DankshardingとProto-Danksharding:イーサリアムはどのようにして真のスケーリングを実現するのか

なぜEthereumはDankshardingを必要とするのか?

Ethereumは根本的な課題に直面しています:現在のネットワーク構造では、各ノードがすべての取引を検証・保存しなければならないということです。1000ノードのブロックチェーンネットワークを想像してみてください——もし各ノードが全てのデータを処理すれば、ネットワークのスループットは最も遅いノードに引きずられてしまいます。これが、Ethereumの研究者たちがDankcredit Faustなどとともにsharding方案を提案した理由です。

Dankshardingは単なる従来のsharding技術のアップグレードにとどまらず、Ethereumの長期的な拡張戦略の中核をなす柱です。その核心的な考え方は非常にシンプルです:ネットワークを複数の独立して動作するシャード(shards)に分割し、各検証者がすべての取引を処理する必要をなくすことです。

Dankshardingの革新的な設計

従来のsharding方法と異なり、Dankshardingは統一されたブロック生成者モデルを導入しています。従来の方案では複数の生成者が異なるshardsで作業しますが、Dankshardingは単一のblock creatorに依存します。これは一見簡素化されたように見えますが、実際には分散システムにおける重要な問題、すなわち調整効率を解決しています。

具体的には、この設計はシャード間の取引処理フローを大幅に簡素化し、Ethereumにより効率的な拡張経路をもたらしました。各shardは引き続き独立して動作しますが、統一された取引市場料金モデルを採用することで、システム全体のコストがより透明で予測可能になっています。

Shardingの実際の仕組み

具体例を用いて、シャーディングがどのようにネットワーク負荷を軽減するか理解しましょう。仮に1000の検証ノードがあるとします。shardingを採用しない場合、各ノードはすべての取引データを検証・保存しなければなりません。一方、shardingを使えば、これらの1000ノードはいくつかのグループに分かれ、それぞれが特定の範囲のアカウントを担当します。

例えば、A-Eアカウントの取引はあるshardが処理し、F-Jアカウントの取引は別のshardが処理します。これにより、各shardの負荷は大きく軽減され、データ処理速度が向上し、ネットワーク全体のスループットも増加します。

Ethereum 2.0の計画では、ネットワークは64のshardに分割され、それぞれが自分の範囲内の取引やスマートコントラクトの実行を独立して処理します。他のブロックチェーンプロジェクトではshardingの実装方法は異なりますが、基本原則は一貫しています:ネットワークの分割による拡張性と効率性の向上です。

Proto-Danksharding:踏み石なのか究極の解なのか?

Ethereum Cancunアップグレードにおいて、EIP-4844を通じて導入されたProto-Dankshardingは、Dankshardingの前夜版のようなものです。設計はより保守的ですが、同じく重要です。

両者の違いを比較してみましょう:

拡張性の目標の違い

Dankshardingの野望はEthereumを本当に大規模な拡張可能なネットワークに変えることですが、Proto-Dankshardingは中間段階であり、Rollupのコスト削減に重点を置いています。

パフォーマンスの違い

Dankshardingは100,000件以上の取引/秒を処理できると約束しており、これは本格的な大規模アプリケーションレベルのスループットです。一方、Proto-Dankshardingはより保守的で、100〜10,000件/秒を目標としていますが、これは既存の状況からの大きな進歩です。

実現の難易度

DankshardingはEthereumプロトコルの多層的なアップグレードを必要とし、長期的なプロジェクトです。Proto-Dankshardingは比較的容易で、主にblob取引タイプを導入し、rollupsにより安価なデータストレージ空間を提供します。

データ管理方式

最も本質的な違いはデータの保存方法にあります。Proto-Dankshardingはrollupsに対して専用かつ安価なデータ空間(blobメカニズムを通じて)を割り当てますが、データは依然としてメインチェーンの検証者によって保存されます。Dankshardingは完全に独立したデータ管理空間を構築し、各shardが自分のデータ層を持つ計画です。

現在の進展と今後の展望

Proto-DankshardingはすでにEthereum Cancunアップグレードの段階でプロトタイプ検証に入っています。EIP-4844の導入は、Ethereumが完全なDanksharding方案に一歩近づいたことを示しています。この中間的な解決策はLayer 2ネットワーク(例:Optimism、Arbitrum)に即座にコスト削減をもたらし、全体の設計思想の実現性を証明しました。

完全なDankshardingはまだ開発中ですが、Proto-Dankshardingはこの道の正しさを証明しています。言い換えれば、Proto-Dankshardingは単なる過渡的な方案ではなく、最終的なDankshardingへの道を切り開き、必要なインフラとコミュニティの合意を築いています。

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