原題: "Serenity" Tranquility -- ETH2.0 ビーコン チェーンの選択と哲学

原著者: Steven | Chain Hill Capital 共同創設者兼パートナー

この記事は元々、Chain Hill Capital のパートナーであり Alpha Strategy の責任者である Steven によって作成されたものです。無断転載は固く禁止されています。転載については、Chain Hill Capital の公式アカウントまでご連絡ください。本文は以下のとおりです。

イーサリアム開発チームが10月4日にETH2.0の起動条件を発表し、入金アドレスを発表して以来、ETHに詳しいさまざまな参加者が自分の32ETH以上を犠牲にしてその起動をサポートし、ついに10月に24 日、Vitalik は少なくとも 16,384 の 32-eth バリデーター デポジットと合計 524,000 ETH 以上の開始要件を過剰に満たし、ETH2.0 メインネットは 12 月 1 日の早朝に予定どおりに開始されました。

副題

1.0 原則 Serenity の設計哲学

シンプルさ シンプルさ

暗号経済学におけるプルーフ オブ ステークおよびシャーディング テクノロジの固有の複雑さに基づいて、セレニティは、1) 開発コストを最小限に抑える、2) 予期せぬセキュリティ問題のリスクを軽減する、3) セキュリティを容易にするために、可能な限りシンプルになるように設計されています。将来の開発者は、プロトコルの設計時にユーザーにプロトコルの詳細と合法性を説明する必要があります。 (3 点目に関して、一部のプロトコルの複雑さが避けられない場合は、レイヤ 2 プロトコル > クライアント実装 > プロトコル仕様の優先順位に従う必要があります)

長期安定性 長期安定性

基礎となるプロトコルの構築は、今後 10 年以上変更が必要ないように、完全かつ十分に予測可能である必要があり、あらゆるイノベーションはこれらの基礎となる層に基づいて、より上位のプロトコル層と構築で発生する可能性があります。

十分

Serenity は基本的に、できるだけ多くのアプリケーションをそのプロトコル上に構築できるようにします。

多層防御 多層防御

プロトコルは、考えられるあらゆるセキュリティ前提の下で無差別に機能します。 (たとえば、ネットワークの遅延、障害の数、ユーザーの悪意のある動機など。

ライトクライアントの完全な検証可能性 すべてのライトノードを検証可能

副題

2.0 レイヤ 1 VS レイヤ 2 レイヤ 1 プロトコルとレイヤ 2 プロトコル間のトレードオフ

どのブロックチェーン プロトコルでも、レイヤー 1 にさらに多くの機能を配置するか、レイヤー 1 をできるだけシンプルに設計してレイヤー 2 にさらに多くの機能を構築するかという議論があります。

その中で、Layer2 をサポートする理由は次のとおりです。

a. コンセンサス層の複雑さを軽減する

b. コンセンサス層を変更する必要性を軽減します。

c. コンセンサス層の失敗のリスクを軽減する

d. プロトコルガバナンスの負荷と政治的リスクを軽減する

e. 時間の経過とともにより柔軟になり、新しいアイデアを実装できるようになります

Layer1 をサポートする理由は次のとおりです。

a. 全員に新しいプロトコルへのアップグレードを強制するメカニズム (ハードフォーク) の欠如により開発が停滞するリスクを軽減します。

b. システム全体の複雑さを軽減できる可能性がある

c. 最初の層が十分に強力でない場合、そのような複雑で巨大なメカニズムを 2 番目の層のプロトコル上に構築することは不可能です (ビットコイン ネットワーク上にイーサリアムを構築する方法が決してないのと同じです)

イーサリアム 2.0 のコンテンツのほとんどは、レイヤー 1 とレイヤー 2 の間の慎重なトレードオフです。レイヤー 1 での取り組みには、次の 3 つの点が含まれます。

1) 準チューリング完全、フルステートのコード実行

2) スケーラブルで計算可能

3) 高速ブロック完了時間

特に：

1) がなければ、完全な信頼されたモデルを使用してレイヤー 2 アプリケーションを構築することはできません。

2) がなければ、スケーリングのパフォーマンスは特定の国家チャネルやプラズマなどの特定のテクノロジーに限定され、資本のロックアップや大規模な資本の撤退の問題に直面することがよくあります。

3)が存在しない場合、国家ルートを利用せずにタイムリーな取引を実現することができず、資金のロックや大規模な資金引き出しの問題も発生する。

上記の機能に加えて、ETH2.0 は、1) プライバシー、2) 高水準プログラミング言語、3) スケーラブルな状態ストレージ、および 4) 署名スキームをレイヤー 2 に残します。これらはすべて急速なイノベーションの分野であり、多くの既存の機能があるためです。スキームは異なる特性を持っているため、将来的にはより多くのソリューションとより優れたソリューションの間でトレードオフを行うことは避けられません。例えば：

1) プライバシー: リング署名 + シークレット値 VS Zk スナーク VS Zk スタークス; ロールアップ VS ZEXE VS ...

2) 高水準プログラミング言語: 宣言型と命令型、構文、形式的検証機能、型システム、保護機能、プライバシー機能のネイティブ サポート

3) 拡張状態ストレージ: アカウント VS UTXO、利用できない融資スキーム、生の Markle ブランチ監視 VS Snark/Stark 圧縮 VS RSA 蓄積、スペア Markle ツリー VS AVL ツリー VS 使用量ベースの不均衡ツリー。

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3.0 Casper を選ぶ理由 POS ソリューションとして Casper を選ぶ理由

現在、主流の POS コンセンサス アルゴリズムは 3 つあります。

a. ピアコイン、NXT、ウロボロスなど、ナカモトにインスピレーションを得たもの…

b. Tendermint、Casper FFG、Hotstuff などの PBFT からインスピレーションを得たもの

c.CBC Casper

後の 2 つのスキームでは、保証金とスラッシュを使用するかどうか、またどのように使用するかという問題があります (最初のスキームはスラッシュと互換性がありません)。 3 つのスキームはすべて Proof of Work よりも優れており、ETH2.0 のアプローチについて詳しく紹介します。

Slashing

イーサリアム 2.0 で使用されるスラッシュ メカニズムは、検証者に不正な行為があることが判明した場合、ネットワーク内で検証ノードとして機能することを約束されたトークンが没収されることを意味します。最良の場合、検証者の約 1% が処罰されます。最悪の場合は、ネットワーク全体によって誓約されたすべての ETH が罰を受けることになります。このアプローチの意味は次のとおりです。

1) 攻撃コストを増やす

2) 検証者の問題を克服するために、検証者が誠実な行動から逸脱する最大の動機は怠惰 (検証せずにすべてのトランザクションに署名する) であり、自己矛盾や不正確な署名に対する多額のペナルティによって、この問題を大幅に解決できます。この点に関しては、非常に典型的なケースがあります。2019 年 7 月に、コスモスの検証者が 2 つの競合するブロックに署名したとして罰金を科されました。この検証者の間違いの理由は、単にマスター ノードとバックアップ ノードを同時に実行しているためでした。 (いずれか 1 つがオフラインになっても報酬の受け取りが妨げられないようにするため)、両方のノードが同時にオンになっていないため、最終的に相互に矛盾が生じます。

コンセンサスアルゴリズムの選択

悪事を働く大規模な検証ノード (1/3 インチ BPFT からインスピレーションを受けた、1/4 インチ CBC) が存在する場合、BFT からインスピレーションを得たコンセンサス アルゴリズムと CBC コンセンサス アルゴリズムのみがより良いファイナリティを持つことができ、ナカモトからインスピレーションを得たコンセンサス アルゴリズムはこれでは使用できません。前提としてファイナリティを達成します。最終確認では、ほとんどの検証ノードがオンラインであることが必要です。シャーディングでは、シャード間で通信するときにランダムな検証者の 2/3 が署名する必要があるため、この要件はシャーディング シャーディング メカニズムでも満たされる必要があります。

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4.0 シャーディング - ETH2.0 がスーパーノードを嫌う理由

Layer1 の場合、シャーディングの主な方法はスーパー ノードを使用することです。これは、各コンセンサス ノードがそれぞれを個別に処理できるようにするためにスーパー サーバーを持つことを各コンセンサス ノードに要求することによって行われます。スーパーノードに基づく拡張は、実装が非常に簡単であるため、非常に便利です。既存のブロックチェーン作業方法に基づいて、並列ソフトウェア エンジニアリング作業を追加するだけです。

このアプローチでは、次のような主な問題が発生します。

1) ステーキングプール集中化のリスク: ノードを実行するための固定コストが高いため、参加できるユーザーはほとんどありません。バリデーターの運営にかかる固定費が報酬の大部分を占めている場合、プールが大きい方が小さいプールよりも少ない料金を節約できるため、小さいプールが圧迫され続け、集中化の傾向が悪化します。比較すると、シャーディング システムでは、より多くの ETH が担保されている大規模なノードほど、より多くのトランザクションを検証する必要があるため、手数料は固定されていません。

2) AWS 集中化リスク: スーパーノードシステムの下では、ファミリーワークショップの住宅ローンフォームはほとんど存在せず、住宅ローンの大部分はクラウドコンピューティング環境にあるため、単一点障害のリスクが大幅に増加します。

3) スケーラビリティの問題: トランザクションのスループットが増加するにつれて、上記のリスクが増加しますが、シャーディング システムの負荷の増加をより簡単に処理して、上記のリスクを軽減できます。

これらの集中型ディストリビューションは、ETH2.0 が超低レイテンシーの追求を選択しなかった理由でもあります (<1s）< span="">そのため、この遅延は比較的控えめなデータに設定されています。

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5.0 セキュリティモデル

ETH2.の多層防御とシャーディングのアプローチは、ランダムな委員会サンプリングを組み合わせて正直多数モデルの下で有効性と可用性を達成すると同時に、怠惰な攻撃者を防ぐために保管証明を提供し、不正行為の証明とデータの可用性の証明を提供します。すべてのデータをダウンロードして検証することなく、無効または使用できないチェーンを検出するため、クライアントは無効または使用できないチェーンを拒否できるようになります。

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6.0 Casper の報酬メカニズムはどのように設計されていますか?

Epoch の各ラウンドで、各検証者は独自の証明を行います。これは、検証者がどれがブロック ヘッダーであるかを指摘し、それに署名することを意味します。この証明がパッケージ化されている場合、検証者は次の報酬を受け取ります。

1) パッケージ化された特典であることの証明

2) 正しいエポックチェックポイントの報酬を指定します

3) 正しいチェーンヘッドを指定した場合の報酬

4) チェーン上で迅速に梱包されたことを証明した場合の報酬

5) 正しいシャードブロックの報酬を指定します

さまざまなシナリオにおける具体的な収益計算方法は次のとおりです。

B = 基本報酬、P = 正しい判断を下したバリデーターの割合

正しい判断を下した検証者にはB*Pが与えられます。

Bの計算式は次のとおりです。

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7.0 ビーコンチェーン/シャードチェーン構造

シャーディング システムは 64 個の論理シャード「シャード」で構成され、システムはビーコン チェーン全体のすべてのアクティビティを調整します。

本システムにおける取引の最終確認までの流れは以下の通りです。

1) トランザクションはシャード グループのシャード ブロックに含まれています

2) ランダムに選択された検証委員会が検証と署名のためにこのシャードに割り当てられます。

3) 委員会の署名は次のビーコンブロックに詰め込まれます

4) 次のビーコン チェーンは Casper FFG を通じて最終決定されます。

各シャード ブロックをハッシュを介して次のビーコン チェーンに接続すると、シャードが互いのマークル ルートを迅速に識別できるようになり、相互に受信を確認できるようになります。

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8.0 Tail---ETH2.0の将来について

「静けさ」は ETH2.0 の広大な旅の最初のステップにすぎませんが、最初のステップでのトレードオフから、チーム全体が過去 3 年間、公平性と効率について深く考えてきたことがわかります。 、いわゆる100,000TPSをやみくもに追求するのではなく、安全性の確保を前提に、実現可能性と実行可能性をより一層実践する。

私は、将来長い間、ETH がブロックチェーン ネットワーク全体の基礎となると信じています。今年の Defi は、未熟なネットワーク条件下での素晴らしい社会的実践に過ぎません。2.0 は 2021 ～ 2022 年にかけてますます完璧になるでしょう。その時が来たら、が到来すれば、必然的により大きな商業的価値、社会的価値が生まれます。

チェーン ヒル キャピタルについて

Chain Hill Capital (Qianfeng Capital) は 2017 年の設立以来、グローバルなブロックチェーン プロジェクトへのバリュー投資に重点を置いており、初期段階および成長段階の株式投資と、アルファ戦略とベータ戦略の暗号化されたデジタル資産投資マトリックスを作成してきました。リソース関係ネットワーク、シカゴ、ニューヨーク、東京、北京、上海、深セン、香港、アモイおよびその他の都市ノードの戦略的レイアウト。豊富な海外投資機関と世界的な質の高いプロジェクトリソースプールを備えた、国際的なブロックチェーンベンチャーキャピタルファンドです。

多文化的背景を持つ専門家チームのサポートを受け、投資調査部門、トレーディング部門、リスク管理部門といった中核部門のメンバーは全員国内外の著名な大学や機関の出身者であり、強固な財務的背景と優れた投資研究を持っています。優れた能力と鋭い市場感覚 敏感な能力、市場とリスクに対する強い畏怖の念。投資調査部門は、厳密な基礎調査と数学的および統計的モデルを組み合わせて、「ピュア アルファ」や「スマート ベータ」などの投資戦略を取得します。