イーサリアムの取引確認速度を向上させるための実行可能なソリューションの検討

ブロックチェーンユーザーエクスペリエンスの重要な指標の一つは、取引確認時間です。近年、イーサリアムはこの点で顕著な進展を遂げました。現在、ユーザーがL1で送信した取引は通常5〜20秒以内に確認され、基本的にはクレジットカード決済の体験と同等です。しかし、確認時間をさらに短縮することには依然として価値があり、特定のアプリケーションではサブ秒レベルの遅延が必要です。この記事では、イーサリアムが取引確認時間を改善するためのいくつかの可能な手段を探ります。

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先行技術の概要

単スロット最終性

イーサリアムが現在採用しているGasperコンセンサスメカニズムは、スロットと周期構造に基づいています。12秒ごとにスロットが設けられ、一部の検証者がチェーンヘッドに対して投票します。32スロット（6.4分）の間に、すべての検証者が一度投票する機会があります。これらの投票は、クラスPBFTコンセンサスアルゴリズム内のメッセージとして解釈され、2周期（12.8分）後に強い経済的保証を提供する最終性が得られます。

しかし、この方法には複雑さと時間がかかるという問題があります。単槽最終性（SSF）は、現在のアーキテクチャの代わりにTendermintに似たメカニズムを提案し、次のブロックを生成する前に現在のブロックの最終確認を完了します。SSFの主な課題は、12秒ごとに大量のメッセージのやり取りが必要であり、これはチェーンに大きな負担をかけることです。Orbit SSF提案のようないくつかの緩和策があるものの、ユーザーは取引を確認するまでに依然として5〜20秒待たなければなりません。

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ロールアップの事前確認

イーサリアムは常にrollupを中心としたロードマップに従い、L1をデータの可用性や他の機能をサポートする基盤層として設計し、L2プロトコルが利用できるようにしています。このような階層的なアーキテクチャにより、L1は検閲耐性、信頼性、コア機能の改善に専念し、L2はより直接的にユーザーのニーズに応えます。

理論的には、L2は自分自身の「分散型ソートネットワーク」を構築し、数百ミリ秒ごとにブロックに署名することができます。しかし、すべてのL2が分散型ソートを実装することを要求するのは現実的ではないようです。そこで、すべてのL2とL1がプレ確認メカニズムを共有するための基盤プレ確認という提案がなされました。

基本事前確認

基礎プレ確認仮定は、イーサリアムの提案者が複雑なMEV参加者であることです。この方法は、これらの提案者にプレ確認サービスを提供するよう促すことによって動機づけます。ユーザーは、取引が次のブロックに含まれるという即時の保証を得るために追加料金を支払うことができます。提案者が約束を違反した場合、罰則が科されます。

このメカニズムはL1取引だけでなく、"イーサリアム"に基づくロールアップにも適用され、すべてのL2ブロックは実際にはL1取引であるため、同じ事前確認メカニズムを享受することができます。

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可能な開発の方向性

単一スロットの最終性が実現され、Orbitのような技術を用いて各スロットで署名するバリデーターの数を減らしたと仮定します。スロットの長さは16秒に増加する可能性があり、その間にユーザーにより速い確認を提供するためにロールアップの事前確認や基盤の事前確認が使用されます。これは実際に新しいエポック-スロットアーキテクチャを形成します。

epoch-slotアーキテクチャは避けられないようです。その主な理由は、大まかな合意を達成するために必要な時間が、最大限の「経済的最終性」を達成するために必要な時間よりもはるかに短いためです。これは、ノードの数やノードの「質」などの要因に関係しています。

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L2 で可能な戦略

L2には現在、3つの主要な戦略があります：

1. 技術と理念の両方で「エーテル」を基盤にし、その基礎層の属性と価値観を最適化しています。
2. "ブロックチェーンの足場を持つサーバー"となり、中央集権の効率を最大限に活用しつつ、分散型の利点を保持します。
3. 妥協案：クイックチェーンとエーテルの安全性の結合。

異なるアプリケーションに対して、12秒のブロック時間は十分である可能性があります。より速い確認を必要とするアプリケーションにとって、唯一の解決策はエポックスロットアーキテクチャです。重要な問題は、イーサリアムのネイティブなエポックスロットアーキテクチャがどの程度の性能を発揮できるかであり、これが他のソリューションの発展の余地に影響を与えます。

現在、私たちはこれらの問題の最終的な答えにはまだ遠いです。ブロック提案者の複雑さや、Orbit SSFのような新しい技術の可能性などに不確実性があります。より多くの設計案を探求することは、L1およびL2ユーザーにより良いサービスを提供し、L2開発者の作業を簡素化するのに役立ちます。

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