ETH坊 Gas 限制の論争について：上限の増加はブロック、バリデーター、MEV収益にどのような利点と欠点があるか？

Gasの上限を増やすことは、根本的にはイーサリアムの拡張性を向上させるためです。

執筆者:パク・ソンワン

コンパイラ: Glendon, Techub News

イーサリアムコミュニティーは最近、ガス上限の増加に焦点を当てています。ガス上限を引き上げる考えは合理的に思われます。なぜなら、それはユーザーのより高い取引スループットへの需要に合致し、またネットワーク容量が自然に増加する傾向を反映しているからです。これに対して、多くの研究者やコミュニティメンバーが強力に支持しており、イーサリアムがこの変化に適切に対応しており、それが直接的にイーサリアムの拡張性を向上させるタイミングの良い行動であると見なしています。

この提案はコミュニティ内でも広範な関心を引き起こしており、pumptheガス.orgなどのコミュニティが作成したウェブサイトは、ガスリミットの増加に関する基本的な知識や、バリデータがノード設定を変更する方法を普及させることを目的としています。別のウェブサイトであるGaslimit.picsは、バリデータの高いガスリミットへのサポートの進展を積極的に追跡しています-2024年12月21日時点で、25％のイーサリアムのバリデータがクライアントの設定を調整してサポートを示しています。50％以上のバリデータがガスリミットの増加に同意し、クライアントの設定を変更する場合、イーサリアムのガスリミットは増加し、最終的に新しい目標値で安定します。

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値する注意されるのは、この提案はイーサリアムのロールアップ中心のロードマップとは異なり、最近のスケーラビリティ改善（例えばEIP-4844やEIP-7691）とも異なるということです。これらの改善はロールアップの拡張とブロブトランザクションに焦点を当てており、Gasの上限を増やすことはL1レベルの拡張手段です（Techub News注、イーサリアムブロックのGas制限は、1つのブロックに含めることができる操作の数量の上限を指し、この上限はGasの値で測定されます）。

この議論はコミュニティの一部のメンバーを興奮させた一方で、イーサリアムの分散化やセキュリティなどの核心的な価値に潜在的なリスクをもたらす研究者の懸念を引き起こしました。 批評家は、最悪の場合、より大きなブロックサイズがコンセンサスレイヤーに圧力をかけ、バリデータのハードウェア要件を増やす可能性があり、それによりネットワークの安定性が脅かされるおそれがあると警告しています。

これらの懸念は杞人のようなものでしょうか？本文では、イーサリアムのガス上限の提案の歴史、潜在的な影響、および議論されている技術と考慮すべき要素について探究しています。

イーサリアムガス上限提案の簡単な歴史の向上

実際には、イーサリアムのGas上限を引き上げるアイデアはしばらく前から議論されてきました。2024年1月のイーサリアムAMAで、イーサリアムの共同創設者であるVitalik ButerinはGas上限を現在の3000万から4000万に引き上げることを提案しました。これはモールの法則に一致し、ハードウェア能力の着実な向上を反映しています。

2021年4月以降、ガス上限を調整していないイーサリアムですが、この期間にハードウェアは大幅に進歩してきました。そのため、多くのコミュニティメンバーは、イーサリアムがこれらの進展について考慮する時が来ていると考えています。

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最近、提案があり、大胆な目標を掲げています。Gasの上限を6000万に倍増することです。もちろん、6000万は長期目標として考えられており、即時目標ではありません。2024年12月、Toni Wahrstätter氏はより慎重な方法を提案し、まずGasの上限を3600万（20％増加）に上げることを安全な第一歩として主張しています。

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そのため、現在、イーサリアムのガス上限を3600万に引き上げることは、初めての重要なマイルストーンと見なされており、今後の増加は段階的に進められる予定です。

ブロックのガス上限を調整する方法は？

ブロックのガス上限は、フォークやネットワークルールの変更なしで段階的に増やすことができます。それに対して、バリデータは設定オプションを変更することで後方互換性を実現し、コミュニティの合意に基づいて定期的かつ柔軟に調整します。

普通の認識とは異なり、Ethereumのブロックガス上限は固定されておらず、ブロック提案者は一定の範囲内で微調整できます。具体的には、1つのブロックのガス上限は前のブロックのガス上限の1/1024内で変更できます。たとえば、現在のブロックのガス上限が3000万である場合、次のブロックでは「30,000,000 + 30,000,000 ×（1 / 1024）= 30,029,296」に増加する可能性があります。

下記のコードは、gethクライアントでのEthereumノードのデフォルト動作を示しています：新しいブロックのガスリミットが親ブロックと比較して許容範囲内であれば、有効と見なされます。

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もし連続するブロックの提案者が上限を引き上げることに同意すれば、Gasの上限は持続的に増加する可能性があります。理想的な状況では（検証者が合意に達すると仮定して）、最初のマイルストーンである3600万（20％増）に到達するには、「log(1.2) / log(1025/1024) = 187ブロック」、つまり38分ほどかかります。50％を超える検証者が同意すれば、追加が迅速に実現できます。

ガス上限を引き上げると何が影響しますか？

まず、Gas上限が増加することによる予測可能な影響を見てみましょう。ブロック容量の増加により、現在のブロックチェーンの需要を処理することがより容易になり、Gasの費用が削減されます。

短期間では、EIP-1559のメカニズムに基づいて、Gasの削減はETHの焼却量の減少をもたらし、一時的にイーサリアムの純発行量を増やす可能性があります。EIP-4844以降、ロールアップのデータ可用性（DA）料金が大幅に低下し、ETHの焼却量が減少した傾向も見られます。Gasの上限の増加も同様の効果をもたらす可能性があり、短期的なインフレをさらに悪化させるかもしれません。

しかしながら、長期的な視点から見ると、費用の削減はより多くのネットワーク活動を促進する可能性があります。なぜなら、より多くのユーザーが取引手数料を負担できるようになるからです。この増加した活動は、イーサリアムのネットワーク効果を推進し、より多くのDAppを引き寄せ、より広範な採用を促進するかもしれません。イーサリアムがDAppやDeFiシステムの不可欠な部分となるにつれて、通貨としてのETHの使用頻度が増加する可能性もあります。それによって増加するETHの使用量は、さらなるネットワーク活動の成長を促進し、イーサリアムエコシステムに正のフィードバックループを作り出すかもしれません。

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ガス 上限増加後、新しいDAppsの構築が可能になります

ガスとトランザクションプロセスの改善に加えて、単一のブロックのガス上限の増加は新たな機会を開放する可能性があります。3600万までの適度な増加は大きな変化をもたらすとは限りませんが、6000万までの大幅な増加は、以前に3000万のガス上限の制約によって実現できなかった新しいタイプのDAppsやトランザクションを可能にするかもしれません。現在の3000万のガス上限をほぼ満たすか超える操作の一部は、変更後により効率的に実行されるか、初めて実現可能になるかもしれません。

例えば、大量のガスが必要な取引（NFTの一括鋳造、大規模なトークンのエアドロップやDAO活動など）は、通常現在の3000万ガスの上限に近いか、それを超えます。これらの取引は通常、複数のブロックに分散しているため、効率が低下し、取引の遅延や潜在的な欠陥が生じることがあります。以下の図は、NFTの一括鋳造取引で2800万ガス以上を消費している具体的な例を示しています。

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トランザクションハッシュ:0xf99bdd89f7e3186e63d71a4a3ffb53cb5cd1c3190ce3771c966f2a82b3346bee

区块 Gas 上限を 6000 万に増やすと、このような操作を1つの区块で完了することができ、原子的な実行を保証します。これにより、操作全体が成功するか失敗するか、一部だけが完了することは避けられ、参加者の公平性が確保され、操作の操縦が減少します。

既存のユースケースの最適化に加えて、より高いガス上限は、計算集約型の操作を必要とする革新的なDAppsに道を開く可能性があります。たとえば、ガス上限の増加により、オンチェーンのAIアプリケーション（小規模なモデルトレーニングや推論など）が実現可能になるかもしれません。同様に、より複雑なスマートコントラクト（完全にオンチェーンのゲームや複雑なガバナンスメカニズムなど）は、より高い容量の環境で繁栄することができます。これらの進展は、イーサリアムの機能と魅力を拡大し、エコシステムをより多様化させる可能性があります。

そのため、多くの場合、ガス上限を倍にすることでさらなる利益をもたらすことができます。これにより、断片化が減少し、新たな可能性が開けるからです。

Gas 上限の増加がブロックチェーンの「不可能三角」にどのような意味を持つのか？

ガス上限を増やすことは、基本的にはイーサリアムのスケーラビリティを向上させるためです。ブロックチェーンの「不可能な三角形」のジレンマの背景にあるため、より高いスケーラビリティを実現することはしばしば分散化やセキュリティを犠牲にすることになります。これがガス上限を引き上げる提案が疑問を呼び起こす理由であり、人々はこれによって検証者の要件が高くなり、中心化をもたらす可能性や、合意層の安定性を低下させ、セキュリティを脅かす可能性があることを懸念しています。

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ただし、支持者は、これは分散性やセキュリティを犠牲にするためのスケーラビリティの向上ではないと考えています。それどころか、彼らはハードウェアパフォーマンスの改善を利用してブロックチェーンの総容量を拡大するものとして説明しています。この観点では、ブロックチェーンの「不可能な三角形」のジレンマの「三角形」が拡大する可能性があります。なぜなら、現代のハードウェアはより大きな総容量を可能にし、イーサリアムのコアプロパティを低下させる必要がないからです。

これが真実であるかどうかを評価するには、Gas 上限の引き上げに伴う潜在的なリスクを注意深く検討する必要があります。分散化に関する考慮事項には、検証者のハードウェア要件の増加と MEV ポリシーの複雑性が含まれる場合があります。セキュリティ面では、最悪の場合のブロックサイズの増加、トランザクションの実行時間の増加などを考慮する必要があります。これらはフォークやスロットのミスの割合に影響を与える可能性があります。

###ガスキャップはチャンクサイズとともに増加します

単一のブロック中のガス上限の増加により、より多くの呼び出しデータが収容され、最悪の場合のブロックサイズに影響を与えます。現在、ブロックを意味のない呼び出しデータで埋めることにより達成できる最大ブロックサイズは約1.8MBであり、単一のスロットで伝播される合計データサイズは6つのblobを使用して2.58MBに達することができます。より高いガス上限は、この最悪の場合のブロックサイズを増やし、ピアツーピア（P2P）通信に使用されるネットワークノードに問題が発生する可能性があります。

この状況は、P2Pレイヤのコンセンサスクライアントに圧力をかける可能性があります。Gasの上限が4000万を超えると、最悪の場合、ブロックサイズがデフォルトのクライアントの動作に組み込まれた制限を超える可能性があり、一部のクライアントがブロックを正しく提案または伝播できなくなる可能性があります。したがって、これらの制限を解消することは、Gasの上限を大幅に引き上げる前に非常に重要です。

EIP-7623の採用は、将来の任意のGas上限の増加がコンセンサスの安定性を維持するために必要とされるため、EIP-7623を採用することが必要です。これにより、データ可用性トランザクションの呼び出しデータ（calldata）の価格を調整することにより、最悪の場合のブロックサイズを2.58MBから約1.2MBに減らすことができます。

同様に、実際のブロックサイズ（通常はトランザクションデータを埋め込んだブロックサイズ）は、スロットの再構築または欠落の確率と関連しています。スロットデータ（#9526972 至 #10351782）の分析では、小さなブロックでは、スロットと再構築/欠落スロットの間のブロックサイズの分布の違いがほとんどありません。しかし、ブロックが大きくなるにつれて（0.25MB以上の場合）、スロットの再構築や欠落の可能性が増加します。

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この関連性は、ブロックサイズ自体だけでなく、取引の実行時間の増加やデフォルトのP2P動作などの要因に起因する可能性があります。観察された関係は潜在的なリスクを強調していますが、因果関係は確定していません。

上記のように、ブロックサイズの増加はスロットの安定性に影響を与えるかもしれませんが、最悪の場合でもブロックサイズはP2P層の堅牢性を確保するために非常に重要です。将来的なガス上限の増加は、EIP-7623のような提案と共に行われる必要があり、これらのリスクを効果的に緩和する必要があります。

ガスキャップの増加と実行時間の関係

ガス 上限の増加により、より多くの取引がブロックに含まれるようになり、取引の実行時間もそれに応じて増加します。この増加が重要かどうかは、フォークや欠落したスロットにかかっており、これは全体的なコンセンサスの安定性を表しています。

下のグラフは、ブロック内でのより多くのガスの使用に伴い、実行時間が増加することを示しています。20%のガス上限の増加は実行時間をわずかに延長すると予想されますが、具体的な影響は予測できません。実行時間は常に最大ガス上限やガス使用量と直接比例するわけではありませんが、グラフに基づいて保守的な比例の仮定を行うと、実行時間が400〜500ミリ秒増加するのは合理的です。

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現在、実行時間とフォークまたはスロットの不足との関係について考察してみましょう。

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上図の赤い四角形は、実行時間が4000ミリ秒を超えるスロットは、実行時間が短いスロットと比較して再構築や欠落がより発生しやすいことを強調しています。再構築や欠落のほとんどは1000〜3000ミリ秒の間に発生しますが（実行時間と再構築率の相関関係が比較的弱いことを示唆しています）、赤い四角形に示されるブロックは、実行時間が4000ミリ秒を超える場合、再構築の可能性が明らかに高くなります。もう1つのグラフでは、4000ミリ秒を超える実行時間のスロットの再構築率や欠落率が、4000ミリ秒以下のスロットよりも3倍以上高くなっていることが表示されており、非常に高い実行時間が安定性に与える影響がさらに強調されています。

ガス 上限増加は検証者のハードウェア要件に影響を与えますか？

ガス上限を増やす際に、バリデータは主にバリデータノードのストレージサイズの増加を心配しています。2024年12月までに、バリデータノードには約1.5〜1.6TBのストレージスペースがあり、すべての履歴データと状態データの維持に使用されます。ガス上限の増加により、履歴データと状態データの成長が加速されます。

2020年と2021年には、バリデータノードを運用するには2TBのSSDが必要でした。しかし、履歴データや状態データが1.8TBに達すると、2TBのSSDを使用しているバリデータは4TBのSSDに交換する必要があります。現在、3年前の2TB SSDとほぼ同じ価格である約250ドルの4TB SSDですが、交換自体がメンテナンスコストや技術的な難しさを意味します。

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3600万のGas上限は、大きな問題ではないかもしれません。しかし、Gas上限が6000万以上に増加すると、検証者ノードはハードウェアを持続的に交換する必要があり、メンテナンスコストが蓄積され、分散性の特性が脅かされる可能性があります。

EIP-4444が採用されると（クライアントのリリースは2025年5月を目指しています）、履歴データの増加は停止する可能性があり、それによってGasの上限の拡大により多くのスペースが提供されるかもしれません。ただし、EIP-4444がない場合、履歴データの増加がGasの上限の次のボトルネックになる可能性があります。

Storm Slivkoffの状態成長の分析によれば、状態成長も潜在的なボトルネックであり、現在の成長率（月間約2.62 GiB）は管理可能であり、モダンなハードウェアは10年間の成長をサポートできます。状態のサイズが増えるに従い、メモリの要求も増加しますが、Gasの上限を6000万に引き上げると、このプロセスが加速され、年間で追加の2〜4.7GiBのRAMが必要になるかもしれません。現在の64GiB RAMの構成では十分なバッファスペースが提供されていますが、持続的な成長はアップグレードをより頻繁にする可能性があります。

予想される改善、Verkleツリーや状態の期限切れなどはこの負担を軽減しますが、細心の注意が依然として非常に重要です。

ガスキャップの引き上げはMEVにとって何を意味するのか?

もう一つの分散化に影響を与える可能性のある要因は、Gasの上限の増加が検証者のMEV（最大採掘可能価値）収益に与える影響です。MEVの重要性がますます高まる中、先進的なMEV戦略を使用する複雑な検証者と小規模の独立したステーキング者の収入格差について懸念が高まっています。この収入格差は中心化の圧力を増大させる可能性があり、より多くのリソースと専門知識を持つ検証者が主導権を握ることになるからです。この問題を解決するために、イーサリアムコミュニティはPBS（提案者-ビルダー分離）やMEVの破壊などのメカニズムについて積極的に議論しており、これらは検証者の収入をバランスさせることを目的としています。

理論上、ガス上限の増加は、個々のブロックに含まれる取引数を増やすことができるため、MEV関連の収入格差を悪化させる可能性があります。 MEV Boostはこの問題の一部を緩和しており、独立したステーキング者が一部のMEV報酬を獲得できるようにしていますが、検証者の収入格差に関するデータにはまだ確定的なものがありません。これは、MEV取引の定義と収益の正確な追跡が挑戦であるためで、特に中央集権型取引所（CEX）や分散型取引所（DEX）の複雑なMEV戦略などの複雑なシナリオにおいてです。ただし、これらのシナリオは比較的まれであり、ほとんどのMEVはブロックのトップから来ています。

一方面、より高いガス上限は、より複雑でリソースを消費するMEV戦略を可能にする刺激となります。非常に稀なケースですが、MEVロボットが非常に複雑な取引を実行し、ブロック全体のガス上限をほぼ消費することがあります。例えば、1800万ガス以上を使用したロボット取引が観測され、1つのブロック内で複数回の交換と流動性操作が行われました。ガス上限の増加に伴い、このような戦略はより一般的になり、成熟したバリデータと小規模参加者との間のギャップを広げる可能性があります。

まとめ

イーサリアムのガス上限を引き上げるに関する議論は、スケーラビリティの向上、トランザクションのコスト削減、現在の制約によって制約されているDAppsに新たな可能性をもたらすという、刺激的な機会を提供しています。しかし、この問題は分散化、バリデータの要件、ネットワークの安定性など、深刻な懸念を引き起こしました。ステートと履歴データの増加、実行時間の延長、およびMEVの違いなどの問題は、注意深く実証データを考慮し監視する必要性を浮き彫りにしました。

最終的には、ガスの上限を成功裏に引き上げることができるかどうかは、イーサリアムがこれらの複雑な要因を巧みにバランスさせることにかかっています。EIP-7623、提案者-ビルダー分離（PBS）、MEVの破壊などの解決策は、このネットワークが潜在的なリスクに積極的に対処しようとする姿勢を示しており、緻密な計画と実行を通じて、より高いガス上限がイーサリアムの次の成長段階を開く可能性があります。