Seiの新ホワイトペーパーの解読：Gigaアップグレードはどのような技術革新を導入するのか？

著者：パベル・パラモノフ、Hazeflow創設者

コンパイル:Felix、PANews

Seiは新しいホワイトペーパーを発表し、最新のGigaアップグレードについて紹介しました。ほとんどの読者は17ページの深い技術的内容が読みづらいと感じています。したがって、本記事では今回のアップデートの内容と、異なるレベルでブロックチェーンのパフォーマンスを向上させる方法を説明します。

1. 非同期実行に関するブロック生成

Gigaの主な思想と基礎は以下の通りです：

「もし我々の取引リストが順序付けられており、ブロックチェーンの初期状態が一致し、すべての誠実なノードが同じ順序でこれらの取引を処理した場合、ノードは同じ最終状態に到達することになる。」

この場合、結果は初期状態と取引の順序のみに依存します。これは、合意がブロック内の取引の順序についてのみ一致すればよく、各ノードは最終状態を独立して計算できることを意味します。

! Seiの新しいホワイトペーパーの解釈:Gigaアップグレードで導入される技術革新は何ですか?

• このモデルでは、コンセンサスと実行を分離し、ブロックが非同期に実行されることを可能にします。
• 一度ブロックが最終的に確定すると、ノードはそれを処理し、その状態を次のブロックに提出します。
• その後、状態の合意によりブロックを検証し、すべてのノードが正しい最終状態を計算したことを確認します。

ここでの重要な点は、実行とコンセンサス（生成）が並行して行われるということです。ノードはブロックの計算を実行している間に、他のブロックも受信します。

したがって、ブロックは実際には総順序（並行ではなく）で実行され、ブロック生成プロセス自体は実際にコンセンサスと並行して発生します。しかし、特定のブロックに対して、これらのプロセスは完全に非同期です。

明らかに、同じブロックに対してコンセンサスと実行を同時に行うことは不可能に思えます。したがって、ブロックnを実行する際に、ノードは次のステップのためにブロックn+1を受け取ります。

コンセンサスに偏りが生じた場合（例えば、ネットワーク内の三分の一のノードが悪意を持って行動する場合）、チェーンは停止します。これは標準的なBFTプロトコルに似ています。

ブロック内で実行に失敗したトランザクションは、そのブロックを無効にすることはなく、単に失敗状態を保持します。なぜなら、ブロックの生成と実行は分かれており、現在のブロックの最終状態は後続のブロックで提出されるからです。

! Seiの新しいホワイトペーパーの解釈:Gigaアップグレードで導入される技術革新は何ですか?

2. 提案者モデルはどのように実現され、 Autobahn とは何ですか？

このコンセンサスプロトコル自体は「Autobahn」と呼ばれています（制限速度のないドイツの高速道路のように）。Autobahnはデータの可用性と取引の順序を分離し、その背後には興味深いモデルがあります。

高速道路の車線と同様に、複数の車線が存在し、各ノードには独自の通路があります。ノードはこれらの通路を使用して、取引の順序に関する提案を行います。提案は、取引の順序付けられた集合に過ぎません。

アウトバーンは、取引の順序を確定するために複数の提案を集約する「チップカット」操作を実行することがあります。

• 前に言ったように、各バリデーターは取引バッチを提案するための独自のチャネルを持っています。
• ノードが有効な提案を受け取ると、その提案が受け取られたことを確認するために投票が送信されます。
• 提案が投票に収集された後、少なくとも1つの誠実なノードによってデータが受信されたことを確認するための可用性証明（PoA）が形成されます。 ※チップカットはミリ秒単位で発生し、最終的にはアウトバーンからの複数の提案が「カット」されます。

提案者は、ブロックが解放されるのを待ち、可能であれば個々のブロックを待つインセンティブがありますが、各ブロックの実行時間制限(ガス制限と同様)は、このダイナミクスをわずかに変化させます。

通路上の提案は通常1つのブロックに相当し、これはTipcutが発生すると複数のブロックが同時に切断されることを意味します。

その後、そのスロットのリーダーは他のノードにTipcutを送信してソートを完了します。ノードは実際に単一のTipcutに投票しながら、次のTipcutの準備をすでに進めています。

! Seiの新しいホワイトペーパーの解釈:Gigaアップグレードで導入される技術革新は何ですか?

バッチを逃したノードは、PoA にリストされたバリデーターから非同期でデータを取得できます：これがデータの可用性が必要な本質的な理由です。

同期条件下で、リーダーが正しい場合、Autobahnは2回の通信で提案の確認を完了します。リーダーが故障した場合、そのメカニズムはプロセスを維持するために新しいリーダーを選出します。

次の tip-cut 提案は、実際に現在の tip-cut の提出段階で開始できるため、遅延を減少させることができます。これは、実行と生成が並行して行われるためです。

実際、このモデルはマルチプロポーザルモデルであり、多くのノードが同時に自分のブロックの提案を行うことができます。各バリデーターは自分のブロックを提案し、ネットワークがこれらのブロックの証明（PoA）を受け取ることで、ネットワークのスループットと全体的な効率を向上させるのに役立ちます。

3. 並列実行とその応用

以前に述べたように、ブロックの実行プロセスとコンセンサスは並行して行われていますが、ブロック自体は実際には順番に実行されます。これが真の並行実行を構成するのかどうか疑問に思うかもしれません。

答えは肯定的でもあり、否定的でもあります。

ブロックは順番に実行されますが、ブロック内の取引は実際には並行して実行できます。取引が同じ状態を変更（書き込み）せず、ある取引の結果が別の取引に影響を与えない場合、それらは並行して実行可能です。

簡単に言えば、それらの実行パスは相互に依存してはいけません。Gigaにはメモリプールがなく、取引はノードに即座に含まれます。

• Gigaは、大多数の取引間に競合が存在しないと仮定し、これらの取引を複数のプロセッサコアで同時に処理します。
• 各取引の変更は、一時的にプライベートバッファに保存され、すぐにはブロックチェーンに適用されません。
• 処理が完了すると、システムはこの取引が以前の取引と衝突しているかどうかを確認します。
• もし衝突が存在する場合、その取引は再処理されます。衝突がない場合、その変更はブロックチェーンに適用され、最終的に確定されます。

高頻の衝突が発生する可能性もあり、その場合、システムは一度に一つのトランザクションを処理するモードに切り替え、トランザクションが進行できるようにします。

簡単に言えば、並行実行はトランザクションを複数のコアに割り当て、衝突しないトランザクションが同時に実行できるようにします。

! Seiの新しいホワイトペーパーの解釈:Gigaアップグレードで導入される技術革新は何ですか?

4. ストレージの問題と最適化

取引量が非常に多いため、データは安全でアクセスしやすい必要があります。そのため、データの保存方法は従来のブロックチェーンストレージとは少し異なる必要があります。Gigaは、シンプルなキー・バリュー形式でデータを保存します。これは比較的フラットな構造で、データの変更時に必要な複数回の更新やチェックを減らすのに役立ちます。

さらに、Gigaは階層ストレージ方式を採用しています：最近のデータはSSD（高速）に保存され、あまり使用されないデータは速度が遅く、コスト効率の高いストレージシステムに移行されます。

もしノードがクラッシュした場合、ログを再生して正しい状態を復元し、データを整理するためにRocksDB（専用データベース）に更新を適用することができます。

このストレージシステムは、重い計算を行うことなくデータの正当性を証明できる暗号累加器（Cryptographic Accumulator）を採用しています。累加器はバッチ処理方式で更新され、検証者とライトノードはブロックチェーンの現在の状態に迅速に合意することができます。

5. 複数の提案者になる EVM L1 ブロックチェーンの意味は何ですか？

L1インフラはさまざまな改善が可能であり、異なるL1はMEVなどの経済的問題から状態管理などの技術的問題まで、さまざまな技術的課題に直面しています。

複数の提案者をサポートする最初のL1チェーンとしては、特にEVM L1にとっては挑戦的です。なぜなら、EVMの設計目的は複数の提案者システムをサポートすることではないからです。

しかし、Sei は EVM を保持し、多くの開発者が慣れているツールを使用するために異なるアプローチを試みています。

並行トランザクションの実行、実行中のコンセンサスの達成、複数の提案者の並行操作は、性能向上に寄与します。実行スループットは約50倍向上する可能性があります。ただし、これらの改善は、前述のいくつかのリスクに直面する可能性もあります。

これはSeiの2回目の重要なアップデートであり、以前SeiはCosmosチェーンからEVMチェーンに移行しました。現在、Seiは速度最適化のための実行クライアントを発表しました。

今後の発展とこれらの最適化措置のその後の効果は注目に値します。

関連情報：ブロックチェーンSeiのパフォーマンス、コンプライアンス、相互運用性を探る