EIP-5988 提案の解釈：L2 相互運用性のためのコンパイル時間とオンチェーンスペースの最適化

来源：月の暗面、PANews Lab

イーサリアムの上海アップグレードが近づくにつれ、それに関連する提案が次々と現れ、上海アップグレードでの同時デプロイを目指しています。EIP-5988も最近Eips.ethereumの公式ウェブサイトに提出されました。EIP-5988の主な目的は、さまざまなZKとメインネット間の通信のためのプリコンパイル操作を提供し、通信に必要なコンパイル時間とオンチェーンスペースを節約することです。

EIP-5988は、さまざまなL2とL1間の通信問題を解決することを主眼に置いています。この提案を利用することで、ZK系L2は自身の証明効率を低下させることなくメインネットの安全性と互換性を持ち、OP系L2はメインネットの決済効率をさらに向上させることができます。

また、EIP-5988ではPoseidonハッシュアルゴリズムが使用され、さまざまなL2の統一プリコンパイルの生成証明方法として機能します。これは、イーサリアムに新しいアルゴリズムが初めて互換性を持つ可能性があることを示していますが、これまで主にさまざまなL2で試用されてきたものであり、その安全性は主流のアプリケーションで大規模かつ長期間の検証を受けていないため、EIP-5988が引き起こす主な論争点でもあります。

L2間の通信をつなぐ

EIP-5988の説明の中で最も重要なのは、新しいLayer 2間の通信方法を提案し、さまざまなRollup拡張アルゴリズムを一貫したコンパイル層にパッケージ化し、イーサリアムのメインネットが呼び出せるようにすることです。イーサリアムの互換性を利用して、さまざまなLayer 2の通信を行います。

直感的に理解すると、STARK/SNARKなどのソリューションの下で、まずプリコンパイル措置を実施し、提案が有効になった場合、ZK証明生成後のフォーマット変換の場を構築します。イーサリアムのメインネットはメッセージの具体的な出所を考慮する必要はなく、コンパイルフォーマットに合致しているかどうかを判断するだけで、受け入れや拒否などの操作を行うことができます。

現在、L2とイーサリアムのメインネット間には広範な互換性の問題があります。ZK系を例にとると、現在主に2つの障害があります：

ZK系には異なる技術的パスがあり、zk-SNARKとzk-STARKは比較的主流の2つですが、異なるインスタンス間の相互運用性には統一基準が欠けています；

L2は独自のプログラミング言語を選択することがあり、StarkWareのCairoなど、イーサリアムで使用されるSolidityとは異なり、相互にコンパイルする必要があります。

統一プリコンパイル層が実施された後、イーサリアムが受け入れるメッセージフォーマットは統一され、すべてのL2データタイプは事前に変換される必要があり、L2とメインネット間の伝達--待機--応答時間を節約します。

現在、統一プリコンパイル層が有効になる前に、L2間の通信には3つの方法があります：

• CEX/DEX：まずトークンを2つ以上のL2に対応した取引所に送ります。ただし、資産の変換しかできず、メッセージの直接伝達はできません；
• 一般的なクロスチェーンブリッジ：従来のL1間のクロスチェーンブリッジの上にL2ネットワークを重ねます。資産の変換が可能で、一部はメインネットを利用してメッセージの伝達が可能です；
• L2クロスチェーンブリッジ：Orbiter Financeを代表とし、さまざまなRollup間でのクロスチェーンを行い、特定の分野のクロスチェーンブリッジモデルと見なすことができます。

EIP-5988の統一プリコンパイルは、さまざまなL2のデータフォーマットを標準化するものであり、L2間の資産相互運用モードを直接提供するものではありません。これはイーサリアムのメインネットのアップグレードと拡張の一環であり、イーサリアムのメインネットの安全性を損なうことはありません。

イーサリアムのメインネットからの互換性を利用し、さまざまなL2の相互運用性を大幅に向上させ、イーサリアムの将来のモジュール化されたアップグレード方式にもより適合します。

ポセイドンPoseidonの神力は検証待ち

しかし、利点の他に、統一プリコンパイルの問題点にも注意が必要で、主に使用される「Poseidon」（ポセイドン）ハッシュアルゴリズムに集中しています。これが現在コミュニティで議論されている焦点です。

本質的に、EIP-5988のワークフローは、新しいプリコンパイルコントラクトを導入し、Poseidon暗号ハッシュアルゴリズムで使用される関数を実現し、EVMとZK / Validity rollups間の相互運用性を実現し、EVMにより柔軟な暗号ハッシュ原語を導入します。

ハッシュアルゴリズムの主な役割は、さまざまな入力数値や非数値型（テキスト、画像など）のデータを一貫したエンコーディングに変換し、コンピュータが認識しやすくすることです。暗号学の分野では、最もよく知られているのはマークルツリー証明であり、その本質は二分木のハッシュ化表現の変種であり、さまざまなノード通信、例えばウォレットや取引所の資産証明に広く使用されています。

ポセイドンアルゴリズムは全く新しいソリューションではなく、少なくともVitalikがその主な役割を以前に紹介しており、さまざまなZKアルゴリズムとの良好な互換性を持っています。これが今回の更新でポセイドンをテーマにした主な理由です。

Poseidonハッシュ関数は2019年に正式に導入され、従来のハッシュ関数（SHA256やKeccakなど）と比較して、厳格な有効性と安全性のテストを受けていません。イーサリアムネットワークや他のブロックチェーンネットワークでは、一部のL2や他のアプリケーションが使用しており、現在までポセイドンアルゴリズムに重大なエラーは発生していません。

ポセイドンアルゴリズムを使用している、または使用を計画しているブロックチェーンのケース：

• StarkWareはPoseidonをStarkNetの主要ハッシュ関数として使用する予定で、Cairo言語に内蔵Poseidon関数機能を追加することを約束しています。
• FilecoinはPoseidonを使用して異なるマークルツリー（Merkle Tree）証明を行い、二値コミットメントシナリオに使用しています。
• Dusk NetworkはPoseidonを使用して取引にZcashのようなプライバシープロトコルを構築しています。
• SovrinはPoseidonを使用してマークルツリーに基づく取引の取り消しを行います。
• ループリングプロトコル（Loopring）はPoseidonを使用してイーサリアム上でプライベート取引シナリオを実施しています。
• PolygonはPoseidonをHermez ZK-EVMに使用しています。

ポセイドンアルゴリズムの安全性は設計上の欠陥によるものではなく、大規模な実用化の高価値シナリオの検証が不足しているためです。もし今回最終的にイーサリアムのメインネットに組み込まれることになれば、それはイーサリアム全体、さらには暗号エコシステムにおける最も重要なアプリケーションとなるでしょう。

結論

イーサリアムとLayer 2拡張ソリューション間の縦の層分けは確定していますが、各層間の安全性と互換性には依然として問題が存在します。そのため、さまざまなL2は「イーサリアムのメインネットの安全性を利用し、自身のメインネットへの互換性を強化する」ために広範な試みを行っていますが、L2エコシステムの繁栄を生み出す一方で、L2の分裂危機を引き起こしています。

このエコシステムの破綻は、イーサリアムとEVMの長期的な発展にとって好ましくありません。さまざまなL1間の競争は続いており、さまざまなエコシステムの断片をどのように統合するかが、イーサリアムのメインネットが積極的に取り組むべき必要な措置となっています。メインネットから出発して改善を行い、さまざまなL2に統一されたフォーマット変換を要求することが、最新の動向です。

EIP-5988が最終的に有効になるかどうかにかかわらず、この繁栄と断片は長期にわたって存在し続け、修復のためのさらなる改善提案が必要です。