Danksharding の説明: イーサリアムの長期スケーリング計画
集中化されたハードウェア要件は、ブロックチェーンの分散化を脅かします。イーサリアムのフル ダンクシャーディングが多項式データ サンプリングを利用してロールアップをスケールする方法を詳しく説明します。
モジュラーピボット: イーサリアムをユニバーサルデータエンジンに変換
- 初期 ブロックチェーン ネットワークはモノリシック アーキテクチャの下で運用されており、ネットワーク上のすべての個々のノードにトランザクションの実行、状態変化の計算、履歴台帳データのすべてのバイトの永続的な保存を強制します。この構造的なボトルネックにより、スケーラビリティの危機が複雑化しました。世界的なトランザクション需要が急増するにつれて、メインネットの処理料金が高騰し、平均的な参加者が価格を圧迫し、ネットワーク スループットが制限されました。
- この制限を解決するために、イーサリアムは、 モジュール式アーキテクチャ。 すべてのユーザートランザクションをベースチェーン上で直接処理するのではなく、ネットワークは安全な決済に移行し、 データ可用性 (DA) レイヤー。消費者トランザクションの実行を Arbitrum、Optimism、Base などのレイヤー 2 (L2) ロールアップにアウトソーシングします。このモジュラー ブループリントの最終的なマルチフェーズ スケーリングの最終段階は次のとおりです。 ダンクシャーディング。 中心研究者の Dankrad Feist にちなんで名付けられた Danksharding は、ネットワークがレイヤー 2 データの大量のバンドルを取り込み、検証し、破棄する方法を最適化し、より広範な Web3 エコシステム全体で 1 秒あたり 100,000 件を超えるトランザクション (TPS) をサポートする基盤を提供します。
1. 進化のタイムライン: プロト ダンクシャーディングと完全なダンクシャーディング
イーサリアム アーキテクチャでのデータ可用性の実装は、ホーム ステーキング ノードのハードウェア分散化を脅かすことなく、ネットワーク スループットを安全に拡張するように設計された戦略的複数ステップのロードマップに分割されています。
移行財団: EIP-4844
- 2024年に歴史的な構造アップグレードとして発売され、 プロトダンクシャルディング (EIP-4844) のコンセプトを導入しました。 BLOB を含むトランザクション。 このデプロイメントの前は、ロールアップはトランザクション ログを圧縮してイーサリアムの永続実行スペース内に保存する必要がありました (
calldata）、非常に高価でした。 EIP-4844 は、レイヤー 2 のガス料金を 90% 以上削減する、分離された一時的なデータ サイドカー (「ブロブ」) を作成しました。 ただし、Proto-Danksharding は一時的な妥協でした。依然として、ネットワーク上のすべての完全なノードが生の BLOB データを 100% ダウンロードして検証する必要がありました。
最終目的地: フルダンクシャルディング
- フルダンクシャルディング は、ブロックあたりの目標データ容量を大幅に増やすことで、このデータ フレームワークを拡張します (16 MB の目標上限を目指します)。標準のホーム ノードに 12 秒ごとに 16 MB のデータをダウンロードさせると、平均的な消費者のインターネット接続が即座に麻痺してしまうため、フル ダンクシャーディングでは全ノードのダウンロード ルールが完全に排除されます。
- 特殊な暗号化サンプリングとノード責任の構造化された分離により、ネットワークは個々のバリデーターの帯域幅フットプリントを非常に低く抑えながら、大規模なブロック データ配列を安全に検証できます。
2. ブロブ空間拡張のメカニズム
- 「BLOB」（バイナリ ラージ オブジェクト）は、ロールアップ バッチ用に明示的に設計された一時的なデータ ストレージ カプセルです。 標準イーサリアムとは異なります スマートコントラクト トランザクションでは、実行エンジンは BLOB 内にネストされたデータを読み取ったり実行したりできません。それを指す暗号コミットメントを表示することしかできません。
- ロールアップはこの専用を購入します ブロブスペース は、従来のレイヤー 1 メインネット ガス オークションとは完全に独立して運営される独立した料金市場を通じて行われます。ブロックチェーン台帳が管理不能な大きさに膨張するのを防ぐために、BLOB は明らかに一時的なものです。これらは、約 18 日後に自動的に期限切れになり、ネットワークのアクティブなメモリ層から削除されるようにハードコーディングされています。このウィンドウは、レイヤー 2 チャレンジと不正証明を解決するのに十分な時間を提供し、バリデーターのディスク ストレージを軽量に保ちながら、アーカイブ ノードまたは分散ストレージ プロトコル (ポータル ネットワークなど) が履歴の取得可能性を確実に処理できるようにします。
3. スケーリングの秘密: データ可用性サンプリング (DAS)
フルダンクシャーディングでブロック容量を安全に拡張できるコアとなるブレークスルーは、 データ可用性サンプリング (DAS)。 DAS を使用すると、ノード (軽量の非ステーキング クライアントを含む) が、ブロックの BLOB ペイロード全体がネットワークに完全に公開されたことを暗号的に検証できます。 データ自体をダウンロードせずに。
イレイジャーコーディングの数学
- ブロックを配布する前に、ネットワークは生の BLOB データ配列を取得し、次のような数学的手法を適用します。 リードソロモン消去符号化。このプロセスでは、データ ポイントに多項式を当てはめることによって元のデータ マトリックスを拡張し、追加の座標でそれを評価して冗長な「パリティ データ」を生成します。
- この行列拡張の数学的優雅さは、厳密な回復しきい値にあります。 拡張多項式評価の 50% がネットワークによって正常に取得されると、誰でも即座に元のコード化されていない BLOB データを 100% 再構築できます。
PeerDAS によるカラムサンプリング
- このサンプリングを大規模に安全に展開するために、プロトコルでは PeerDAS (EIP-7594)。 このアーキテクチャでは、拡張 BLOB データ行列は均一な数学列に構造化されます。個々のバリデーター ノードとライト クライアントは定期的に高速でランダム化されたピア クエリを実行し、データ マトリックス全体の小さな数キロバイトの列シャードのみをダウンロードします。
- 基礎となる消去コーディングの計算により、悪意を持って生データの 1% のほんの一部でも差し控えようとする敵対的なブロックプロデューサーは、数学的には拡張行列評価の 50% 以上を差し控えることを余儀なくされます。その結果、ライトクライアントが少数の独立したランダム化されたサンプリングチェックを実行すると、データ保留の不正行為を検出する統計的確率が上昇します。 ミリ秒以内に 99.999% 以上、ネットワークが公称帯域幅オーバーヘッドで大規模なデータ可用性ブロックを検証できるようにします。
4. 役割の分離: 提案者と構築者の分離 (PBS)
データ可用性サンプリングがブロックされている間 検証 は消費者向けハードウェアからアクセス可能ですが、数千のレイヤー 2 トランザクションを収集し、大量のデータ行列を計算し、複雑な多項式 KZG コミットメントを生成するために必要な事前計算は依然として計算量が膨大です。フルダンクシャーディングは、次のことを義務付けることでこの負担を解決します。 提案者と構築者の分離 (PBS)。
PBS は、従来の検証プロセスを 2 つの独立した特殊なインフラストラクチャ パスに正式に分割します。
ブロックビルダー: トランザクションを集約し、最適化された BLOB マトリックスを構築し、暗号証明を計算し、次のブロックを組み立てる権利を入札するために公開市場で競争する、プロフェッショナルな高性能コンピューティング デスク。
ブロック提案者: 分散型ホームステーキングバリデーター (32 の ETH ノード)。提案者はブロックを構築したり、重いデータのオーバーヘッドを処理したりしません。代わりに、シンプルなノード ソフトウェアを使用して、ビルダー マーケットプレイスによって送信された最高額のブロック ヘッダーを選択し、それをコンセンサス層にブロードキャストし、最小限のハードウェア負担でバンドルされた優先料金を徴収します。
データ可用性インフラストラクチャ マトリックス
| 建築時代 | 最大ブロックデータ上限 | ノード取り込みルール | スケーラビリティの制限 |
| モノリシック時代 | ~0.08 MB (コールデータ) | ノードの完全なダウンロード | 低 (~15–45 TPS) |
| プロトダンクシャーディング | ~0.75 MB (6 BLOB) | ノードの完全なダウンロード | 中級 (~100 倍の料金引き下げ) |
| フルダンクシャルディング | ~16.0 MB (最大上限) | ランダム化された列サンプリング | エリート (>100,000 ネットワーク TPS) |
DEXTools テレメトリによるデータ層エコシステムの監視
- イーサリアムが非常に効率的なデータ可用性エンジンに成熟するにつれ、資本化の推移、トークンの速度、付随するレイヤー 2 ロールアップ プロトコル、データ可用性レイヤー、モジュラー ユーティリティの流通市場の流動性構成を追跡します 橋 は市場参加者にとって不可欠なワークフローになります。次のような高度な分散型チャート アーキテクチャを通じて分析を調達します。 DEXツール は、市場参加者に、ライブトークンの動きを監視し、プールの深さを評価し、すべての公開執行ネットワークにわたる契約パラメーターを検査するための重要なユニバーサルプラットフォームを提供します。
- のようなコア機能を活用することで、 ペアエクスプローラー、 新しいペアのライブ ダッシュボードと統合 トレードストーリー または トップトレーダー 診断ツール、テクニカルトレーダーは局所的な取引高の傾向をシームレスに監査し、大型クジラを追跡できます 財布 による資本の再配分 ビッグ スワップ エクスプローラー、オンチェーンのやり取りを開始する前に自動化された契約の安全性スコアをチェックし、強化されたハードウェア設定が検証済みの市場会場と安全にやり取りできるようにします。
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