「無国籍」の大切さ
ソース | dankradfeist.de
著者 | ダンクレッド・ファイスト
この翻訳を読む前に、まず国家の拡大と無国籍に関する背景知識を理解することができます。
記事をお勧めします:視点 | 国家の拡大と無国籍著者：A・ジアン
最初のレベルのタイトル
現在新たに登場しているソリューションは、主に次の 2 つの方向を中心に展開しています。
➤ 州の家賃: 州をアクティブな記憶に保持するための継続的な支払い
➤ ステートレス: ブロックはマークル証明などのすべての証人を保持するため、ブロックの有効性を検証するときにステートは必要ありません
「無国籍」の方向には、検討する価値のあるさまざまな概念があります。
➤ 部分的なステートレス性: 特定の（古い）ステートのみを監視する必要があるため、ブロックの検証に必要なステートの数が削減されます。
➤ 弱いステートレス性: 検証ブロックには状態は必要ありませんが、提案されたブロックには完全な状態が必要です
この投稿で、Vitalik は、これらの概念を一般的な枠組みに組み込む方法を提案し、部分的無国籍と州家賃は、どちらもアクティブな状態に変更を加える際に何らかの形での支払いと、古い状態を再アクティブ化するための証明を必要とするという点で非常に似ていることを示しています。州。
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Eth2 バリデーターを理解する
Eth1 はハードウェア要求が非常に高いと過去に批判されており、これらの批判すべてが公平であるわけではありませんが (適度な消費者グレードのハードウェアを選択すれば Eth1 ノードも実行できます)、特にスケールする場合には、これらの事実に注意を払う必要があります。分散化を損なうことのないイーサリアム。 Eth2 については、非常に野心的な目標を設定しました。それは、Raspberry Pi やスマートフォンなどの低コストのハードウェアで Eth2 ノードとバリデータを実行できるようにすることです。
スケーラビリティへの道のりは簡単ではありませんでした。 EOS や Solana などの他のプロジェクトでは、より高性能のハードウェアとネットワーク接続が必要です。しかし、分散化を確実にするためには、コンセンサスノードとP2Pノードの閾値を下げる必要があると思います。
Eth2 では、コンセンサス ノードがバリデーターです。 Eth1 と Eth2 のコンセンサス ノードには非常に重要な違いがあります。
➤ Eth1 のコンセンサスノードはマイナーです。ブロックチェーンに「投票」するには、ブロックを生成する必要があります。つまり、コンセンサスノードとブロックプロデューサーは分離不可能です。
➤ Eth2 または現在の最初のステージ (ビーコン チェーン) では、ブロックの提案とコンセンサスの形成に 2 つの異なるメカニズムがあります。12 秒ごとに、ランダムに選択されたバリデーターがブロックを提案し、コンセンサスは証明書が形成され、各バリデーターがそのブロックに投票します。エポックごと (6.4 分ごと) にブロックチェーンを実行します。現在、100,000 人を超えるバリデーターが数分ごとにコンセンサスを求めて投票しています。ブロックプロデューサーはコンセンサスに対して影響力を持たず (ほぼ[1])、ブロックに何が含まれるかについて選択することしかできません[2]。
ブロック提案者をコンセンサスから切り離すことで、重要な設計スペースが開かれます。ビーコン チェーンはバリデーターのセットからブロック プロポーザーをランダムに選択しますが、シャード チェーンの場合、これは必ずしもそうである必要はありません。
➤ シャーディングの興味深い可能性 (特にシャーディングを実行する Eth1) は、バリデーターが生成されたブロックのリストに入力できることです。このようなバリデーターには、より高性能のハードウェアが必要な場合があり、「フル」状態である必要がある場合もあります。
➤ もう 1 つの可能性は、データ シャーディングのために現在実装しているものです。ブロックを提案するために誰でも選択できますが、ブロックの具体的な内容は提案者によって決定されません。さまざまな参加者が入札ブロックを通じてパッケージ化されたブロックを作成できることが提案されています。
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提案者のコストが高くなるのは理解できる
もう 1 つの重要な反対意見は、ブロック提案のコストが高すぎる場合、たとえバリデーターと P2P ノードのしきい値を下げたとしても、分散化が損なわれるということです。しかしそうではありません。「提案者」と「検証者」の間には重要な違いがあります。
➤ 検証者にとっては、正直に言うと大多数、つまり約束された ETH の 2/3 以上が必要です。 P2P ノードの状況も似ているかもしれませんが、私の知る限り、正直に言うと、一定の割合の P2P ノードは必要ありませんが、常に有効なチェーンを確実に受信できるようにするには、全員が に接続する必要があります。少なくとも 1 つの正直な P2P ノードの場合、この比率は約 5% ですが、実際にはこれよりも高くなる可能性があります。
➤ 提案者については、誠実さに対する要件が大幅に低くなります。Eth1 とは異なり、Eth2 提案者は過去のブロックをレビューせず (投票しないため)、提案するブロックの内容のみを決定できます。トランザクションが特に緊急ではないと仮定すると、提案者の 95% がそれを検閲しようとしても、20 番目の提案者は安全にパッケージ化できます (ただし、低レイテンシの検閲耐性は別の問題であり、実際には達成するのがさらに困難です)。
このため、私は検証者よりも提案者のハードウェア要件が増加することをあまり心配していません。通常のバリデータ要件を低く抑えておけば、提案者が大きな状態を保存するために 128GB の RAM を搭載した PC を要求することに問題はありません。私が懸念しているのは、これらの要件を満たす PC の価格が 10 万ドルであるのに、5,000 ドル未満に抑える場合、検閲が判明したときにコミュニティがより多くの提案者を呼び寄せて迅速に対応しない場合は不合理であるということです。
最後に、ブロック提案者がより優れたハードウェアを必要とし、MEV を取得する際に有利になる理由は他にもあります。
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無国籍のメリットを実感する
この記事ではこれまでのところ、ステートレス性がなぜそれほど強力なのかを説明していません。実行可能ビーコン チェーンの提案でステートを 10 GB から 1 GB または 100 MB に縮小すると、バリデーターのオーバーヘッドが大幅に節約されるようですが、なぜステートレス ステータスが必要なのでしょうか。 ?
流れに従うと、実行可能な Eth1 ブロックがシャードになる可能性があります。実行可能ビーコン チェーンの提案では、すべてのバリデーターは完全な Eth1 実行を実行し続ける必要があります (そうしないと、無効なブロックに署名する危険があります)。シャードにはこの特性があるべきではありませんが、シャード内のブロックに署名するのに必要な委員会は 1 つだけ (つまり、バリデーターの 1/1024) であり、他の委員会は、委員会内のバリデーターの大多数が誠実であると信頼する必要はありません [ 3]、委員会が邪悪になろうとしたときに内部告発する誠実な検証者がいる限り。そして、これは Eth1 がステートレスである場合にのみ可能です。
➤ すべてのバリデータの負荷がほぼ均等になり、極端なスパイクが発生しないようにしたいと考えています。したがって、バリデーターを Eth1 委員会のメンバーとして長期間 (例: 1 時間または 1 日) 派遣することは実際には良くありません。これは、バリデーターが帯域幅要件の点で完全な Eth1 チェーンに追いつくことができなければならないことを意味します。また、同じ委員会が長期間使用されると (例: 賄賂攻撃などにより)、委員会はより攻撃的になります。
➤ 他のバリデーターは委員会が正しく仕事をしたかどうかを確信できないため、Eth1 ブロックの不正行為の証拠を単純に提供できるようにしたいと考えています。最も簡単な方法は、ブロック自体が不正行為の証拠となることです。ブロックが無効な場合、ブロードキャスト ブロック自体が不正行為が発生したことを証明します。
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キャッシングは必ずしも良いことではありませんか?
では、完全にステートレスになり、10 MB のキャッシュを導入したらどうなるでしょうか?それとも1MB？委員会に割り当てられたため、または不正行為の証拠としてそのキャッシュを受け取ったため、ブロックを確認したいだけでも簡単にダウンロードできますか?
これを実行することもできますが、大多数のバリデーターが 1 つのブロックのみを検証する場合、それが最適である可能性が低いことが明らかです。 1 MB のブロックを目標としており、さらに 1 MB のキャッシュがあるとします。つまり、バリデーターがブロックを検証するたびに、2 MB のデータ (ブロックとキャッシュを含む) をダウンロードする必要があります。キャッシュを最新の状態に保つためにすべてのブロックをダウンロードしない限り、毎回キャッシュをダウンロードする必要がありますが、これはまさに避けたいことです。
これは、1 MB のブロック サイズと 1 MB のキャッシュという同じコストで、キャッシュを 0 に設定し、ブロック サイズを 2 MB まで増やすことができることを意味します。
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二分木かバークルトライか？
一般に、完全な（弱い）無国籍を求める声は、部分的な無国籍や国家家賃制度に勝ると思います。これはユーザーへの影響が少なく、状態についてまったく考える必要がなくなります。彼らがしなければならない唯一のことは、(P2P ネットワークが有効なトランザクションを検証できるように) 証人を追加することです。証人を作成するコストが非常に低いため、関連サービスが多数存在することが考えられます。実際、ほとんどのウォレットはすでに外部サービスに依存しており、ユーザーが独自のノードを実行する必要はありません。証人を獲得することも小さな機能です。 [4]
部分的な無国籍、つまり州賃貸料は、完全な弱い無国籍への道に大きなユーザーエクスペリエンスの壁を追加します。ただし、バイナリ マークル ツリーのみを使用してステートレス性を実現しようとすることは非常に難しく、マークル ツリーの証明を許可するにはガスの変更が必要となり、ユーザー エクスペリエンスが損なわれることを考慮してください。
したがって、私の意見では、今はバークルのトライの方向に取り組むべきです。これにより、EIP-2929 で提案されているわずかなガスコストとブロック料金のみで、1 MB 未満の管理可能なプルーフを作成できるようになります。その欠点は簡単に制御でき、ユーザーへの実際的な影響はほとんどありません。
➤ 開発者は新しい暗号化プリミティブを学ぶ必要がある
➤ 非ポスト量子耐性暗号をさらに追加します。 2 番目の点は恐ろしく聞こえますが、データの可用性サンプリングのために Eth2 に KZG コミットメントを導入しており、とにかく楕円曲線ベースの署名を使用しています。マージされた Eth1 チェーンと Eth2 チェーンには、量子後のアップグレードが必要ですが、現時点では実用的な量子後の代替手段がないため、前進を止めることはできません。導入に関しては、今後 5 年間が非常に重要です。今後の道のりはできる限りのことを行うことであり、5 ～ 10 年後、STARK が十分に強力になったときに、すべてのプリミティブの完全な量子後アップグレードが行われるでしょう。
全体として、verkle は今後 5 年間の状況に対処しようとしています。これで、ユーザーやスマート コントラクト開発者にほとんど、あるいはまったく影響を与えることなく、完全な (弱い) ステートレス性を実現できるようになります。セキュリティと分散化にほとんど、またはまったく影響を与えることなく、ガス制限を増やし (検証が高速化するため)、より多くのシャードを実行できるようになります。
解決するのが最も難しい問題は、KZG がどのように約束し、verkle がどのように機能するかを全員に理解してもらうことです。 Eth2 はデータの可用性を保証するために KZG コミットメントを使用するため、ほとんどの Ethereum 開発者はこれに取り組む必要があります。
[1] 特定のバランス攻撃に対する耐性を向上させるための微妙な最適化が行われているため、影響はほとんどありません。これにより、提案者はフォークの選択に対して短期的な影響力を持つことができます。
[2] 正確に言えば、ブロックプロデューサーが共謀して大量の証明を検閲し始めた場合、影響はあるかもしれませんが、単一のブロックプロデューサーがコンセンサスに与える影響はまったく無視できます。
[3] 不正な委員会の不正行為はネットワーク全体に影響を及ぼし、重大な遅延を引き起こす可能性がありますが、無効化/使用不能にできないブロックが導入されます。
[4] 独自のノードを実行したいユーザーは、引き続き外部サービスを通じて証人を取得できます。最新の状態ルートに関する知識を与えられた証人は自分自身の証明であるため、この操作はトラストレスです。
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