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はじめに (注意事項)

🏦 Not Financial Advice

やさしいDeFiでは、みんなで仕組みを理解することを目的に開催しています。暗号資産はハイリスクです。やさしいDeFiでは展望を考えることもありますが、投資は一切推奨しません。自己責任でお願いします。�

📚 DYOR (Do Your Own Research)

詐欺や欺瞞に満ちた世界です。他人を闇雲に信用せず、自分で学んで考える姿勢を失わずに向き合いましょう。利用で資金を失うことも珍しくありません。(我々も誤った理解をしてしまっていることも多々あります。詳しい方ぜひコメントしていただけると嬉しいです！)

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今回の内容

復習

Scalingとは？
Rollupとは？ (ORU, zkRU)

Data Availability

概念

EIP4844の話

仕組み、仕様
効果推定

Data Availabilityとセキュリティー
今後の開発 (Shardingではなく、DankShardingとData Avaliability Sampling)

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冬眠してました。

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今日やること

Rollupの仕組みとか大事な部分について復習（確認）�
EIP4844, proto-dankshardingの仕組みなどを確認する�
その疑問点を解決していく�
23時ごろのDencunハードフォーク完了(blobのメインネット降臨)を見届けてお祝いする

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その前に: scalabilityとは③

Ethereumコミュニティで大流行するL2(Rollup)のアプローチ�L1ブロックチェーンの「使い方」を変える。全部L1で計算するのでなく、大部分をL2(オフチェーン)で実行させ、L1はL2がルールに従ってるかどうかの�「裁判」や「検証」に集中する。L1で全部計算するより圧倒的コスト安。

on-chain

off

chain

採点(裁判/検証)�するだけ。楽。

on-chain

L1で計算は

しんどい。

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Rollupの仕組み

Rollupの３つの特徴 (どうやってL1のセキュリティーを確保したままスケーリングするのか)

L1では”基本”txの実行を行わず、メインチェーン以外で行う
L2のtxデータ/その証明はL1にある (Validium/Plasmaはない)
L1でいざとなったら上記のデータを使うことで、正しい結果が得られる（= セキュリティがL1と同等 ※ORUはfraud proof不可欠だが）

Optimistic Rollupは、「基本正しいとして受け入れる。ChallengeがあったらL1で実行して確かめる」Fraud Proof方式。
zkRollupは「正しいという証明をSNARK/STARKなどで作る」方式

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Optimistic Rollup(Optimism, Arbitrumなど) の場合：

challenge された疑わしいトランザクションがあれば、Ethereum L1にてもう一度実行され、真偽を確かめる。

Block 1

Ethereum

Rollup

State 1

Rolled up

txn of S4

L1の審判

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Fraud Proof する人 = Verifier, validator

RU上のトランザクションを処理してL1に提出する人たち(OptimismならOptimismチーム、ArbitrumならArbitrumチーム等)が不正なtxnを書いてないか監視する人たち。今はホワイトリスト形式？

Block 1

Ethereum

Rollup

State 1

Rolled up

Prove Fraud!!

Verifier

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zkRollup(zksync era, StarkNetなど)の場合：

Rollupの時点で「このtxnたちは正しい」ことの証明(ZKP)を作ってしまう。L1的には、いちいちtxnたちの詳細を見ずに証明を読むだけでいい。正しいなら後はどうでもいいし、中身を実行しない(=ゼロ知識の検証のみ)でOKだからL1は楽になる。

これだけ読めばいい

Block 1

Ethereum

Rollup

State 1

Rolled up

zkp

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朗報: zkEVMでけたで

ORUはめちゃ便利だけど、Fraud proofできなかったらTVL(Rollupにある全員のお金)全部パクられる可能性があったり、選択肢がこれだけだとちょと物足りない感じもあった。

でもとうとうzkEVMが開発されて、zkRUでもどんどんDeFiアプリケーションが開発されるような素地ができてユーザーとしてはORUとzkRUの両輪で運用できるようになりそうでだいぶハッピーな感じが出てきた

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まだ Optimism は Fraud Proof なし

Fraud proofはありますか..。

うちイケイケのORUだし、zkとかArbよりこっちで大金ぶん回してね。資金抜いたらエアドロないから。

Fraud ProofなしのOptimisitic Rollupとしてもう2年は食ってるけど

すごい...�(いろんな意味で)

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	Optimistic rollups	ZK rollups
セキュリティ根拠	Fraud Proofを誰かがやる	ZKPで安全性を保証�(Rely on math, not validators)
Rollupから引き出しにかかる時間	~1週間�(FPするのに十分な期間)	Batchごと（5~10min)�（ブロックがfullになるまで待つ）
技術的難易度	そこまで	高い
L1からの移行/開発コスト	ほぼない（EVMが動く）	ほぼない場合が多い (zkEVM開発でけた)
L2での1txあたりgas cost�（L2ユーザー負担分）	ちょと高い	もうちょと高い(zkEVMは高い傾向)
オフチェーンでの計算コスト	低い(通常のノードでOK)	高い(証明作るためハイスペPCをぶん回す必要あり)
L1での最低1BatchごとのGas�（Rollupオペレーター負担分）	40,000~(情報を書き込むだけ)	500,000~ (zkpの検証を行うので)

https://vitalik.ca/general/2021/01/05/rollup.html

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Data Avaliability

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Data Availability(DA)とは

これまでの取引が正しいのかを検証するのに必要なデータの取得が、「必要な時にいつでも、誰の許可もなしに」に取得できること

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Data Availability(DA)とは

EthereumなどのLayer 1 Blockchainの場合: “無限” にあるフルノードたちのうち一台でも善意のノードがあれば情報を提供してくれる。

フルノードを走らせるハードルは低い
これまでの全履歴を保有しているのがフルノード。これを全員が保有している
ユーザーの残高が急に無くなったりしないのはこの高いDAのお陰。セキュリティ根拠の１つ

これまでの取引が正しいのかを検証するのに必要なデータの取得が、「必要な時にいつでも、誰の許可もなしに」に取得できること

Ethereum

無限のノード

high DA

どすこぉい

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Data Availability(DA)とは

これまでの取引が正しいのかを検証するのに必要なデータの取得が、「必要な時にいつでも、誰の許可もなしに」に取得できること

今のRollupとかの場合

Rollupで起きた取引が全てEthereumに書き込まれる
Ethereumのノードを走らせている人たちが、このRollupで起きた取引のデータも持っていることになる。= 「RollupのDAレベルがEthereumと同等」。完全勝利

Ethereum

Rollup

じゃRollupの記録も全部Ethereumに書き込めば完全勝利では！？

イサリアム！イサリアム！

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RollupのData Availabilityが低かったら

Data Availabilityという概念が生まれたのは、Plasmaの議論がもと�

ブロックを作る人(Operator)が不正txを含むブロックを作成し、Root Chainにmarkle rootをcommitしたので、ユーザーはFraud Proofをし資産を保護したい。��そのために必要なデータを取得したいが、Operatorはそれを渡さないのでFraud Proofができない→Data Availabilityがない�

また場合によってはブロック情報すら渡さないので不正があったことすら検知できない。��やっぱりデータはEthereumに置いとくのが一番安心ではある

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今までの問題点

これまでは、RollupはTxのCalldataという領域にRollupで起きた取引の情報を書き込んでいた。しかしこれは結局いつものカスみたいなガス戦争に巻き込まれて書き込みコストがめっちゃ高くなっていた。Rollupプラットフォーム側のコストがかかるから、ユーザーにコストが跳ね返ってきて正直安さ的には期待外れな感じになっていた

うわ書き込むのたかぁ

Rollupの記録をEthereumに書き込むの思ったよりめっちゃ高いわ。やっぱユーザーもガス代としていっぱい負担してもらうから。それでもL1より安いから文句ないでしょ

はぁ？

Ethereum

Rollup

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今までの問題点

これまでは、RollupはTxのCalldataという領域にRollupで起きた取引の情報を書き込んでいた。しかしこれは結局いつものカスみたいなガス戦争に巻き込まれて書き込みコストがめっちゃ高くなっていた。Rollupプラットフォーム側のコストがかかるから、ユーザーにコストが跳ね返ってきて正直安さ的には期待外れな感じになっていた

うわ書き込むのたかぁ

はぁ？

Ethereum

Rollup

Ethereumノード的な観点では

しかもEthereumに書き込んだRollupの記録は永続的なデータとなり、残り続けるからEthereumノード的にも負担があった。�
例えばOptimistic Rollupならチェーンの一番初めから今まで、全部履歴が残っていることになる。��でも正直、Fraud Proofに必要な期間だけあればいいし、大半のノードには無駄なコストじゃない？という疑問があった

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EIP4844 (Proto-Danksharding)とは

Blobという一時的にしかデータ保管義務がない、�データ保存のためのトランザクション形式を用意

Ethereum

Rollup

Rollupに最適なデータ保存形式/領域をEthereumに新設してあげて、いつものガス戦争から逃がす。Rollupでユーザーが払う手数料の原価として大部分を占めるL1書き込みガス代を大幅削減する
BlockGasLimitの変更には繋がらないので、ノードの負担(集権性)はそんなに増加しない。
これはDankshardingの前段階 (後に解説)

calldataやめて

blobにしよ

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EIP4844 (Proto-Danksharding)とは

Blobとは: 128kbのデータの塊

128kbに満たなくても、手数料を計算する時は1blobとして扱う (つまり限界まで詰めた方が定額なので得)
Blob txという新たな形式にてCommitすることができる
Blob txにはKZG Commitmentなどのみが記載され、Blob dataの中身についてはExecution Layerには刻まれない

注意: これはDankshardingの図です

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EIP4844 (Proto-Danksharding)とは

Blobには1ブロックあたりの上限とTargetが存在。Gas代はEIP1559のように決定される。

最初のTargetは3個、Maxは6個

Gas代については、通常のTxのFee Marketとは全く別

Gas代の決定方法は、EIP1559と全く同様
(Burn量がもっと増える？というわけではなさそう。市場動向によります)

Blobの方におけるGas量及びGas代と、これまでのExecution Layerの方のGas量とGas代は全く別物であり別市場
BlobはExecution Layerから内容についてはアクセスできない。基本的にConsensus Layerにて4096Epoch (=約18日間 ) 保管される。 (保管義務がある)
保管義務がなくなった後は、任意で破棄することが可能。ただし次のスライドで説明するKZG Commitmentだけは残る。

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EIP4844 (Proto-Danksharding)とは

Execution LayerからはBlobデータの中身にはアクセスできないが、KZG Commitmentにはアクセスできる。

KZG Commitmentとは、(仕組みの説明をショートカットすると) その時にそのデータが存在したことを証明するもの。後から検証することも可能�(おすすめ解説: https://scroll.io/blog/kzg )
Data Avaliability Samplingとの後方互換性を確保するため

保管義務がある期間でノードが保管しなくてはいけない容量は�128kb * 3 * 32 * 4096 ≒ 48GB とそこまで負荷ではない
大体1年間で全部保管するとしたら、48*20 = 1TB程度。Execution LayerじゃないのでディスクI/O条件も低いことを加味するとかなり安い (HDDで良いはずなので。)

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4844 Before After

	Before 4844 block space(Calldata)	After 4844 blob space
Dataにアクセスできる人	全ノード	全ノード
データの保管義務のある期間	ずっと	18日間
データの存在証明方法	証明の必要性なし	KZG
過去のデータをずっと�保管している人	全ノード	任意で保管している人たち (Infura, Etherscan, 暇人etc.)
EVMと通信できるか	できる	できない
料金の計算方法	いつものオークション�高い (札束戦争)	blob オークション安い

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