ETHの取引確認時間を短縮し、ユーザーエクスペリエンスを向上させる

迅速な取引確認時間は良好なブロックチェーンユーザー体験の重要な特徴の一つです。近年、Ethereumはこの点で顕著な進展を遂げました。EIP-1559とPoSへの移行による安定したブロック生成時間のおかげで、ユーザーがL1上で送信する取引は通常5〜20秒以内に確認され、基本的にクレジットカード決済の体験に匹敵します。しかし、ユーザー体験をさらに改善することには価値があり、一部のアプリケーションではサブ秒レベルの遅延を要求することさえあります。本稿では、Ethereumが取引確認時間を改善するためのいくつかの実行可能なオプションを探ります。

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先行技術の概要

単スロット最終性

現在、EthereumのGasperコンセンサスはスロットとエポックのアーキテクチャを採用しています。12秒ごとに1つのスロットがあり、一部のバリデーターがチェーンヘッドに投票します。32のスロット（6.4分）の間にすべてのバリデーターが1回投票する機会があります。これらの投票はPBFTコンセンサスアルゴリズムのメッセージに似た形で再解釈され、2つのエポック（12.8分）後に「ファイナリティ」と呼ばれる強い経済的保証を提供します。

近年、この方法はますます人気がなくなっています。その主な理由は二つあります。第一に、それは非常に複雑で、スロット対スロット投票メカニズムとエポック対エポック最終性メカニズムの間には多くの相互作用の問題が存在します。第二に、12.8分の待機時間が長すぎるということです。

シングルスロット最終性（SSF）は、Tendermintに似たメカニズムによってこのアーキテクチャを置き換えます。ここでは、ブロックNはブロックN+1が生成される前に最終的に確定されます。Tendermintとの主な違いは、「非アクティブリーク」メカニズムを保持しており、1/3以上のバリデーターがオフラインのときでもチェーンが動作し続け、復元できることです。

SSFの主な課題は、各ステーキング者が12秒ごとに2つのメッセージを発信する必要があり、これはチェーンにとって大きな負担です。Orbit SSFのような革新的なアイデアがこの問題を緩和することができるものの、ユーザーは依然として5〜20秒待つ必要があります。

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ロールアップの事前確認

イーサリアムは常にロールアップ中心のロードマップを追求し、データの可用性やその他の機能をL2プロトコルが利用できるように基盤層（L1）を設計してきました。これにより、エコシステム内で関心の分離が生じました：L1は検閲耐性、信頼性、安定性に焦点を当てているのに対し、L2はより直接的にユーザーに向けられています。

理論的に、分散型ソートネットワークを作成することはL2の責任です。少数のバリデーターが数百ミリ秒ごとにブロックに署名し、これらのブロックの後にステーク資産を投入する可能性があります。これらのL2ブロックのヘッダーファイルは最終的にL1に公開されます。

しかし、すべてのL2に分散型のソートを要求するのは不公平のように思えます。これは、rollupに新しいL1を作成するのとほぼ同じ作業を要求することに相当します。したがって、すべてのL2（およびL1）がEthereumの範囲内で共有される事前確認メカニズム、つまり基本的な事前確認を使用することを提案する人もいます。

基本事前確認

基礎的なプレ確認手法は、Ethereumの提案者がMEVに関連する高度に複雑な参加者であると仮定します。この複雑性を利用するために、これらの提案者にプレ確認サービスを提供する責任を受け入れるように奨励します。

この方法は、ユーザーが追加料金を提供することで、取引が次のブロックに含まれる即時保証を得ることができる標準化されたプロトコルを作成します。また、その取引結果の声明も得られます。提案者が約束を破った場合、彼らは没収される可能性があります。

このメカニズムは、L1取引に対する保証を提供するだけでなく、"ベース"のロールアップに対して、すべてのL2ブロックがL1取引であるため、任意のL2に事前確認を提供することもできます。

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今後の展望

単一スロットの最終性が実現されたと仮定し、Orbitのような技術を使用して各スロットで署名する検証者の数を減らし、同時に32 ETHのステーキングの最低限度を下げる進展を遂げました。スロットの期間は16秒に増加し、その後、ユーザーにより迅速な確認を提供するためにロールアップの事前確認または基盤の事前確認を使用します。最終的に、新しい時代 - スロットアーキテクチャが得られました。

このアーキテクチャは避けられないように思えます。なぜなら、何かの大まかな合意に達するために必要な時間は、最大限の「経済的最終性」に達するために必要な時間よりも短いためです。その理由には、ノードの数とノードの「質」が含まれます。専門化されたノードのサブセットに依存して近似合意に達することができれば（最終性を決定するために完全なバリデーターセットを使用し続ける）、確認時間を約2秒に短縮できます。

したがって、設計空間を探求することには依然として価値があります。特に、二つのメカニズム間でより強い注目点の分離がある方向において。

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L2ポリシーの選択

L2には現在3つの合理的な戦略があります：

1. 技術と理念の両方で「基づいて」ETHを最適化し、その基盤技術属性と価値観を向上させる。
2. "ブロックチェーンの足場を持つサーバー"になり、サーバーの効率とブロックチェーンのセキュリティを最大限に活用します。
3. 妥協案：約100のノードを持つ高速チェーンで、ETHは追加の相互運用性とセキュリティを提供します。

特定のアプリケーションにとって、12秒のブロックタイムは十分です。他の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れだけ良いかということです。もしそれが1秒のスロットタイムにまで短縮できるなら、第三の戦略の余地は非常に小さくなるでしょう。

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には依然として不確実性があり、Orbit SSFのような新しい設計もさらなる探求に値します。私たちが持つ選択肢が多ければ多いほど、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ことができます。

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