ブロックチェーン業界の絶え間ない拡大に伴い、イーサリアムを含む最も人気のあるプロジェクトは、ブロックチェーン上のトランザクションの混雑という重大な問題に直面しています。 規模に関係なく、コンピュータネットワークは限られた量のトラフィックしか保持できません。 ネットワークの人気が高ければ高いほど、輻輳する可能性が高くなります。 この問題により、スケーラビリティが制限され、一般的なユーザー エクスペリエンスに影響します。

そのため、イーサリアムはスケーラビリティの問題を解決するために、さまざまなレイヤー2ネットワークを必要としています。 イーサリアムのレイヤー1チェーンに接続されたこれらのレイヤー2ネットワークの中には、オプティミスティック仮想マシンがあります。 この記事では、OVMの内部構造を掘り下げ、イーサリアムエコシステムの円滑な運用におけるOVMの重要性に光を当てます。

楽観的仮想マシンとは

OptimismがOptimism Rollup(OR)技術を使用して構築したOptimistic Virtual Machine(OVM)は、イーサリアムのレイヤー2スケーリングソリューションとして機能します。 EVMの互換性を活用するように設計されており、開発者がスマートコントラクトを簡単かつ効率的に拡張するための安定したフレームワークを提供します。

OVMは、レイヤー2プロトコルの統一されたエコシステムを提供し、他のスケーリングソリューションを1つの傘下に組み合わせます。 OVMは、レイヤー1ブロックチェーン上でトランザクションを直接更新する代わりに、オフチェーンデータを使用して、イーサリアムブロックチェーン上で更新されたトランザクションを保証(または楽観的な決定を下す)します。

OVMはどのように機能しますか?

OVMによって行われる各計算処理は、遷移と呼ばれます。 これらの遷移は、スマートコントラクトの最新の状態を確認したり、不正防止(分散型システムにおける不正行為を検出して証明するために設計されたメカニズム)をオンチェーンで検証したりしたい個々のユーザーによってクライアント側で評価されます。

OVMは、スマートコントラクト専用のワークスペースとして機能します。 スマートコントラクトはOVM上でデプロイ、実行、監視され、他のスマートコントラクトタスクが効率的に実行されるようにします。 レイヤー2チェーンのノードがトランザクションを送信すると、OVMはこれらのトランザクションを処理し、その環境内でさまざまな状態変化をアクティブにし、その結果、支払いの決済などのさまざまな出力につながります。

また、OVMはガスリミットシステムを実装しており、ネットワークリソースを絶えず実行して消耗させる悪意のあるトランザクションから身を守ります。 トランザクションを実行するとき、ユーザーはガスリミットを設定し、トランザクションに使用できるガスの量を指定する必要があります。 これらの手数料は、トランザクションを実行するための追加の計算リソースを提供するノードへの補償としても機能します。

さらに、OVMはバイトコードで書かれたスマートコントラクトを解釈して実行することしかできません。 Solidityのような高水準のEVM互換言語は、より人間に優しく、デプロイメント・プロセスを簡素化しますが、デプロイする前にバイトコードに変換してコンパイルする必要があります。しかし、OVMはバイトコードレベルでEVMと互換性があるため、開発者は既存のEVMスマートコントラクトをOVMに直接デプロイすることができます。

楽観的な意思決定:OVMが特別な理由とは?

上記のセクションではOVMの複雑さを分析しましたが、その真の革新性は「楽観的な決定」プロセスにあります。 前述したように、楽観的な意思決定とは、OVMがオフチェーンデータを使用してイーサリアムレイヤー1の将来の状態を予測する概念です。 このアプローチにより、より高速で効率的なトランザクションへの道が開かれます。 楽観的な意思決定プロセスには、次の 3 つの主要なステップが含まれます。

1. レイヤー 1 を調べて、将来何が起こるかを推定します。
2. オフチェーンメッセージを調べ、レイヤー1に統合した場合の影響を検討します。
3. 前のステップから得られた知見を学習した後、OVMは将来のEVMの状態について良いアイデアを持っています。 このビジョンは、OVMの次の決定の指針となります。

それにもかかわらず、無限の可能性を秘めているように見えるにもかかわらず、OVMがどのようにしてこれらの決定にたどり着いたのか疑問に思うかもしれません。 次の概念は、楽観的な意思決定の背後にある方法論をよりよく理解するのに役立ちます。

イーサリアム先物コーン

将来のイーサリアムの状態は無限であり、考えられるすべてのトランザクション、ハッキングされる可能性のあるすべてのDAO、およびその他のイベントを網羅しています。 無限の未来を扱っているにもかかわらず、EVMのルールは、発生する可能性の低い将来の状態を除外するのに役立ちます。 このプロセスは、新しいブロックが採掘されて完成するたびに、大きな穴からよりタイトな漏斗に縮小する巨大な円錐に例えることができます。

地域情報

レイヤー2は、オフチェーンメッセージ、署名付きチャネル更新、プラズマブロックの包含証明などのローカル情報を組み込むことで、コンセンサスプロトコルを拡張します。 OVMは、このローカル情報を使用して意思決定を行いますが、最初に、将来のイーサリアムの状態を導き出す際に使用する仮定を定義する必要があります。

ローカルの仮定

OVMプログラムは、上記で説明したローカル情報に基づいて仮定を定義し、現実的な将来の状態と不可能な状態を区別するためのフィルターとして機能します。 この例は、多くのレイヤ 2 ソリューションで使用されている「紛争活性」の仮定の使用です。 チャネル参加者は、悪意のある引き出しが異議申し立てされることを期待しているため、悪意のある引き出しを含む状態は不可能と見なされ、拒否されます。 ローカルな仮定がこれらの不可能な未来を取り除いたとき、私たちは最終的に未来について「楽観的な決定」を下すかもしれません。

長所と短所:OVMとEVMおよびzkEVMの比較

OVMの仕組みを理解したところで、特にイーサリアム仮想マシン(EVM)やゼロ知識イーサリアム仮想マシン(zkEVM)などの他の仮想マシンと比較した場合、その長所と短所を理解することが不可欠です。 それらの違いを調べることで、OVMのユニークな価値と、それらがどのように連携してスケーラビリティを向上させるかが明らかになります。

OVMとEVMの比較

OVMは、EVMとは対照的に、より高速なトランザクションを優先します。 OVMを使用すると、ノードはブロックチェーンに直接書き込むことができるため、EVMのマルチノード検証プロセスが不要になります。 一方、EVMは、ブロックチェーンを更新する前に、各ノードに各トランザクションに投票させることで、すべてのノードからのコンセンサスを要求します。 この徹底性は、絶対的な信頼を保証するため妥当ですが、コストは OVM と比較してスループットが低下します。

OVMとEVMは、状態変化の有効性を強制しないため、有効性の点でも異なります。 OVMを使用すると、悪意のあるユーザーは、トランザクションをレイヤー1に送信する前に、別のユーザーの資産を自分自身に転送できます。 トランザクションがチャレンジされていない場合、OVMはそれを受け入れます。

一方、EVMにおけるすべての状態変化は、ネットワークのコンセンサス・ルールに従ってからでないと受け入れられません。 そのため、上記のシナリオでは、送信者の署名鍵が公開鍵と一致しないため、異なるルールに従うことになります。

さらに、この評価基板 (EVM) は即時のファイナリティを保証します。 インスタントファイナリティとは、状態の変更がネットワーク上で受け入れられると、変更または元に戻すことができないことを意味します。 OVMは、トランザクションの有効性を強制せず、無効または悪意のあるトランザクションをファイナライズするとブロックチェーンが破損するため、即時のファイナリティを保証するものではありません。 したがって、OVM の状態は、レイヤ 1 チェーンで受け入れられた場合にのみ最終的な状態になります。

OVMとzkEVMの比較

OVMは、主にトランザクションとスマートコントラクトの実行に焦点を当てており、レイヤー1のEVMは、特に状態の変化に関するブロックチェーンルールの適用を任せています。 OVMは、有効性の証明なしで完了したトランザクションを送信することで、スピードを優先します。 これによりスケーラビリティが向上しますが、無効なトランザクションが気付かれず、レイヤー 1 でファイナライズされるリスクがあります。

ゼロ知識イーサリアム仮想マシン(zkEVM)は、領収書と同様に、オフチェーントランザクションごとに暗号証明を作成することで、この問題に取り組みます。 これにより、状態更新の有効性の保証が高まり、システム全体の信頼性がさらに高まります。

zkEVMでは、オンチェーンで検証されるとすぐに状態遷移が確定します。 これにより、レイヤ 1 でのレイヤ 2 トランザクションの完了の遅延が軽減されます。また、ゼロ知識証明はステータス更新の有効性を確認するため、必要でない限り不正証明は不要になります。

zkEVMは、複数の計算ステップでこのような精巧な証明を開発するにはコストがかかるため、一般的にOVMよりも実装が困難です。 このアクセス性により、OVM は zkEVM よりも簡単に起動できます。 それにもかかわらず、どちらのプロジェクトもEVMと互換性があり、スマートコントラクトを実行できます。

OVMのユースケース

レイヤ 2 で動作する OVM により、ユーザーは EVM の状態を直接常に更新することなく、レイヤ 1 ベースの EVM を使用できます。 OVMがEVMのアシスタントとして、レイヤー2の舞台裏で作業し、EVMが圧倒されないようにトランザクションを処理することを想像してみてください。

コンテキストでは、ユーザー A が 2 つの WBTC を所有し、オプティミスティック ロールアップを使用して 1 つの WBTC をユーザー B に送信するとします。 その後、アグリゲータはトランザクションの詳細をレイヤ 1 ロールアップ コントラクトに送信します。 異議を唱えられなければ、イーサリアムブロックチェーンに永久に統合され、公式になります。

この保証は、2つの条件で可能になります。 1つ目は、OVMがEVMのルールに従ってトランザクションを実行するため、オフチェーンで正しく処理されたトランザクションがレイヤー1で受け入れられることが保証されることです。 2つ目の要因は、アグリゲーターがトランザクションデータを公開することで、誰でもトランザクションの実行における矛盾を指摘でき、ひいてはすべての関係者の誠実さを保つことができることです。

それにもかかわらず、両当事者が資産を引き出すか、他の取引を行うかにかかわらず、レイヤー1で取引を実行することなく、EVMの恩恵を受けることができます。

OVMは、より高速なトランザクションを実行するだけでなく、他のさまざまな方法で使用できます。 また、OVMはブロックチェーンゲームに革命をもたらし、トランザクションが即座に発生し、ゲームの世界がリアルタイムで反応する、遅延や遅延のないより高速なゲームプレイを可能にしました。 DeFiアプリケーションの強化にも使用され、分散型取引所でほぼ瞬時のトークンスワップを低ガス料金で提供するため、見過ごせません。

結論

Optimistic Virtual Machineを使用すると、開発者はスマートコントラクトを展開でき、ユーザーはイーサリアムを悩ませる高いガス料金や遅い処理時間の煩わしさなしに取引を行うことができます。 OVMは、セキュリティと潜在的な中央集権化のリスクに関する課題に直面していますが、ブロックチェーンを利用したアプリケーションと一般的な大量採用の新時代を切り開く鍵を握っています。 ブロックチェーン技術の進化に伴い、OVMは分散型アプリケーションの未来を形作ることが期待される革新的なツールの1つです。