イーサリアム認証システムはどのように改善できますか?

イーサリアムは、近く2年間にわたり、プルーフ・オブ・ワークから認証システムへの移行に成功しました。認証は、安定性、性能、そして分散化の面で優れた成果を示していますが、まだ重要な分野での改善が必要です。本記事では、認証の技術設計において改善できる点や、可能な改善の道筋について焦点を当てます。

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シングルスロットの最終性とステーキングの民主化

現在、イーサリアムは約15分で1つのブロックの最終確認を完了する必要があり、最低ステーキングの閾値は32 ETHです。理想的には、私たちは望んでいます:

• 1つのタイムスロット内で(12秒、さらにはそれ以下の)でブロックの最終確認が完了します。
• 最低ステーキングのハードルを1 ETHに引き下げる

これらの目標を達成する上での主な課題は、大量の検証者が参加する場合にノードの運営コストが過度に高くならないようにすることです。現在、いくつかの可能な解決策があります:

1. より効率的な署名集約プロトコルを使用し、ZK-SNARKs技術と組み合わせる可能性があります。

2. Orbit委員会メカニズム:中規模の委員会をランダムに選択して最終確認を行い、同時に十分な経済的最終性を保持する。

3. 二層のステーキングメカニズム: ステーキング者を高低の二つのレベルに分け、高レベルの者のみが経済的最終性の提供に直接参加することができる。

これらの提案にはそれぞれ利点と欠点があり、さらなる研究と検討が必要です。

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シングルシークレットリーダー選挙

現在、イーサリアムのブロック提案者は事前に知られており、これにはDoS攻撃のセキュリティリスクがあります。単一秘密Leader選挙(SSLE)メカニズムは、ブロックが実際に生成されるまで次のブロック提案者の身元を隠すことができます。

SSLEの実装が直面する主な課題は、唯一の提案者を保証しながら、提案者の身元を秘密に保つ方法です。現在、Whiskのような具体的なプロトコル提案がいくつかあります。

しかし、SSLEはプロトコルの複雑性を増加させる可能性があり、イーサリアムプロトコルに一般的なゼロ知識証明メカニズムが導入されるまで、低い限界の複雑性で実現することは難しいかもしれません。

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より速い取引確認

取引確認時間を12秒から4秒に短縮することで、ユーザー体験を大幅に改善できます。この目標を達成するための主な技術的アプローチは2つあります:

1. 時間の隙間を減らす、例えば8秒または4秒に減らす
2. 提案者がタイムスロット内で事前確認を公開することを許可する

しかし、これらのソリューションは、検証者の集中化を引き起こす可能性や、プレ確認を促す方法など、いくつかの課題にも直面しており、さらなる検討が必要です。

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その他の研究方向

• 51%攻撃の回復:ソーシャル層への依存を減らし、回復プロセスを可能な限り自動化する
• 最終確認の法定人数の閾値を67%から80%に引き上げ、安全性を強化するために
• 抗量子性:未来の量子コンピュータの脅威に対処するために、楕円曲線に依存しない代替案を開発する

イーサリアム認証システムはすでに安定して稼働していますが、改善や最適化の余地が多く残されています。これらの潜在的な改善は、イーサリアムの性能、安全性、そして分散化の程度をさらに向上させるでしょう。

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