序文：

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マージ"マージ"マージ"マージ"これは、イーサリアム 2.0 のスケーラブルな青写真における重要なマイルストーンであり、イーサリアムのネットワーク全体が PoS コンセンサス メカニズムに移行することになります。

さらに、イーサリアム2.0の中心開発者であるダプリオン氏は、イーサリアムメインネットのシャドウフォークテストが今週土曜日に再度実施されると自身のソーシャルアカウントで述べた。

マージ"マージ"イーサリアム 2.0 が近づくにつれ、イーサリアム 2.0 の足跡もまた一歩前進しました。分散化の原則を犠牲にすることなく、ブロックチェーンの適用をより速く、より安くすることを目指しており、その具体的な計画とプロセスが再び大きな関心を集めている。では、イーサリアム 2.0 とは一体何なのでしょうか?どのようなアップグレードが含まれていますか?調子はどうだい？その登場は業界の発展にどのような影響を与えるでしょうか? Ouyi Research Instituteでは、イーサリアム2.0の技術進歩、イーサリアム2.0の計画、展望、リスクの3つのパートからイーサリアム2.0について詳しく解説します。

コンセンサス層"エグゼクティブ層"そして"コンセンサス層"交換する。しかし、イーサリアム2.0という名称は人々の心に深く根付いており、この記事でも引き続きその名称を使用するため、この名前変更はイーサリアムの確立されたアップグレードルートには影響しませんでした。"イーサリアム2.0"最初のレベルのタイトル

副題

1.1 ルート計画

イーサリアムは設立以来、最初のパブリックチェーンの地位をしっかりと占めており、世界最大の開発者コミュニティを持ち、DAPPの数は他のパブリックチェーンに大きく遅れをとっています。しかし、そのような最高のステータスであっても、座ってリラックスできるという意味ではありません。にあります"ワールドコンピューター"現在のイーサリアムは 1 秒あたり約 20 トランザクションしか処理できず、通常規模の商用アプリケーションをサポートすることさえ困難です。頻繁な混雑イベントやパッケージ化されたトランザクションの待機によって引き起こされる高額なガス料金は、ユーザー エクスペリエンスをさらに悪化させます。イーサリアムの大幅な開発。

イーサリアム 2.0 は、イーサリアムの現在のネットワーク パフォーマンスのボトルネックを解決するための確立された計画であり、分散化を損なうことなくイーサリアム ネットワークのスケーラビリティとパフォーマンスを大幅に向上させ、分散化アプリケーションをより適切に実行できるようにすることに尽力し、産業アプリケーションの爆発的な増加を促進します。

イーサリアムの目標は、分散型金融およびスマート コントラクト実行プラットフォームとなり、"現実世界のコンピューター"。世界のコンピュータの目標を達成するために、2014年の誕生当初、フロンティア（辺境）、ホームステッド（家庭）、メトロポリス（大都市）、セレニティ（静けさ）という4つの開発段階を設定した。最初の 3 つのステージはすべて PoW モードを採用し、第 4 ステージは"平和な"これはイーサリアムの最終形態であり、私たちがよくイーサリアム 2.0 と呼ぶものです。

これまでのところ、イーサリアムの最初の 3 フェーズが完了し、第 4 フェーズの開発が進行中であり、この期間中に、PoW から PoS への変換や、EVM の代わりにシャーディングや eWASM などの重要なアップグレードが完了する予定です。 . アップグレードが完了すると、イーサリアムスクエアのパフォーマンスが大幅に向上します。

マージ"マージ"画像の説明

(イーサリアムアップグレードの最新ロードマップ)

4 月 12 日の時点で、ビーコン チェーンは順調に動作しています。チェーンのデータによると、ビーコン チェーンにはすでに 341,300 のノードがあり、累計で約 1090 万 4600 のノードが約束されていますEth画像の説明

マージ

1.2"マージ"降臨

マージ"マージ"。コンセンサス層 (PoS ビーコンチェーン) は実行層 (PoW オリジナルチェーン) とマージされ、オリジナルチェーンの PoW 部分が停止され、このアップグレードはイーサリアムから PoS コンセンサスへの正式な切り替えを表します。

最初のレベルのタイトル

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2.1 イーサリアム2.0のアーキテクチャモデル

イーサリアム 2.0 スキーム モデル図の上から下は次のとおりです。

1. PoW Main ChainはオリジナルのEthereumメインネットワークです。イーサリアム 2.0 では、ビーコン チェーンのシャードとして引き続き動作します。

2. ビーコン チェーンは、イーサリアム 2.0 システム全体の中心部分であるビーコン チェーンです。 Casper コンセンサスは、すべての独立した並列シャード チェーンを調整および管理し、シャード チェーンに検証者をランダムに割り当てる責任を負います。これは、システム全体のセキュリティにおいて重要な役割を果たします。クロスリンクは、各シャードのアンカー ポイントとして使用され、シャード間通信を実現し、各シャードの現在の状態を追跡して、イーサリアムのファイナリティ保証を提供します。

3. シャード チェーンはシャード チェーンであり、イーサリアム 2.0 はスケーラビリティの源です。現在の計画では 64 のシャード チェーンを確立する予定で、各シャードにはブロックのパッケージ化と検証を担当するバリデーター委員会のグループがあります。ノードのハードウェア要件を増加させたり、分散化の程度を低下させたりすることなく、ネットワークのパフォーマンスと容量を大幅に向上させることができます。

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2.2 主要なソリューション

ブロックチェーンには、有名な不可能な三角形の問題、つまり、ブロックチェーン システムは、スケーラビリティ、セキュリティ、分散化の 3 つの指標の観点から同時に最適化することはできない、最適化のトレードオフがあります。 BCH はブロックサイズを拡大しても効率向上の効果は非常に限定的であり、EOS は DPoS コンセンサスによる分散化を犠牲にして性能を確保していますが、セキュリティ上の問題が懸念されています。この不可能三角形問題は、さまざまなソリューションによっても完全には解決できず、パブリックチェーンはスケーラビリティ、トランザクション効率、セキュリティ性能の点で実際の商用アプリケーションのニーズを満たすことができないのが現状です。

次世代分散社会の基盤プラットフォームに位置するイーサリアムは、不可能な三角形問題に対して次の解決策を提案します。

シャーディングを通じてネットワークのパフォーマンスと容量を向上させ、パフォーマンスの問題を解決します。

PoW から PoS へのコンセンサス メカニズムを通じて、ノードのしきい値を下げ、より多くのユーザー参加をサポートし、分散化の問題を解決します。

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(不可能な三角形問題に対するイーサリアム 2.0 の具体的な解決策、写真は Ouyi Research Institute からのもの)

2.2.1 パフォーマンスの問題の解決 - シャード

シャード - ネットワークのパフォーマンスと容量を向上させます

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(シャーディング物理空間図、写真は TokenInsight の「シャーディング技術調査レポート」から引用)

2.2.2 分散化の問題の解決 - コンセンサスメカニズム PoW から PoS へ

コンセンサスメカニズム PoW から PoS —— ノードのしきい値を削減し、より多くのユーザー参加をサポートします

PoW メカニズムの下では、検証ノードになるためのしきい値は高く、ピアと競合するのに十分なコンピューティング能力を生成するには高価な専門的なマイニング マシンが必要です。 PoS メカニズムを使用すると、イーサリアムは検証ノードのエントリしきい値を効果的に下げることができます。 32 Eths を誓約したユーザーは誰でも、ビーコン チェーンのランダム アルゴリズムによってブロック検証者とブロック提案者を選択する検証委員会に参加する機会があり、コンピューティング能力を競う必要はありません。その中で、ブロック提案者はトランザクションをパッケージ化して新しいブロックを提案し、もう一方のブロック検証者は新しいブロックをチェックし、最終的に協力してブロック生成プロセスを完了します。これにより、PoW コンセンサスノードの作業が大幅に簡素化されます。

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(ノードブロックの製造プロセス、写真はOuyi Research Instituteから提供)

2.2.3 セキュリティ問題の解決 - ビーコンチェーン、Casper コンセンサスメカニズム

シャーディングと PoS コンセンサスメカニズムの導入により、イーサリアムに新たなセキュリティ上の課題が追加されました。たとえば、シャーディングによって引き起こされる単一シャードの 51% 攻撃の問題、シャード間の二重支出攻撃の問題、PoS コンセンサス メカニズムによって引き起こされる無害な攻撃の問題、長距離攻撃の問題、単純な攻撃の問題などです。イーサリアムはこれら 2 種類のリスクを橋渡しし、ビーコン チェーンとコンセンサス メカニズム Casper を通じてセキュリティ問題を解決します。

1) ビーコンチェーン - シャードに対する 51% 攻撃とシャード間の二重支出攻撃の問題を解決します。

通常のブロックチェーンとは異なり、ビーコン チェーンはスロットとエポックに基づいています。"ブロック"時間の基本単位として。

スロット (タイムスロット): 将来的には、イーサリアムの各シャードにブロックを検証するバリデーター委員会が設置される予定です。バリデーター委員会がブロック確認を完了するまでの時間 (現在 12 秒) は、ブロック提案とゾーンブロック検証に分割されます。 2つのステップ。バリデーター委員会内で合意に達することができれば、スロットはブロックを正常に生成できます。そうでない場合、スロットはブロックを生成できず、"飛び越える"スロットなので、チェーン上のブロック生成速度は不明です。

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(スロットとエポックの図、画像は「ブロック出力と確認」から引用)

断片化 51% 攻撃の問題を解決するためにシステムに検証者をランダムに割り当てます

ブロックチェーン システムのブロック生成プロセスにおけるランダム性は非常に重要であり、分散され、検証可能で、予測不可能で、譲渡不可能である必要があります。パブリック チェーンの場合、ネットワーク タスク全体をさまざまなシャードに分割する一方で、コンピューティング能力も対応するシャードに分割されます。単一シャードの場合、元の 1/n の計算能力保証のみが得られますが、このとき、単一シャードに対する 51% 攻撃の難易度も元の 1/n に低下し、シャードは悪意のあるマイナーに対してより脆弱になります。したがって、シャーディング システムの場合、特定のシャードが個別に攻撃されるのを防ぐために良好なランダム性が必要であり、ビーコン チェーンはこのランダム性をシステムに提供する責任があり、シャードごとに検証ポイントをランダムに選択します。

バリデーター委員会は、ビーコン チェーンによってランダムに選択された検証ノードのグループであり、ビーコン チェーンと各シャードによって生成されたブロックを監視する責任を負います。ビーコン チェーンには独自の委員会があり、各シャードには独自のバリデータ委員会があります。委員会は、そこに存在するシャードのセキュリティと整合性を確保し、ビーコン チェーン上のシャードの状態を証明する責任があります。

各スロットでは、ビーコン チェーンはブロックの生成を担当するバリデーター委員会内のチェーンのバリデーターをランダムに選択し、他の一定数のバリデーターがブロックをチェックしてその正確性を検証します。次のブロックが生成されるとき、ブロックの生成を提案する検証ノードが委員会からランダムに選択され、異なる検証ノードの別のグループが正確さを検証するために使用されます。

エポックのブロック生成と検証タスクが完了すると、ビーコン チェーンはすべての検証ノードを再シャッフルし、シャードごとに次のエポックの新しいバリデーター委員会をランダムに選択します。乱数生成アルゴリズムの助けにより、検証ノードの選出プロセスは検証ノード間の共謀を根本的に回避し、プロトコルのセキュリティを向上させます。

シャード間通信によるシャード間の二重支払い攻撃の問題を解決する

二重支出攻撃とは、同じ資金を 2 人以上に送金することを指します。シャードには二重支出の問題もあります。攻撃者は、二重支出攻撃を実行するために、異なるシャードのアカウントに同じ資金を送ろうとする可能性があります。これには、二重支出攻撃を回避するためにシャード間の通信が必要です。

シャード間通信はビーコン チェーンを利用して完了する必要があります。シャードはビーコン チェーンと直接通信します。ビーコン チェーンはすべてのシャードのブロック ヘッダーを検証情報として同期的に更新し、異なるシャードはビーコン チェーンを介して通信できます。ビーコン チェーン ブロックがファイナライズされると、対応するシャード ブロックはファイナライズされたとみなされ、残りのシャードはシャード間トランザクションでそれに依存できます。ビーコン チェーンはハブとして、すべてのシャードのステータスと情報を記録して、二重支出の問題を回避できます。

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(シャード間通信のプロセス、写真は Ouyi Research Institute から提供)

2) コンセンサスメカニズム Casper - 無害な攻撃、長距離攻撃、単純な攻撃の問題を解決し、報酬と罰のメカニズムでノードの動作を制御します

Casper はイーサリアム 2.0 の中核となるコンセンサス プロトコルであり、システム ノードの管理と検証者への報酬と罰を担当します。

ノードプレッジを通じてPoSの無害な攻撃の問題を解決し、報酬と罰のメカニズムでノードの動作を規制します

PoSが存在するので"無害な攻撃"問題は、PoS メカニズムの下では、悪意のあるノード検証者がフォークされたチェーンにコインを賭けて、損をすることなくハード フォークを促進できることです。したがって、所有者はノードになるために申請するために、ビーコンチェーンに一定量のイーサ（現在は32イーサ）を抵当に入れる必要があります。"active"その後、プロトコルを実行できるようになります。

同時に、ビーコン チェーンは検証ノードも追跡および管理します。ノードがブロックのパッケージ化に成功するたびに、ノードは保持しているトークンに比例したイーサリアム システム報酬を受け取ります。ノードはブロックの生成とブロックの検証を担当し、システムによって割り当てられたタスクを完了するために常にオンラインである必要があります。検証者の過半数が自分たちが作成したブロックを拒否した場合、ノードは住宅ローントークンを失うリスクに直面します; 検証者がブロックに投票する責任を果たせなかった場合、担保に入れられた Eth も没収されます;検証ノードの減少 検証しきい値を下回ると、検証ノードプールから追い出され、検証作業に参加し続けることができなくなります。したがって、キャスパーはバリデーターに、報酬と罰のシステムを通じて誠実に行動し、コンセンサスルールに従うことを強制します。

チェーンのファイナリティを確保し、PoS の長距離攻撃や単純な攻撃を回避します

長距離攻撃とは、ジェネシスブロックから開始して、元のメインチェーンよりも長いチェーンを作成し、トランザクション履歴を改ざんして元のメインチェーンを置き換えることを指します。単純攻撃とは、元のメインチェーンの長さを超えるように、単位時間内にできるだけ多くのブロックを生成するフォークチェーンによって形成される攻撃を指します。 PoW と比較して、PoS には 2 つのブロック間に遅延を強制する仕組みがないため、攻撃者は履歴を書き換えるチェーンを短時間で元のメインチェーンに追いつかせることができます。最も長いチェーンは、実際のメイン チェーンが簒奪される可能性が非常に高くなります。

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3.1 展望

3.1.1 業界の地位を確立する

イーサリアム 2.0 の実装が成功すれば、イーサリアムのパフォーマンスのボトルネックは完全に解決されます。現在最大のエコロジー規模、アップグレード後のガス料金の低下、トランザクション速度の高速化に加え、eWASM の優れた開発者エクスペリエンスと高いアクセシビリティにより、イーサリアムはパブリック チェーン分野で混乱のない存在となるでしょう。

3.1.2 生態学的繁栄の促進

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3.2 リスク

3.2.1 着陸リスク

イーサリアム2.0の開発はより困難であり、イーサリアムの枠組みは決まったものの、詳細についてはまだ議論や修正中の部分が多く、実装にはリスクが伴います。アーキテクチャ図からわかるように、イーサリアム2.0の完成にはいくつかの大きな技術革新が必要であり、スマートコントラクトシャーディングやステートシャーディングの実現自体は設計・開発が非常に難しく、また、イーサリアム2.0との統合も考慮する必要があります。オリジナルのチェーン 移行と互換性により、実装の難易度はさらに高まります。イーサリアムは数年かけて開発されたプラットフォームであるため、コード構造は非常に複雑になっており、最下位層は重く修正が困難であり、元の構造の修正は全身に影響を与えるため、多くの要素が必要となります。考慮されます。

3.2.2 競争リスク

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(パブリック チェーンの TVL 図、写真は defillama からのもの)

参考記事：

参考記事：

TokenInsight「シャーディング技術調査レポート」

イーサリアム 2.0 が登場しますが、Casper をまだ知りませんか?

イーサリアム2.0シリーズ：ブロックの生成と確認

イーサリアムのアップグレードについて理解する: 最新のロードマップを理解し、合併と PoS への移行に関する誤解を排除する