イーサリアム ノード ストレージ 負担 増加: 状態 膨張、ボトルネック リスク、および 実用的 最適化 手段に関する包括的 分析

イーサリアムの地位の成長を無視してはいけない理由

イーサリアムのアーキテクチャにおいて、「状態」は単なるアカウントの残高の集合ではなく、スマートコントラクトのすべてのストレージ変数、コード、および関連データも含まれます。この状態データはネットワークの運用の基盤を形成し、各トランザクションが実行されるごとに、状態は更新されます。

問題は、ステートがほとんど常に増加し、決して減少しないということです。DeFi、NFT、Layer 2、およびさまざまなスマートコントラクトアプリケーションが継続的に稼働していることで、ステートデータは長期的な蓄積傾向を示しています。特定のコントラクトやアカウントが何年も使用されていなくても、それに関連するデータはノードによって保存され、いつでもアクセスできる必要があります。この構造的設計は、将来の「ステート膨張」の可能性に対する基盤を築いています。

ノードのストレージコストと状態拡張の基本的な論理。

完全なイーサリアムノードを運営するということは、フルステートデータを同期し、継続的に維持する必要があるということです。ステートのサイズが増え続けるにつれて、ノードのハードディスク容量、IOパフォーマンス、および長期的な維持コストの要件もそれに応じて増加しています。

一般の個人ユーザーにとって、この上昇するコストはノードを運営する実現可能性を徐々に損なっています。その結果、ますます多くのユーザーが自分のノードを維持する代わりに、サードパーティのRPCサービスに依存することを選んでいます。この傾向は使いやすさを向上させますが、インフラ層での中央集権リスクを悪化させることにもなります。

状態の膨張がノードのボトルネックに進化する方法

イーサリアム財団の研究者たちは、状態の膨張の核心的なリスクは単に「多くを保存すること」ではなく、「常に利用可能でなければならない」ことだと指摘しています。長期的に非アクティブなデータが大量に存在することで、高速ストレージリソースが占有され、ノードの同期、検証、リクエストへの応答時により大きな負担がかかります。

ノードの同期時間が大幅に延長され、新しいノードの参加に必要な閾値が上昇し続けると、ネットワーク全体の参加構造が変化する可能性があります。もしごく少数の専門機関のみがフルノードの運用コストを負担できるのであれば、ネットワークの検閲耐性と分散型の特性が脅かされることになります。これはまさに研究者が強調している潜在的なリスクです。

三大技術提案の原則、利点、及び課題

1. ステートエクスパイアリー(状態過期機構)

状態の有効期限メカニズムの基本的なアイデアは、すべての状態が「アクティブ状態セット」に永久に保持される必要はないということです。長期間アクセスされていないデータは、有効期限切れとしてマークされ、メインの状態から削除されることができます。

これらの状態が再度必要になった場合、追加の証明または再構築メカニズムを通じて復元できます。このスキームはアクティブ状態の規模を大幅に圧縮することが期待されていますが、課題はユーザーエクスペリエンスとセキュリティに影響を与えずに追加の複雑さをどのように導入するかにあります。

1. 州アーカイブ (状態分層とアーカイブ)

ステータスアーカイブスキームは、データをホットステータスとコールドステータスに分割することを提案しています。ホットステータスは高頻度アクセスに使用され、一方コールドステータスはパフォーマンス要件が低い履歴情報を保存するために使用されます。

このアプローチは、データの整合性を損なうことなく、ノードの高速ストレージへの依存を減らすことができます。ただし、ノードアーキテクチャとクライアントの実装に対してより高い要件を課すため、パフォーマンスと一貫性のバランスを取る必要があります。

1. 部分的なステートレス（部分的ステートレスノード）

一部のステートレスアーキテクチャは、ノードが完全な状態を保持する必要がなくなるように試みていますが、代わりに自分のニーズに基づいて状態のサブセットを保存し、残りのデータは外部の証明やネットワークリクエストを通じて取得されます。

このスキームは理論的にはノードを運営するための閾値を大幅に下げ、参加者の規模を拡大することができます。しかし、新しい信頼とコミュニケーションモデルも導入されるため、新たな中央集権的依存を避けるために慎重に設計する必要があります。

分散化、RPCサービス、エコロジー構造への影響

状態膨張問題が緩和されない場合、RPCサービスプロバイダーやインフラプロバイダーの重要性は引き続き高まるでしょう。この中央集権化の傾向は、極端なケースではネットワークの中立性に影響を及ぼす可能性があります。

逆に、上記の技術的解決策が徐々に実施されれば、ノードを運営するための敷居が下がることが期待され、より多くの個人や中小規模のチームがノード運営に参加することを促すでしょう。これはネットワークのセキュリティに利益をもたらすだけでなく、イーサリアムの全体的なインフラストラクチャのレジリエンスも向上させるでしょう。

技術ガバナンスの視点から見たETHネットワークの展望と価格要因

市場の観点から見ると、ステートブロートはETHの価格に直接的な影響を与えないが、ネットワークの長期的なスケーラビリティと分散化の質に関係している。投資家は一般的にそのような技術的な議論を「中長期的な構造要因」と見なしている。

現在のETH価格が重要なレンジで変動している中、インフラ層の継続的な最適化は市場の信頼を高めるのに役立っています。これらの提案はまだ研究段階にありますが、技術的ガバナンスレベルでのボトルネック問題に対処するためのイーサリアムの積極的なアプローチを示しており、ネットワークの長期的な価値に対して良い影響を与えることになります。