PoS について話しているのに、なぜ Nothing At Stake が理解できないのでしょうか?
PoS (Proof of Stake) は本質的に、マイニングの資格と利益を得るために一定量の通貨を保持するコンセンサスプロトコルです. オリジナルの Proof of Stake が 2013 年に提案されて以降、Nothing At Stake (ステークなし) と Long-範囲攻撃 (長距離攻撃) 問題は、よく議論される Proof of Stake コンセンサス プロトコルの課題です。 PoS について詳しく知りたいですか?何を知るためには、その理由も知る必要があります。
今日はNothing At Stake問題（ステークなし）について見ていきます。
Nothing At Stake, a situation where someone loses nothing when behaving badly, but stands to gain everything.
Nothing At Stake 問題の本質は、「悪を行うことにはコストがかからず、利益は無限である」ということです。具体的には、PoSコンセンサスシステムにフォークが発生した場合、ブロック生成ノードは複数のチェーンのブロックをロスなく同時に生成できるため、「すべてのメリット」を得ることが可能となります。
窓口があって、並んでればお金がもらえるみたいな、窓口が一つしかないときはみんな素直に並ぶし、みんな持ってるし、楽しい。
しかし、2 番目のウィンドウが表示されたとき。誰もが知っているように、最終的に「本物のお金」を受け取ることができるのは 2 つの窓口のうち 1 つだけであり、もう 1 つの窓口のお金は紙くずになります。しかし、列に並んでいる間はどの窓口が「リアルマネー」を送金できるかわかりません。それで、あなたは何をしますか？別の窓口に並んでいる間に、倍の時間を過ごせるように、お使いの注文をすることもできます。
しかし、実際のPoSブロック生成ノードでは、この時点ではアバターにコストはかからず、コンピュータによる計算だけが行われます。
これはどのような混乱を引き起こすのでしょうか？
スマート ブロック生成ノードには、新しいフォークを生成し、違法なトランザクションをサポートまたは開始する動機があり、他の利益追求型ブロック生成ノードは、新しいフォークをサポートするために同時に複数のチェーン (ウィンドウ) にブロックをキューに入れます。時間が経つにつれて、フォーク、違法取引、悪が横行することが増えています。ブロックチェーンはもはや唯一のチェーンではなくなり、すべてのブロック生成者が合意に達する方法はありません。
さらに、何も賭けていない問題により、二重支出攻撃も容易になります。 PoW 51% 攻撃とは異なり、PoS 攻撃ノードは攻撃に一定量のコンピューティング能力 (場合によっては 1% のみ) のみを必要とします。たとえば、担保総額が流通通貨の 30% にすぎないコインの場合、60% の担保レートを持つネットワークよりも攻撃コストが高くなります。
どれくらい簡単ですか？以下の図に示すように、まだ 3 つのブロック生成ノード A、B、および C が存在します。A が攻撃ノードの場合、フォークが発生すると 2 つのトランザクションが作成されます。 X コインを自分のウォレット アドレスの 1 つに送信し、同時に X コインを別のフォーク上の取引所に送信します。 Nothing At Stake のため、B と C のブロック生成ノードは 2 つのフォークされたチェーン上に同時にブロックを生成します。取引が取引所によって確認されると、A は X コインを販売してプライバシー コインに変換し、取引所から移動します。その後、A は担保コインの量を増やすか、他のブロック生成ノードを複数作成することでブロックの重みを増やし、分岐したチェーン内のブロックのみを生成し続けます。このとき、最も長いチェーンは明らかであり、徐々に差が広がり、最終的にはそれが最も長いチェーンとなり、A は X コインの二重支払いに成功します。
Nothing At Stake 問題が単なる PoS チャレンジであるのはなぜですか? PoWはありませんか？
PoW メカニズムは本質的にこの問題を回避します。なぜなら、マイナーはブロックを生成する際に機会費用、つまりコンピューティングリソースを支払うことになるからです。フォークが発生した場合、マイナーはブロックを生成するチェーンを慎重に選択する必要があり、間違ったチェーンを選択すると、計算能力のコストが利益を生みません。マイナーは 2 つのチェーンの計算能力を均等に分割することを選択しません。これにより、元のチェーンでブロックが生成される確率が半分に減少するだけであり、損失に値しない可能性があります。
では、「Nothing At Stake」問題を解決するにはどうすればよいでしょうか?
一般的な戦略は事後処罰です。つまり、悪意のあるブロック生成行為と判断された場合、賭け金またはデポジットの一部が罰金として使用されます。ただし、ブロックを生成するためにコンピューティング能力を必要とする PoW の目に見えない制約とは異なり、すべての罰や規制措置はイベント後にのみ適用されます。
Tezos が Nothing At Stake 問題を回避するためにどのようにペナルティ メカニズムを使用しているかを見てみましょう: Tezos チェーンのマイニングに参加するにはデポジットが必要で、これは「パン屋」の誠実な行動を保証するために使用されます。両方のブランチでブロックをブロードキャストします。その後、彼の預金は没収されます。ベイカーが正当なブロックの作成とブロードキャストに成功すると、ブロック報酬とトランザクション手数料を受け取ります。このメカニズムは金銭的な報酬と罰を使用してダブルマイニングの問題を回避し、ノードのセキュリティはパン屋自身によって維持されます。
事後処罰に加えて、これまでの解決策はすべて、ある程度のパフォーマンスと分散化の原則を犠牲にしており、契約メカニズムの設計もより複雑です。
この複雑さはどこにあるのでしょうか?
PoS では、ノードには多くの役割と責任があります。PoW と同様のブロック生成ノード (マイナー) に加えて、ブロックを承認するバリデーター (Validator) と、「悪者」を捕まえるガーディアン ハンター (州ガーディアン) も存在します。
ガーディアン ハンターのステークには一定のロックアップ期間があり、通常、誓約されたコインを取得するには X ブロックが必要ですが、これによりガーディアン ハンターは違法ノードを捕まえるのに十分な時間を得ることができます。
さらに、プロジェクト当事者はノード前のスクリーニングを通じて信頼できるノードを選択できますが、集中化の問題は依然として避けられません。
ネットワークが急速に発展し、そのメリットが組織の評判を超えた場合、選択された実名ノードは依然として信頼できない可能性があります。
ネットワークのセキュリティを確保するために、ノードが自身の攻撃防御機能を確保するのに十分な動機や技術的能力を持っているかどうか。
ノードの数は限られており、拡張性は十分ではなく、依然として集中化されています。
