Eth2 ステーキング ガイド: シャード コンセンサス
編集者注: この記事は以下から引用しましたイーサリアム愛好家 (ID: ethfans)編集者注: この記事は以下から引用しました
イーサリアム愛好家 (ID: ethfans)
イーサリアム愛好家 (ID: ethfans)
、著者：Carl Beekhuizen、翻訳：A Jian、許可を得てOdailyによって複製されました。
修正してくださった Sacha Yves-Leger 氏と Joseph Schweitzer 氏に心より感謝いたします。
ただし、Eth2 にはあまり知られていないタイプのシャーディングがあり、プロトコル設計の観点からはおそらくさらに興味深いものであるシャーディング コンセンサスがあります。
分析する
共有されたコンセンサス
ネットワーク内の最も遅いノードの処理能力がネットワークのスループットを制限するのと同様に、単一のバリデーターのコンピューティング リソースによって、コンセンサスに参加できるバリデーターの総数も決まります。新しいバリデーターごとにシステム内の他のすべてのバリデーターに追加の作業が作成されるため、バリデーターの数が増加すると、最終的にはリソースが最も少ないバリデーターが参加できなくなる状態に達します。他のすべてのバリデータ投票を追跡することが可能です)。この問題に対する Eth2 の解決策は、断片化されたコンセンサスです。
分析する
Eth2 システムには、スロットとエポックという 2 つの基本的な時間単位があります。
タイムスロットは 12 秒で、これはブロックが生成されると予想される時間です。ブロックは実際には、チェーンを有用にするためのトランザクションを含めるだけでなく、バリデーターの投票をチェーン上で公開できるようにするメカニズムです。
期間は 32 のタイムスロット (つまり 6.4 分) で構成され、その間にビーコン チェーンは、新しいブロックの合理化と最終決定、バリデータへの報酬とペナルティの発行など、チェーンのメンテナンスに関連するすべての計算を実行します。
このシリーズの最初の記事で述べたように、バリデーターはさまざまな委員会で働くように割り当てられています。そしていつでも、ビーコン チェーン委員会のメンバーと特定のシャード チェーン委員会のメンバーの両方である検証者が存在し、各検証者は一定期間に 1 回証人メッセージを送信する必要があります — ブロック投票。
Eth2 の断片化されたコンセンサスのセキュリティ モデルは、委員会がバリデータのセット全体をある程度正確に統計的に代表しているという考えに基づいています。
たとえば、バリデータセット全体のバリデータの 33% が悪意のあるものである場合、それらは同じ委員会に含まれる可能性があります。それで終わりです。
したがって、そうでないことを確認する必要があります。言い換えれば、保証する必要があるのは、バリデーターの 33% が悪意がある場合、委員会内のバリデーターの約 33% のみが悪意があるということです。
委員会によるバリデータのランダムな割り当てを保証
委員会を構成するには最低人数要件があります
たとえば、単一の委員会がランダムに選択された 128 個のバリデーターで構成されている場合、ネットワークのバリデーターの 1/3 を制御する攻撃者が単一委員会のバリデーターの 2/3 を制御できる確率は非常に非常に小さいです (確率は 2^- より低い) 40）。
副題
包括的な
バリデーターによって送信された投票は「証明書」と呼ばれます。認証メッセージはいくつかの部分で構成されます。
ビーコン チェーンの最上位ブロックに投票します
合理化ビーコン ブロック/決定論的ビーコン チェーン ブロックに対する投票
シャード チェーンの最新の状態について投票する
投票に同意したすべてのバリデーターの署名
できるだけ多くの部分を 1 つの認証メッセージに結合することで、バリデーターの署名をチェックするときに、ビーコン チェーン ブロックとシャード チェーンの投票を個別に検証する必要がなくなるため、システム全体の効率が向上します。ブロック投票の場合、ノードはビーコン チェーン ブロックのステータスと各シャード チェーンのステータスを知るために、監視メッセージに基づいて計算を実行するだけで済みます。
各バリデーターが独自の構成証明メッセージを送信し、各構成証明メッセージが他のすべてのノードによって個別に検証される必要がある場合、Eth2 ノードのオーバーヘッドが非常に大きくなる可能性があります。そこで必要になるのが「集計技術」です。
認証メッセージは簡単に作成できるように設計されているため、2 人以上のバリデーターが同じ投票をした場合、署名フィールドをまとめるだけで、それらをすべて 1 つの認証メッセージに集約できます。それが「集合体」、そしてそれが意味するものです。
これらのバリデーターはすべて同じシャードに割り当てられているため、委員会の投票も基本的に集計が簡単です。そのため、シャード状態に対する投票とビーコン チェーン ブロックに対する投票は同じになる可能性が高くなります。これは、バリデータの数が増加するにつれて Eth2 がスループットをスケールする方法です。検証者を委員会に分散させることにより、検証者は自分の委員会のメンバーだけを気にする必要があり、他の委員会からのごく少数の集約された認証メッセージをチェックするだけで済みます。
ETH 総量の 10% がプレッジに参加すると、Eth2 には約 350,000 人のバリデーターが存在することになります。これは、1 つのエポックによって生成される署名データのサイズが 33.6 MB に達する可能性があることを意味し、1 日は 7.6 GB になります。その後、わずか 133 日で署名データは 1 TB を超えました。
要約する
バリデーターをさまざまな委員会に割り当てる設計により、Eth2 の検証に必要な作業量が数桁削減されます。
解決策は、BLS 署名が集約可能であることです。アリスが署名 A を送信し、ボブが署名 B を同じデータに送信した場合、アリスとボブの署名は、C = A+B を格納するだけで検証できます。署名集約テクノロジーを使用すると、委員会全体のバリデーターを 1 つの署名に集約できます。これにより、署名済みデータのストレージ要件が 1 日あたり 2 MB に削減されます。
要約する
バリデーターをさまざまな委員会に割り当てる設計により、Eth2 の検証に必要な作業量が数桁削減されます。
