールアップ vs バリディウム vs 切断 s

ここで取り上げるセキュリティとスケーラビリティの 1 つ目の側面は、L1 で発行された資産を所有し、それを L2 に預けてから自分に譲渡する場合、その資産を L1 に戻すことができるという保証はどの程度あるかということです。

また、関連する質問として、どのようなテクノロジーの選択がこのレベルの保証につながるのか、また、そのテクノロジーの選択のトレードオフは何か、という質問もあります。

簡単な図で問題を説明することができます。

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これは、多くの中間オプションが存在する単純化されたシナリオであることに注意してください。 例えば:

ロールアップとバリディウムの間:バリデウムでは、誰でも取引手数料を賄うためにオンチェーンで支払いを行うことができ、その時点でオペレーターはチェーンにデータを提供するか、デポジットを失うことを余儀なくされます。

プラズマとバリディウムの間:プラズマシステムは、オフチェーンデータの可用性によりロールアップのようなセキュリティ保証を提供しますが、限られた数のアプリケーションしかサポートしません。 システムは、これらのより複雑なアプリケーションを使用しないユーザーにはプラズマ・レベルの保証を、これらのアプリケーションを使用するユーザーにはバリディウム・レベルの保証を備えた完全なEVMを提供することができます。

これらの中間オプションは、ロールアップとバリディウムの間のスペクトルと考えることができます。 しかし、アプリケーションが左または右のさらに離れた点ではなく、そのスペクトル上の特定の点を選択する動機は何でしょうか。 ここでは、主に2つの要因があります。

**1. イーサリアムネイティブのデータ可用性のコストは、テクノロジーの進化とともに時間の経過とともに減少します。 イーサリアムの次のハードフォークであるDencunは、約32kB/sのオンチェーンデータ可用性を提供するEIP-4844(「プロトダンクシャーディング」とも呼ばれます)を導入しています。

このデータの可用性は、今後数年間で徐々に増加し、最終的な目標は約 1.3 MB/秒のデータ可用性です。 同時に、データ圧縮の改善により、同じ量のデータでより多くのことを行うことができます。

**2. アプリケーション自体のニーズ: アプリケーションの問題と比較して、高コストの観点からユーザーの損失はどの程度深刻か。 ** 金融アプリケーションは、アプリケーションの障害により、より多くの損失を被ります。 ゲームやソーシャルメディアには、多くのユーザーアクティビティと比較的価値の低いアクティビティが含まれるため、さまざまなセキュリティのトレードオフが理にかなっています。

このトレードオフは、おおよそ次のようになります。

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もう一つ特筆すべきは、事前確認です。 事前確認とは、ロールアップまたはバリディウムの参加者のグループによって署名されたメッセージで、「これらのトランザクションがこの順序に含まれており、状態後のルートがこれであることを証明します」と述べています。 これらの参加者は、現実に対応しない事前確認書に署名することができますが、署名した場合、預金は破棄されます。

これは、消費者の支払いなどの価値の低いアプリケーションに役立ちますが、数百万ドルの送金などの価値の高いアプリケーションは、システムのセキュリティの整合性に裏打ちされた「定期的な」確認を待つ場合があります。

事前確認は、前述の「プラズマ/バリディウムハイブリッド」に似たハイブリッドシステムの別の例と見なすことができますが、今回は、完全なセキュリティでレイテンシーが高いロールアップ(またはバリディウム)と、セキュリティレベルは低いがレイテンシーが低いシステムの間です。 より低いレイテンシーを必要とするアプリケーションは、より低いセキュリティを受けますが、最大限のセキュリティのためにより高いレイテンシーを許容するアプリケーションと同じエコシステムに共存できます。

イーサリアムのトラストレスな読み取り

あまり考慮されていませんが、それでも非常に重要な接続の別の形式は、イーサリアムブロックチェーンを読み取るシステムの能力に関係しています。 具体的には、イーサリアムが発生したときにシステムをロールバックする機能が含まれます。 これがなぜ重要なのかを理解するために、次のシナリオについて考えてみます。

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図に示すように、イーサリアムブロックチェーンでロールバックが発生したとします。 これは、ブロックチェーンがまだ確定していないエポック内の一時的な停止である可能性があります。 あるいは、オフラインのバリデーターが多すぎて、ブロックチェーンが長期間ファイナライズできない非アクティブなリーク期間が発生していることが原因かもしれません。

この結果として起こりうる最悪のシナリオは、トップチェーンの最初のブロックがイーサリアムチェーンの左端のブロックからデータを読み取ったとします。 例えば、誰かがイーサリアムに100ETHをトップチェーンに預けたとします。 その後、イーサリアムはロールバックしましたが、トップチェーンはロールバックしませんでした。 その結果、トップチェーン上の将来のブロックは、イーサリアムブロックチェーン上の新しい正しいブロックに正しく従いますが、間違ったトランザクション(つまり、100ETHのデポジット)はトップチェーンにまだ存在します。 この脆弱性により、コインの追加発行につながり、トップチェーン上のブリッジされたETHが部分的な準備金に変わる可能性があります。

この問題を解決するには、次の 2 つの方法があります。

1.トップチェーンは、イーサリアムによってファイナライズされたブロックのみを読み取ることができるため、ロールバックする必要はありません。

  1. イーサリアムでロールバックが発生した場合、トップチェーンでもロールバックが発生する場合があります。 どちらもこの問題を防ぐことができます。 前者の方が実装が簡単ですが、イーサリアムが非アクティブなリーク期間に入ると、長期間にわたって機能が失われる可能性があります。 後者は実装がより困難ですが、常に最高の機能を備えていることを保証します。

最初の方法には、実際には特殊なケースがあることに注意してください。 イーサリアムに51%の攻撃があり、その結果、2つの新しい互換性のないブロックが同時に出現し、どちらも確定したように見える場合、トップチェーンは間違ったブロック(つまり、イーサリアムの社会的コンセンサスが最終的にサポートしていないブロック)を選択し、正しいブロックに切り替えるためにロールバックする必要があります。 おそらく、この状況に対処するために事前にコードを記述する必要はありません。 これは、トップチェーンのハードフォークを行うことで処理できます。

ブロックチェーンがイーサリアムをトラストレスで読み取ることができるのには、2つの重要な理由があります。

まず、この機能により、イーサリアム(または他のレイヤー2ソリューション)で発行されたトークンをそのチェーンにブリッジする際のセキュリティ問題を軽減できます。

第二に、この機能により、共有キーストレージ構造を使用するアカウント抽象化ウォレットは、チェーン上の資産を安全に保持できます。

論争にもかかわらず、最初のアプローチの重要性は広く認識されています。 繰り返しになりますが、2番目の方法は、鍵を簡単に変更し、多くの異なるチェーンに資産を保持できるウォレットを持つことができることを意味するため、重要です。

ブリッジを持つことでバリデウムは成立するのか?

トップチェーンが最初に独立したチェーンとして立ち上げられ、その後、誰かがイーサリアムにブリッジコントラクトを展開したとしましょう。 ブリッジコントラクトは、トップチェーンからブロックヘッダーを受け入れるコントラクトであり、送信されたブロックヘッダーに、ブロックヘッダーがトップチェーンのコンセンサスによって受け入れられたことを証明する有効な証明書が添付されていることを確認し、ブロックヘッダーをリストに追加します。

アプリは、トークンの入出金などの機能をこれの上に構築できます。 このようなブリッジが確立されると、前述の資産のセキュリティが保証されるのでしょうか?

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今のところ、まだです! これには 2 つの理由があります。

  1. ブロックの署名を検証していますが、状態遷移が正しいかどうかは検証していません。 そのため、イーサリアムで発行された資産をトップチェーンに預け、トップチェーンのバリデーターが不正になった場合、無効な状態遷移に署名し、それらの資産を盗むことができます。

2.トップチェーンはまだ読めないイーサリアムです。 その結果、イーサリアムネイティブの資産は、他の(そして潜在的に安全でない)サードパーティのブリッジに頼らない限り、トップチェーンに預けることはできません。

では、バリデーターブリッジとしてブリッジを構築しましょう:コンセンサスを検証するだけでなく、ZK-SNARKプルーフを使用して計算された新しいブロックの状態が正しいことも検証します。

このステップが完了すると、トップチェーンのバリデーターはあなたの資金を盗むことができなくなります。 使用できないデータを含むブロックを公開して、誰もが資金を引き出すのを防ぐことはできますが、資金を盗むことはできません(身代金を要求して資金を引き出すことができるデータを明らかにしようとしない限り)。 これはバリディウムと同じセキュリティモデルを持っています。

しかし、トップチェーンがイーサリアムのデータを読み取れないという2つ目の問題はまだ解決されていません。 これを実現するには、次の 2 つのいずれかを行う必要があります。

  1. ファイナライズされたイーサリアムブロックを検証するブリッジコントラクトをトップチェーンに配置します。

  2. トップチェーンの各ブロックに最新のイーサリアムブロックのハッシュを含め、フォーク選択ルールを採用してハッシュリンクを強制します。 つまり、非メインチェーン上のイーサリアムブロックにリンクされるトップチェーンブロック自体が非メインチェーンです。 トップチェーンのブロックチェーンに接続されているイーサリアムブロックが、最初はメインチェーン上にあるが、後に非メインチェーンになった場合、トップチェーンのブロックも非メインチェーンになる必要があります。

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これらの紫色のリンクは、イーサリアムのコンセンサスを検証するハッシュリンクまたはブリッジコントラクトである可能性があります

それで十分ですか? 実際には、いくつかの小さなエッジケースがあるため、それだけでは十分ではありません。

  1. イーサリアムが51%の攻撃を受けた場合はどうなりますか?

  2. イーサリアムのハードフォークアップグレードにどう対処するか?

  3. チェーンのハードフォークアップグレードをどのように処理しますか?

イーサリアムに対する51%の攻撃は、トップチェーンへの51%の攻撃と同様の結果をもたらしますが、その逆もまた然りです。 イーサリアムのハードフォークは、トップチェーン内のイーサリアムブリッジを無効にする可能性があります。 イーサリアムが確定したブロックを復元すれば復元され、イーサリアムがハードフォークを行えばハードフォークされるという社会的コミットメントが、この問題を解決する最もクリーンな方法です。

トップチェーンのガバナンス機関が攻撃やハードフォークの可能性の証拠を見つけた場合、ガバナンス機関を活性化し、ガバナンス機関が失敗した場合にのみトップチェーンをハードフォークすることができます。

3番目の質問に対して、唯一の実行可能な答えは、イーサリアム上のブリッジコントラクトにトップチェーンのハードフォークアップグレードを認識させるような、イーサリアム上の何らかのガバナンスを持つことです。

概要: ブロックチェーンをバリデウムにするには、双方向の検証ブリッジでほぼ十分です。 残る主な要素は、イーサリアムにブリッジコントラクトが正常に機能しなくなるような異常なことが起こった場合、別のブロックチェーンがそれに応じてハードフォークを行うという社会的コミットメントです。

まとめ

「イーサリアムとのつながり」には、2つの重要な側面があります。

  1. イーサリアムへの出金の安全性

2.イーサリアムのセキュリティを読む。

これらはどちらも非常に重要であり、異なる考慮事項があります。 どちらの場合も、連続体があります。

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各次元は 2 つの異なる方法で測定されることに注意してください (実際には 4 つあります): 抽出されたセキュリティは、(i) セキュリティのレベル、および (ii) 最高レベルのセキュリティの恩恵を受けるユーザーまたは使用者の数によって測定できます。

リードセキュリティは、(i)リンクがイーサリアムのブロックを読み取ることができる速度、特にファイナライズされたブロックが他のブロックとどのように異なるか、および(ii)51%攻撃やハードフォークなどのエッジケースに対処する際のリンクのコミット度によって測定できます。

このプロジェクトには、このデザイン空間の多くの領域に価値があります。 アプリケーションによっては、高レベルのセキュリティと緊密な接続性が不可欠です。 他のアプリケーションでは、スケーラビリティを高めるために、より寛大な条件が許容されます。 多くの場合、現在の緩い条件から始めて、今後10年間でより緊密な結合に段階的に移行することが、技術の向上とともに最適である可能性があります。

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