2024年1月27日、イーサリアム共同創始者Vitalik Buterinは、新しいブロックチェーンの拡張性フレームワークを発表しました。彼は「階層構造」という概念を用いて、なぜ異なる技術コンポーネントの拡張速度に大きな差が生じるのかを説明し、状態こそがイーサリアムのスケーリングの真のボトルネックであると指摘しています。このモデルは、イーサリアムの長期的な拡張路線を理解するための明確な技術マップを提供します。
Vitalikはブロックチェーンの拡張性の難しさを三つの層に分類しています：
この階層の核心的な洞察は：各層の拡張の難しさは、その層が分散化にどれだけ制約を与えるかに依存しているという点です。計算は外部委託可能、データは分散可能ですが、状態はネットワーク全体で検証されなければなりません。
計算は最も拡張しやすい部分です。Vitalikは、以下の方法で計算能力を向上させることができると指摘しています：
これが現在の多くのLayer 2ソリューションの基本的な考え方です。Rollupは、取引をオフチェーンで実行し、圧縮された結果をイーサリアムのメインチェーンに提出することで、数百倍のスループット向上を実現しています。
計算に比べて、データの拡張速度はやや遅いです。ブロックチェーンは重要なデータの検証と取得を保証しなければならず、これが拡張の制約となっています。ただし、PeerDASなどのデータ配信技術の導入により、イーサリアムはノードのストレージと帯域圧力を低減しています。
これは何を意味するのでしょうか？データシャーディングやエラー訂正符号などの技術を用いることで、異なるノードは全データを検証するのではなく、一部だけを検証すればよくなります。これにより、より多くのユーザーや高いデータ需要をサポートしつつ、分散化を維持しながらハードウェアのハードルを下げることが可能です。
状態こそが拡張の真のボトルネックです。各ノードは全ネットワークの状態（アカウント残高やスマートコントラクトのデータなど）を検証し保存しなければならず、状態の膨張はハードウェアの要求を高め、長期的には中央集権化のリスクも引き起こします。
これに対し、Vitalikは「階層を上に登る」アプローチを提案しています：計算とデータを用いて状態を代替する。具体的な技術案は以下の通りです：
注目すべきは、関連情報でVitalikが2017年の古い見解を放棄したことです。彼は現在、ZK-SNARKsなどのゼロ知識技術の成熟により、ユーザーはすべての過去取引を再再生せずにチェーン上の状態の正確性を検証できると考えています。これにより、ゼロ知識証明が状態検証において重要な役割を果たすことが再確認されました。
この階層モデルは、開発者の設計に対して直接的かつ明確な意味を持ちます：
不要なオンチェーン状態を減らし、証明や検証可能なデータに依存し、複雑さを高い層に移すこと。つまり、メインチェーンにすべてのデータを保存・検証させるのではなく、Layer 2や他の拡張策にその役割を担わせることです。
関連情報では、Plasmaなどの初期Layer 2ソリューションが復活し、ゼロ知識証明などの新技術と融合していることも述べられています。これは、Vitalikの理論的枠組みがエコシステムの実際の発展を導いていることを示しています。
Vitalikの三層拡張モデルは、イーサリアムのスケーリング路線を理解するための新たな視点を提供します。計算が最も容易に拡張でき、次にデータ、最も難しいのが状態であるという基本的な法則を明確に示し、「階層を上に登る」解決策を提案しています。
このモデルの価値は、単なる技術の羅列ではなく、体系的な設計フレームワークを提供している点にあります。開発者はこれを基にアーキテクチャを最適化でき、エコシステムのプロジェクトは拡張の方向性を選択できます。ZK技術の成熟とPeerDASなどの新しいソリューションの推進により、イーサリアムは性能・コスト・分散化のバランスを新たに模索しています。この過程は一朝一夕にはいきませんが、方向性はすでに明確です。
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Vitalikのスケーリング新論：なぜ計算は容易に拡張できるのに状態は難しいのか？イーサリアムはどう打開するのか？
2024年1月27日、イーサリアム共同創始者Vitalik Buterinは、新しいブロックチェーンの拡張性フレームワークを発表しました。彼は「階層構造」という概念を用いて、なぜ異なる技術コンポーネントの拡張速度に大きな差が生じるのかを説明し、状態こそがイーサリアムのスケーリングの真のボトルネックであると指摘しています。このモデルは、イーサリアムの長期的な拡張路線を理解するための明確な技術マップを提供します。
三層モデル：なぜ拡張速度に差が出るのか？
Vitalikはブロックチェーンの拡張性の難しさを三つの層に分類しています：
この階層の核心的な洞察は：各層の拡張の難しさは、その層が分散化にどれだけ制約を与えるかに依存しているという点です。計算は外部委託可能、データは分散可能ですが、状態はネットワーク全体で検証されなければなりません。
計算層：既存の成熟したソリューション
計算は最も拡張しやすい部分です。Vitalikは、以下の方法で計算能力を向上させることができると指摘しています：
これが現在の多くのLayer 2ソリューションの基本的な考え方です。Rollupは、取引をオフチェーンで実行し、圧縮された結果をイーサリアムのメインチェーンに提出することで、数百倍のスループット向上を実現しています。
データ層：PeerDASがもたらす新たな可能性
計算に比べて、データの拡張速度はやや遅いです。ブロックチェーンは重要なデータの検証と取得を保証しなければならず、これが拡張の制約となっています。ただし、PeerDASなどのデータ配信技術の導入により、イーサリアムはノードのストレージと帯域圧力を低減しています。
これは何を意味するのでしょうか？データシャーディングやエラー訂正符号などの技術を用いることで、異なるノードは全データを検証するのではなく、一部だけを検証すればよくなります。これにより、より多くのユーザーや高いデータ需要をサポートしつつ、分散化を維持しながらハードウェアのハードルを下げることが可能です。
状態層：真のボトルネック
状態こそが拡張の真のボトルネックです。各ノードは全ネットワークの状態（アカウント残高やスマートコントラクトのデータなど）を検証し保存しなければならず、状態の膨張はハードウェアの要求を高め、長期的には中央集権化のリスクも引き起こします。
これに対し、Vitalikは「階層を上に登る」アプローチを提案しています：計算とデータを用いて状態を代替する。具体的な技術案は以下の通りです：
注目すべきは、関連情報でVitalikが2017年の古い見解を放棄したことです。彼は現在、ZK-SNARKsなどのゼロ知識技術の成熟により、ユーザーはすべての過去取引を再再生せずにチェーン上の状態の正確性を検証できると考えています。これにより、ゼロ知識証明が状態検証において重要な役割を果たすことが再確認されました。
開発者とエコシステムへの示唆
この階層モデルは、開発者の設計に対して直接的かつ明確な意味を持ちます：
不要なオンチェーン状態を減らし、証明や検証可能なデータに依存し、複雑さを高い層に移すこと。つまり、メインチェーンにすべてのデータを保存・検証させるのではなく、Layer 2や他の拡張策にその役割を担わせることです。
関連情報では、Plasmaなどの初期Layer 2ソリューションが復活し、ゼロ知識証明などの新技術と融合していることも述べられています。これは、Vitalikの理論的枠組みがエコシステムの実際の発展を導いていることを示しています。
まとめ
Vitalikの三層拡張モデルは、イーサリアムのスケーリング路線を理解するための新たな視点を提供します。計算が最も容易に拡張でき、次にデータ、最も難しいのが状態であるという基本的な法則を明確に示し、「階層を上に登る」解決策を提案しています。
このモデルの価値は、単なる技術の羅列ではなく、体系的な設計フレームワークを提供している点にあります。開発者はこれを基にアーキテクチャを最適化でき、エコシステムのプロジェクトは拡張の方向性を選択できます。ZK技術の成熟とPeerDASなどの新しいソリューションの推進により、イーサリアムは性能・コスト・分散化のバランスを新たに模索しています。この過程は一朝一夕にはいきませんが、方向性はすでに明確です。