イーサリアム 2.0 が出航します。32 ETH を費やして PoS の新しい世界へ出航する気はありますか?

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(ID:chainnewscom)、著者:Li Hua、許可を得て掲載。

計画によれば、イーサリアム 2.0 は今年、古い PoW 大陸から新しい PoS 大陸へと出発する予定であるため、イーサリアムにとって 2019 年は重要な年となるでしょう。

一方、イーサリアム 1.0 は存続し、進化し続けます。イーサリアム 1.0 は元のメイン チェーンで実行され、イーサリアム 2.0 はビーコン チェーンで実行されます。

計画された航海には2年かかると見込まれており、シャードチェーンが完全な機能を実現できる2021年までに、1.0はイーサリアムの実運用権を2.0に引き渡し、2.0Aシャードとして歴史の表舞台から退くことになる。またはメインストレージ契約が存在します。

イーサリアム 2.0 のビーコン チェーンはどのように機能しますか? ETH (イーサ) 保有者はどのようにして PoW チェーンから Beacon チェーンに「渡る」ことができますか?そして、渡るか渡らないか？この記事ではそれを探っていきます。

ビーコンチェーンを理解する

まず簡単な科学をしてみましょう。ビーコン チェーンはまったく新しい PoS ブロックチェーンであり、イーサリアム 2.0 のコア コンポーネントですが、イーサリアム 2.0 のすべてではありません。ビーコン チェーンを理解するには、次の点が鍵となります。

1. ビーコン チェーンは、イーサリアムの PoS プロトコル Casper を実行する PoS チェーンです。

2. イーサリアム 1.0 は PoW のメインチェーンを指しますが、イーサリアム 2.0 はビーコン チェーン、シャード チェーン、仮想マシン層の 3 つの部分で構成されており、その構造は下図に示されています。

3. ビーコン チェーンはイーサリアム 2.0 のバックボーンであり、2.0 の最初で最も重要なコンポーネントでもあります。以下の図に示すように、すべてのシャードがビーコン チェーンに接続して通信し、ビーコン チェーンはシャード チェーンのセキュリティと最終確認を提供します。

ビーコン チェーンは主に 2 つの機能を実行します。1 つは、一連のバリデーターの維持、委員会を形成するバリデーターの選択、シャード ブロックの提案または証明のためのバリデーターの割り当て、バリデーターに対する報酬とペナルティの実装などを含む、PoS コンセンサスを実装することです。検証者が質権シス​​テムに参加し、質権した権利利益に応じて収入を得るチャネルであり、システム全体の安全性を保証するものでもあります。

2 つ目の機能は、シャードの通信を実現することです。各シャードは最新の状態ハッシュをビーコン チェーン ブロックに保存します。ビーコン チェーン ブロックが完了すると、対応するシャード ブロックは完了したとみなされ、他のシャードはそれらを確認して通信できるようになります。クロスシャード トランザクション。シャードチェーンとビーコンチェーンは、「クロスリンク」によりシャード間通信を実現し、システム全体を接続します。

4. ビーコン チェーンには仮想マシンがなく、スマート コントラクトがなく、トランザクションを処理できません。ビーコン チェーンには現在のイーサリアム ブロックチェーンに保存されている情報は保存されず、検証者リストと証明書のみが保存されます。いわゆる「証明書」とは、検証者によって確認および署名されたハッシュ値を指し、特定のシャードのステータスをリアルタイムで記録します。

5. イーサリアム 1.0 の Beacon チェーンと PoW チェーンは、約 2 年間、互いに独立して実行されます。イーサリアム 2.0 が完全な機能を実現できるようになるまで (現時点では 2021 年に予定されています)、イーサリアムは 1.0 上で実行されており、ビーコン チェーン上のブロックには実用的な意味はありません。

以上がBeaconチェーンの基本的な状況です。ビーコンチェーンは2021年までイーサリアムを正式に実行できないと言われているのはなぜですか?なぜなら、イーサリアムの開発ロードマップから、イーサリアム2.0は今年中にスマートコントラクトと資産移転をサポートし、使いやすさを実現することがわかるからです。

2021 年までにイーサリアム 2.0 はどのようになるでしょうか?

ビーコンチェーンを理解した後、イーサリアム 2.0 が現在から 2021 年までに通過する 3 つのステージ (ステージ 0、ステージ、ステージ 2) を簡単に紹介します。

フェーズ 0 (2019): ビーコン チェーンの起動

フェーズ 0 は、バリデーターを立ち上げてビーコン チェーン上で実行することに重点を置いています。ユーザーはチェーンに32 BETH（ビーコンETH）をデポジットして検証者になることができますが、この段階では検証者はビーコンチェーンのみを管理しており、現時点ではシャードチェーンはありません。

Beacon チェーンは、初期段階では反復設計を可能な限りシンプルに保ち、アカウント、資産転送、スマート コントラクトはこの段階ではサポートされていません。 BETH は検証者のみが使用でき、チェーン上で転送したり、取引所に転送したりすることはできません。

フェーズ 1 (2020): シャード チェーンの開始

フェーズ 1 では、シャード チェーン コンポーネントを追加して、ビーコン チェーン + シャード チェーンを実現します。ただし、この段階はシャーディング構造の単なる試行であり、シャーディングによる実際の拡張ではなく、ビーコン チェーンはシャーディング チェーンのブロックを構造や意味を持たない単純なビットの集合と見なします。現時点では、シャード チェーンにはまだアカウント、資産、スマート コントラクトがありません。

Beacon チェーンは 1,024 のシャード チェーンをサポートし、各チェーンは 128 人の検証者からなる委員会によって検証されます。ビーコン チェーンは、各サイクルのシャードごとにシャード検証者をランダムに選択し、シャード検証者は「クロスリンク」を通じてシャードの内容とステータスを証明します。

フェーズ 0 とフェーズ 1 では、イーサリアム 1.0 とイーサリアム 2.0 の間でデータの循環がなく、イーサリアムは依然として PoW チェーン上で実行されることに注意してください。

フェーズ 2 (2021): 仮想マシン層を起動する

フェーズ 2 では、イーサリアム 2.0 の最後の主要コンポーネントである仮想マシン層が加わります。ビーコンチェーン＋シャードチェーン＋仮想マシン層を実装したイーサリアムは、私たちがよく知っている完全なパブリックチェーンシステムであり、この段階でイーサリアム2.0の利用が正式に実現することになります。

現時点では、スマートコントラクトがシステムに導入され、資産をチェーン上で自由に転送できるようになり、シャードチェーンは単純なデータマーカーから完全に機能するブロックチェーンに変わり、クロスリンク操作はシャード間通信をサポートします。最も一般的に使用される開発ツールの一部は、EVM2 をサポートするために Ethereum 2.0 に移植される場合もあります。 EVM2 はイーサリアムの新しい仮想マシン eWASM であり、Web Assembly に基づいており、スマート コントラクトを実装するための複数のプログラミング言語をサポートしています。

イーサリアムのシャーディング技術ロードマップには合計7つのステージが含まれていますが、ステージ2に入った後、イーサリアムはPoWチェーンからPoSチェーンに移行し、まさに1.0の時代から2.0の時代に入ります。

32 ETHのボートチケットは高いですか?

イーサリアム 2.0 の新しい資産は BETH と呼ばれ、生成方法は 2 つあり、1 つはイーサリアム 1.0 の ETH から変換され、1ETH で 1 BETH が生成され、もう 1 つはイーサリアム 2.0 で BETH をプレッジしてステーキングに参加し、1 つの BETH として生成されます。確認報酬も。

フェーズ 0 では、ユーザーはバリデーターになるためにビーコン チェーンに 32 BETH をデポジットできるため、ボート チケットを購入し、イーサリアムをイーサリアム 2.0 の新しい世界に導くために 32 ETH を費やすことと理解できます。問題は、参加する気があるかどうかです。

フェーズ 2 より前に BETH をアカウント間で転送したり取引したりすることはできないため、イーサリアムとそのさまざまなアプリケーションは依然として PoW チェーン上で実行されているため、ビーコン チェーンがオンラインになったとき、ユーザーが ETH を BETH に変換する唯一の理由は、BETH が参加するサービスを使用することです。より多くの BETH を獲得するためにステーキングします。

以前の情報によると、ETH と BETH 間の変換は一方向です。つまり、契約を通じて BETH を生成するために使用できるのは ETH のみであり、BETH を ETH に交換することはできません。

これがもたらす問題の 1 つは、1 BETH の価格制限が 1 ETH であり、1ETH には ETH から BETH に変換する権利 (1 年間のロックアップ期間) も含まれているため、BETH が ETH より価値があることは決してないことです。

しかし、イーサリアム創設者のヴィタリック・ブテリン氏は最近、ディスカッションの中でETHとBETHの間の双方向交換の可能性について言及し、イーサリアム共同創設者のジョー・ルービン氏もインタビューで双方向メカニズムが存在する可能性があると述べた。しかし、双方向の仕組みは新たな問題を引き起こす可能性があります：BETHはステーキングを通じて追加発行されますが、ETHはこの追加発行に参加することができず、双方向交換はイーサリアム1.0チェーン上の資産にとって好ましくありません。

上記の 2 つの異なるソリューションは、ETH から BETH に資産を移管するユーザーの動機に影響を及ぼし、イーサリアムの 1.0 から 2.0 への移行の安定性に影響を与える可能性があります。ユーザーがビーコンチェーンに資産を移すことに同意するかどうかという問題は、フェーズ2の到来後にさらに厳しくなり、イーサリアムが採用するソリューションは、この2年間の状況に応じて継続的に調整および変更される可能性があります。

変換計画は未定であるため、ユーザーが資産を移行するもう 1 つの決定的な動機、つまり BETH をステーキングしてステーキングに参加するメリットについて検討してみるのもよいでしょう。

少なくとも現段階では、ユーザーはエクイティプールに参加することでいかなる量の BETH でもイーサリアム 2.0 のステーキングに参加することはできず、ユーザーはビーコンチェーン上で 32 BETH (2^5) を誓約することによってのみバリデーター資格を取得できます。現在 イーサリアム PoW メインチ​​ェーンに登録されているコントラクトに 32ETH を送信すると、コントラクトによって「検証委員会メンバーの名刺」が生成され、ユーザーがイーサリアム 2.0 の検証者になることが可能になります。

BETH のステーキング収益率は以下の表に示されています。これは、Vitalik Buterin によって今年 4 月に Github で公開された提案であり、イーサリアム 2.0 仕様に追加されました。

合計 100 万 BETH (2^20) が担保されている場合、システムは年間最大約 180,000 BETH を発行でき、担保の年間最大収益率は 18.1% です。1,000 万 BETH が担保されている場合、最大年間収益率は 18.1% になります。年間約57万BETH発行可能、年間最大還元率は5.72%、誓約額上限は1億3,400万BETH(2^27)、現時点で年間最大約209万BETH発行可能、インフレ率は2％未満に維持されており、収益率は1.56％です。

イーサリアム財団の研究者ジャスティン・ドレイク氏は、3,000万BETH(2^25)の誓約がシステムの健全性にとって最も有益であると考えており、現時点ではインフレ率は1%に維持され、収益率は3.3%となっています。各シャードが平均 For 1000BETH Gas を消費すると仮定すると、インフレ率は 0.5% に低下し、誓約者の収益率は約 5% に達します (チェーンノート: Drake は、イーサリアムが正式に 2.0 で実行されるときの最高品質のベット率を推定しています) ）。

ここでは比較に使用できる 2 つの指標を示します。1 つは今日のイーサリアム上の金融商品を通じてイーサをデポジットした場合の収益率、もう 1 つは Tezos や Cosmos などのステーキング プロジェクトの収益率です。

バリデーターが投資する必要があるもう 1 つのコストは運用コストですが、許容範囲内であるようです。

Ethhub の創設者である Eric Conner は、Ethereum 2.0 の関連仕様を詳しく調査し、関連する研究者と話し合った後、バリデーターの年間運用コストを見積もりました。各 Beacon ノードには 120 米ドルが必要で、追加のバリデーターは 1 つ追加されるたびに必要になります。 32 の誓約額 BETH に $60 を追加します。

したがって、還元率の観点から見ると、フェーズ 2 の前にユーザーが ETH を BETH に交換する動機は主に 3 つの要因に依存すると考えられます。ステーキングに参加する BETH の数、ETH と BETH 間の交換方法、および 32ETH のしきい値です。 （チェーンニュース注：この記事には通貨価格変動の影響要因は含まれていません）

ただし、32ETH の「ボート チケット」が高いか安いかに関係なく、イーサリアム 2.0 にすぐに参加できるユーザーは 2 種類あり、たとえ 2.0 が正式にイーサリアムを実行していない場合でも、イーサリアム 2.0 の運用をサポートします。

ユーザーのタイプの1つは、ブロックチェーンエコロジーへの参加者、特にイーサリアムエコロジーへの参加者であり、32ETHを投資する価値はありますが、それほど高くはありませんが、同時に、将来的にコインを長期間保持するユーザーとして、 BETH を使用してステーキングに参加すると、より多くの BETH を獲得できるようになります。

PoS チェーンのセキュリティを確保するにはどうすればよいですか?

Beacon チェーンは PoS コンセンサスです。ユーザーがステーキングに参加するために ETH を BETH に変換する動機が欠けている場合、イーサリアム 2.0 のセキュリティに影響しますか?

実際、イーサリアム 2.0 はメカニズム設計を通じて独自の高いセキュリティ閾値を確保しています。

1 つ目はペナルティの仕組みです。バリデーターが同時に 2 つのブロックに投票するなどの悪意のある行為を行った場合、誓約されたトークンには罰金が科せられます。

イーサリアム 2.0 コンセンサスが失敗した場合、アクティブなバリデーターの 1/3 が削減条件に違反したことを意味します。つまり、攻撃の成功には、誓約されたトークンの合計の 1/3 の破壊が伴います。攻撃者は料金を支払わなければなりません。PoW とは異なり、PoS では「犯罪ツール」も没収されなければなりません。

もう 1 つは、ビーコン チェーンの「検証者セット-委員会-認証者」ブロック検証方法です。アクティブな検証者が検証者セットを構成し、ランダムに抽出されたセットのサブセットが委員会を形成し、委員会内の認証者がブロックを担当します。 . 署名検証をブロックします。

たとえセット内のバリデーターの 1/3 以上が不正であるとしても、委員会が不正なバリデーター (つまり、不正なバリデーターの 2/3 以上) によって制御されている可能性は非常に低く、委員会のバリデーターの数が多ければ多いほど、が増加すると、委員会が支配される可能性は急速に減少します。

検証者が 1000 人いると仮定すると、そのうち 333 人が不正であり、委員会が 1 人のメンバーで構成されている場合、委員会が不正な検証者によって制御される確率は 33.3% です。委員会が 13 人のメンバーで構成されている場合、委員会が不正な検証者によって制御される確率は 33.3% です。制御できる確率はわずか10％です。

初期段階のイーサリアム 2.0 の委員会のバリデーター数の下限は 128 人です。たとえ不正者がバリデーターのセットの 1/3 を制御していたとしても、攻撃が成功する確率は 1 兆分の 1 未満です。

イーサリアム 2.0 はどのようにしてランダム性を実現するのでしょうか?

効果的なメカニズム設計の下では、イーサリアム 2.0 の安全な動作に影響を与える最も重要な要素はランダム性であり、ビーコン チェーン内の多くのプロトコルの実行は「乱数」に基づいています。したがって、イーサリアム 2.0 のランダム性の原因を簡単に紹介します。

イーサリアム 2.0 は、RANDAO + VDF (Verifiable Delay Function、検証可能な遅延関数) を通じてランダム性の問題を解決します。

RANDAO は、ビーコン チェーンのロジックに組み込まれる乱数を生成する方法です。参加者 (ここでは検証者) が独自に乱数を提供し、RANDAO はこれらの乱数を加算して新しい番号を取得し、その番号を次のように出力します。乱数。

しかし、RANDAOには、乱数を最後に公開した人が乱数の結果を予測/操作できるという欠点があります。彼は以前の値をすべて知っているため、乱数を生成するかどうかによって最終出力に影響を与えることができます。したがって、RANDAO の上に VDF を追加する必要があります。

VDF とは、簡単に言うと、値を入力してから結果を計算するまでに時間がかかりますが、結果を簡単に検証できることを意味します。 VDF は、RANDAO によって生成された乱数をシードとして使用して新しい乱数を生成し、システムは VDF によって提供された新しい乱数を使用します。

VDF 乱数の計算時間は十分に長いため (イーサリアム 2.0 では、VDF は 102 分)、乱数を最後に公開した人は、乱数を提供した時間内に結果を計算できず、自身の行為をパスすることができません。最終的な乱数に影響を与えるため（イーサリアム 2.0 では、RANDAO は 6.4 分ごとに乱数の出力を完了します。この時間/プロセスはエポックとも呼ばれます）。

RANDAO の周期は 6.4 分、VDF の周期は 102.4 分です。したがって、イーサリアム 2.0 では 16 個の VDF が同時に実行され、6.4 分ごとにシステムの乱数を生成します。これに基づいて作業します。

なお、ブロックチェーン上の乱数問題は難しい問題であり、RANDAO + VDFについてもさらなる検証が必要である。

勇敢な探検家になってください

Ethereum 2.0 クライアント Nimbus のテスト ネットワークが開始されました。testnet0 と呼ばれ、ノード間の情報を同期できるビーコン チェーンを実行し、ノードをリモート デバイスに分散できます。

このバージョンでは、ネットワークの運用を維持するために 400 個のバリデーター ノードがセットアップされます。そのうち 50 個のバリデーター ノードは「勇敢な探検家」用に予約されており、誰でも参加できます。ヒント: 問題が発生した場合は、Status の #status-nimbus チャネルで質問できます。

Go で開発された Ethereum 2.0 クライアントである Prysm と、Rust で開発された Lighthouse は、どちらもテストネットをリリースしようとしています。すべてが順調に行けば、ロードマップの計画どおり、ビーコンチェーン、フェーズ 0 のイーサリアム 2.0 が今年末までに稼働することになります。

ほとんどの人がイーサリアムを尊敬し、愛していますが、人々はイーサリアムの「歴史的な重荷」についても話します。イーサリアムが船だとすると、それは動きにくく、調整が難しく、動きが遅いように見えます。

しかし、大型船には独自の利点もあります。より完全で安全なインフラがあり、より永続的で徹底的な分散航路を持っています。長期的に見ると、この種の船はよりエコロジーを運ぶことができるかもしれません。長い旅を続け、ついに未知の大陸に到達する船。

今、船が出航しようとしており、乗組員の募集が始まろうとしています。あなたも、一緒に来ませんか？

イーサリアム 2.0 の具体的な実装計画は随時調整される可能性がありますが、この記事は参考情報ですので、最新のニュースにご注目ください。

参考記事：

以下の英語記事のほとんどは Medium からのもので、翻訳のほとんどは「イーサリアム愛好家」からのものです。

参考記事：

1.「イーサリアム 2.0: ビーコン チェーン」、ブルーノ・シュクヴォルク

2.「ETH2.0エンジニアリングガイド」、James Prestwich

3. 「イーサリアム 2.0 プロトコルの中核となるビーコン チェーンの詳細な説明」、Ben Edgington

4. 「V 神が提案したイーサリアム POS プレッジ提案は合理的ですか? "、秦暁峰

5. 「イーサリアム 2.0 の経済的インセンティブをどのように理解すればよいですか?」 「エリック・コナー」