イーサリアム認証システムの今後の発展方向

2022年の合併アップグレード以来、イーサリアムは約2年間の認証コンセンサスメカニズムを成功裏に運用しています。安定性、パフォーマンス、そして分散化の面で優れたパフォーマンスを示していますが、依然としていくつかの重要な分野でさらなる改善が必要です。イーサリアムの開発チームは、プロトコルの継続的な進化を促進するために、複数の技術的ソリューションを積極的に模索しています。

主な改善目標

1. 単一スロットの決定性（SSF）
2. 取引の確認と完了の速度を加速する
3. 独立したステーキングの敷居を下げる
4. システムの堅牢性を向上させる
5. 51%攻撃への耐性を強化する

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通しの分析(1):マージ

単一タイムスロットの決定性とステーキングの民主化

現在、イーサリアムのブロック確定には約15分かかり、最低ステーキング要件は32 ETHです。理想的には、イーサリアムは1つのタイムスロット内（12秒以内）でブロック確定を完了し、ステーキングのハードルを1 ETHに下げることを望んでいます。これにより、ユーザーエクスペリエンスとシステムの安全性が大幅に向上し、より多くの小規模保有者がステーキングに参加できるようになります。

しかし、これらの目標を達成するには技術的な課題があり、主に多数の検証者が参加する場合に高効率と低コストを維持する方法が問題です。現在、いくつかの潜在的な解決策があります。

1. 改善された署名集約プロトコル、例えば ZK-SNARKs 技術の使用
2. 高い安全性を保ちながら、ノードの負担を軽減する Orbit 委員会メカニズムを採用する
3. 二重ステーキングメカニズムを実施し、異なる預金要件のステーキング階層を設定する

各方案にはそれぞれの利点と欠点があり、安全性、分散化、技術的実現可能性の間でバランスを取る必要があります。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通しの分析(1):マージ

シングルシークレットリーダー選挙

現在、イーサリアムの検証者の選挙メカニズムには安全上の欠陥が存在し、攻撃者は次のブロックの提案者を事前に知ることができます。この問題を解決するために、開発チームは単一秘密リーダー選挙（SSLE）プロトコルを研究しています。このプロトコルは、暗号技術を使用して検証者に"盲"IDを作成し、何度も再構成および再盲化することで、ブロック提案者の身元を隠します。

しかし、シンプルで効果的なSSLEプロトコルを実現することは簡単ではありません。現在、リングサインを使用した簡略版SSLEの探索が行われていますが、量子コンピュータ攻撃に対抗する方法を解決する必要があります。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通しの分析(1):マージ

トランザクションの確認をスピードアップ

取引確認時間を12秒から4秒に短縮することで、ユーザー体験が大幅に改善され、DeFiプロトコルの効率が向上します。主に2つの技術ルートがあります：

1. 時間の隙間を8秒または4秒に短縮する
2. 提案者が単一のタイムスロット内で事前確認を発表することを許可する

しかし、これらの二つの方法はどちらも課題に直面しています。スロット時間を短縮すると、バリデーターの集中化を招く可能性があり、事前確認方式は最悪のケースのパフォーマンスを改善するのが難しいです。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通し分析(1):マージ

量子コンピュータの脅威に対抗する

潜在的な量子コンピュータの脅威に直面して、イーサリアムは現在の楕円曲線に依存するプロトコル部分のために、ハッシュベースまたは他の量子耐性技術に基づく代替案を開発する必要があります。これもイーサリアムが認証設計において保守的である理由の一つです。

まとめ

イーサリアム認証システムの技術進化の道は挑戦に満ちています。開発チームは、より高い安全性、性能、分散化の程度を実現するために、さまざまな技術的な解決策を積極的に探求しています。この過程で、異なる技術的な道の間でのトレードオフが必要であり、イーサリアムの長期的な発展に最も適した解決策を見つける必要があります。研究が進むにつれて、技術の進歩と共に、イーサリアムがブロックチェーン分野でのリーダーシップを維持し続けると信じています。

! イーサリアムプロトコル技術アップグレードの見通し分析(1):マージ