コミュニティの論争: サイドチェーンは L2 としてカウントされますか?
5月16日、イーサリアム拡張ソリューションPolygonの市場価値が仮想通貨市場価値でトップ20にランクインし、StarkWareの共同創設者であるUri Kolodny氏は祝福のリツイートをしたが、同時に「Polygonはサイドチェーンであり、 「レイヤー 2 ではありません。L2 サイド チェーンのセキュリティはイーサリアムに依存します。そして、サイド チェーンのセキュリティはイーサリアムのセキュリティとは無関係です (または、イーサリアムのセキュリティよりも低いです)。」 したがって、コミュニティは、Polygon が L2 であるか、それとも L2 であるかについて激しい議論を開始しました。ない。
ウリ・コロドニーのコメントに対して、ミハイロ・ビェリッチは次のように返答した[1]。
まず第一に、Polygon はサイドチェーンではなく、拡張ソリューションのセットです。 2 番目に (そして最も重要なことですが)、L2 がデフォルトで PoS サイドチェーン (コミット チェーン) よりも安全であると想定するのは完全に間違いです。その理由を説明するために、Polygon の PoS チェーンと StarkWare の zkRollup または Validium を簡単に比較します。
私たちの PoS チェーンには独自のバリデーターのセットがありますが、完全にパーミッションレスであり、28 億ドルが賭けられています。さらに、実装は実戦テスト済みです (1,400 万ブロックでインシデントは発生しません)。
ただし、StarkWare Rollup には PoA オペレーターが 1 人しかいません。このオペレーターは、クラッシュ、逃走、ユーザーのトランザクションの確認などを行う可能性があります。そして、これは、まったく新しい、証明されていない暗号化である STARKs によって保護されています。 Validium に関しては、状況はさらに憂慮すべきものです。 DeversiFi で使用される Validium スキームも、少数の PoA データ可用性ノードのセットに依存しています。これらのノードは、データへのアクセスを拒否することで、一部またはすべてのユーザーが資金を引き出すことを共謀する可能性があります。
上記を考慮すると、デフォルトの L2 がサイドチェーン/コミットチェーンよりも安全であるという考えは間違っていると思います。
Mihailo Bjelic氏の回答を受けて、コミュニティでは、1) セキュリティの観点からのレイヤ2とサイドチェーンの違い、2) レイヤ2はレイヤ1と同じセキュリティを実現できるかどうか、3) その違いの3つの観点から議論されました。セキュリティの観点から Eth2 とサイドチェーンの間。コミュニティの混乱に関しては、イーサリアム財団の開発者である Dankrad Feist 氏が記事「51% 攻撃について誰もが誤解していること」[2] (以下を参照) を公開しました。この記事では基本的に上記で説明した問題とその答えが取り上げられています。
1. まず、最初の質問に関して、Dankrad Feist 氏はこれに同意せず、L2 はベース レイヤと同じセキュリティを提供する必要があるため、L2 のほうが確かに安全であると述べました。一方、PoS サイドチェーンには、より弱いチェーン (通常はサイドチェーン) のセキュリティがあります。 [3]
James Prestwich 氏も議論に参加しました [4]:「サイドチェーンと比較して、L2 は必要とする新しいセキュリティの前提条件が少ないですが、そのセキュリティはメイン ネットワークとまったく同じではありません。」彼は、L2 には以下の違いがあると指摘しました。サイドチェーンの専門分野:
非検閲（不正行為の証拠）に依存する
新しい暗号化と信頼できる設定 (有効性証明) への依存 さらに、Starks は信頼できる設定に依存する必要がありません
より高いハードウェアと帯域幅の要件
Dankrad Feist 氏は以下で、「サイドチェーンは妥当性を検証せず、合意条件の大部分を検証するだけであり、データの可用性チェックを備えていない。」と指摘しています。サイドチェーンのセキュリティ問題については、記事「サイドチェーンの仕組み」を参照してください。仕事?「その部分。
2. L2 が L1 と同じセキュリティを実現できるかどうかについて。 Patrick McCorry [5] によれば、L2 の目標は、L1 の安全にできるだけ近づくことですが、まったく同じになることを望むのは不可能です。
不正証明は特効薬ではなく、特に発行手数料が高すぎる場合には安全性がさらに低くなります。
同様に、ゼロ知識証明も万能薬ではなく、ソーターがオフラインになり、L1 が大規模な出口を処理できない状況が発生する可能性があります。
同氏はまた、L2 ソリューションは次の 4 つのポイントに要約できるとも述べました。
データの利用可能性 (委員会/ロールアップなど)
状態遷移の整合性 (ゼロ知識証明/不正証明)
出金の完全性（出金保証）
プロトコルの活性度 (注文者の選択)
このハイブリッド方式では、L1 セキュリティを完全に達成することが困難です。
以下の記事に戻りますが、Dankrad Feist は、L1 セキュリティの達成が非常に難しい理由を強調するために「ブロックチェーンのセキュリティ モデル」について説明しています。
3. それでは、Polygon の PoS チェーンは Eth2 の PoS メカニズムとどのように比較されるのでしょうか?議論の中で、Dankrad Feist 氏は、長期的には PoS サイドチェーンが大きな隠れた危険になるだろうと指摘しました [5]。 Eth2 では、正直さの仮定の大部分を削除しようとしますが、PoS ブリッジングではそれができません。
副題
51% 攻撃について誰もが誤解していること
タイトルに挑発的な表現があることをお許しください。明らかに、誰もが 51% 攻撃を誤解していたわけではありませんが、それでもかなりの数の人が誤解していたため、それらについて記事を書いても問題はありません。
ブロックチェーン界にはおそらく通説がある。誰かがビットコイン、イーサリアム、その他のブロックチェーンの計算能力の 50% 以上を制御している限り、ネットワークに対して何でもできるというものだ。 PoS (Proof of Stake) メカニズムでは、誰かが総誓約額の 2/3 を集めさえすれば、ta はネットワークに対して何をすることもできます。 ta は、他人の資産を譲渡したり、トークンを自由に発行したりすることができます。
この考え方は間違っています。 51% 攻撃で何ができるかは次のとおりです。
攻撃者は、ユーザーがブロックチェーンを使用できないようにすることができます。つまり、ユーザーが好まないトランザクションを傍受することができます。これを検閲といいます。
ブロックチェーンのトランザクションをロールバックできます。つまり、特定の数のブロックを元に戻し、ブロック内のトランザクションの順序を変更できます。
彼らにできないこと: システムのルールを変えること。これはつまり：
ブロックチェーン システムのルールを超えて新しいトークンを単純に発行することはできません。たとえば、ビットコインは現在、新しいブロック生成者あたり 6.25 BTC であり、その数字を 100 万ビットコインに変えることはできません。
アドレスの秘密キーを持っていない場合、そのアドレスのトークンを使用することはできません
生成されるブロックは、コンセンサス ルールで規定されているサイズよりも大きくすることはできません。
51% の攻撃が悪いわけではありませんが、それでもかなり厄介な攻撃です。トランザクションの順序を変更すると二重支出が発生する可能性があり、これは非常に深刻な問題です。しかし、彼らができることにはまだ限界があります。
副題
ブロックチェーンのセキュリティモデル
時々、最も長いチェーンが有効なビットコインまたはイーサリアムチェーンであると主張する人がいます。この声明は完全ではありません。現在のチェーン ヘッドの正しい定義は次のとおりです。
合計難易度が最も高い有効なチェーン。
したがって、クライアントが現在の履歴データの記録にブロックチェーンを使用するという条件を受け入れる前に、次の 2 つのプロパティを検証する必要があります。
ブロックチェーンは有効である必要があります。これは、すべての状態遷移が有効であることを意味します。たとえば、ビットコインでは、すべてのトランザクションは以前に使用されていないトランザクション出力のみを使用し、coinbase はトランザクション手数料とブロック報酬のみを受け取ります。
それは最も難しいチェーンに違いありません。平たく言えば、これは最長のチェーンですが、「最長」はブロックの数ではなく、このチェーンにどれだけのマイニングパワーが費やされたかによって測定されます。
これは少し抽象的に聞こえるかもしれません。上記の最初の条件、つまりブロックチェーン上のすべてのブロックが有効であるべきであることを誰が検証するのか、という質問をする理由があります。なぜなら、マイナーがまだチェーンが有効であることを検証している場合、それは単なる作業の重複であり、そこから実際には何も得られないからです。
しかし、ブロックチェーンは違います。一般的なクライアント/サーバー データベース アーキテクチャから始めて、その理由を分析してみましょう。
一般的なデータベースでは、ユーザーはデータベース サーバーを信頼することに注意してください。クライアントは応答が正しいかどうかはチェックしません。クライアントはそれがプロトコルに従って有効にフォーマットされていることを確認するだけです。クライアント (ここでは空の四角で表されています) は「愚か」です。つまり、何も検証できません。
しかし、ブロックチェーンのアーキテクチャでは次のようになります。
まず、上の図に含まれるコンポーネントを要約します。最初のマイナー (またはステーカー) がブロックチェーンを生成します。 P2P (ピアツーピア) ネットワークでは、不誠実なノードが存在するにもかかわらず、誰もが有効なチェーンを使用できるようにします (常に同期していることを保証するには、少なくとも 1 つの誠実で適切に接続された P2P ノードに接続する必要があります)有効なチェーンを使用します)。最後に、クライアントはトランザクションを P2P ネットワークに送信し、ネットワーク内の他のノードから最新のチェーン更新 (同期している場合は完全なチェーン) を受信します。クライアントは実際にはネットワークの一部であり、ブロックやトランザクションを転送することによっても貢献しますが、ここではそれほど重要ではありません。
重要な部分は、上の画像のクライアント内のバーで表されているように、ユーザーがフル ノードを実行していることです。クライアントが新しいブロックを取得するたびに、他のノードと同様に、マイナーであっても P2P ネットワーク内のノードであっても、これらのクライアントはブロックが有効な状態遷移であることを検証します。
これが有効な状態遷移ではない場合、ブロックは無視されます。このため、ネットワーク内のマイナーが無効な状態遷移をマイニングしようとしても意味がありません。誰もがそれを無視します。
副題
例: 三権分立
これは民主主義における三権分立に似ています。政府にはさまざまな部門があり、1 つの部門 (議会など) で過半数を獲得しているからといって、好きなことをしたり、すべての法律に反抗したりできるという意味ではありません。同様に、マイナーやステーカーはブロックチェーン内の取引を命令する権限を持っていますが、コミュニティに新しいルールを簡単に課す権限はありません。
しかし、すべてのブロックチェーンはこのように機能するのでしょうか? しかし、すべてのブロックチェーンはこのように機能するのでしょうか?
それは良い質問です。注意すべき重要な点は、上記のモデルは完全なノードが実行しやすい場合にのみ機能するということです。一般ユーザーとして、フル ノードを実行するために 5000 ドルを費やして別のコンピューターを購入し、常に 1 GBit/s のネットワーク接続が必要な場合は、フル ノードを実行することを選択することはありません。 ta はいくつかの場所でこのネットワーク要件を満たすことができますが、独自のブロックチェーン ノードを実行するためにそれを永続的に維持するのはおそらくそれほど便利ではありません。この場合、平均的なユーザーは (トランザクションが非常に価値のあるものでない限り) 自分でノードを実行することを選択しない可能性が非常に高く、これはユーザーが自分に代わってこの操作を実行してくれる他人を信頼することを意味します。
実行コストが非常に高く、ステーカーと取引所だけがフルノードを実行しているチェーンがあるとします。信頼モデルを変更しただけで、ステーカーと取引所の大多数が結集してコンセンサスルールを変更することができました。これについてはユーザーに異論はありません。ユーザーがチェーンをまったく制御できない場合、フォークを開始することはできません。古いルールに固執することもできますが、フルノードの実行を開始しない限り、要求が希望するチェーン (コンセンサス要件を満たすチェーン) で応答されているかどうかはわかりません。
副題
ライトクライアントはどのように機能しますか?
しかし、ユーザーが単にコーヒー代を暗号通貨で支払いたい場合はどうなるでしょうか? Ta は電話機でフル ノードを実行する必要がありますか?
もちろん、これを行う必要がある人は誰もいませんし、ユーザーも同様です。そこでライトクライアントの出番です。ライトクライアントは、チェーン全体を検証する必要のない単純なクライアントです。総難易度または投票されたステーク額のいずれかのコンセンサスのみを検証します。
言い換えれば、ライトクライアントはだまされて無効なブロックを含むチェーンをたどることになります。これには、データの可用性チェックや不正行為の証明などの救済策があります。私の知る限り、これを実装しているチェーンはまだありませんが、少なくともイーサリアムは将来実装するでしょう。
副題
サイドチェーンはどのように機能しますか?
サイドチェーンは今ホットな話題です。これらは、ロールアップほど複雑ではなく、単純なスケーリング ソリューションを提供するようです。要するに：
新しい PoS チェーンを作成する
それ自体とイーサリアムの間に双方向のブリッジを作成する
…
集中！サイドチェーンのセキュリティは、ほぼ完全にブリッジング (あるチェーンが別のチェーンの状態を読み取ることを可能にする構造) に依存していることに注意してください。結局のところ、攻撃者がメイン チェーン上のブリッジを騙してブリッジ チェーン上のすべての資産を所有させることができれば、たとえ PoS チェーン上のフル ノードが異議を唱えたとしても、方法はありません。つまり、すべては橋にかかっています。
残念ながら、ブリッジの状態はライト クライアントの状態と同じです。妥当性は検証されず、合意条件の大部分のみが検証されます。ただし、サイドチェーンは次の 2 つの点でライト クライアントよりも劣ります。
ブリッジは、ほとんどのユーザーが可能であればフルノードを選択する非常に価値の高いトランザクションに使用されます。
残念ながら、ブリッジを強化する方法はありませんが、軽量クライアントに対してはこれを行うことができます。その理由は、クライアントはデータの可用性チェックを検証できないためです。
2 番目の点は非常に微妙なので、1 つまたは 2 つの記事で説明できます。しかし、簡単に言えば、ブリッジはデータの可用性チェックを行うことができず、データの可用性チェックがなければ、不正行為の証明はほとんど役に立ちません。また、ゼロ知識証明を使用する場合は、ブリッジにすべての有効なブロックの証明をパックするように依頼して、この問題を改善することができます。残念なことに、これはまだデータの可用性によって攻撃される可能性がありますが、これは改善でもあります。
副題
これらすべての問題はシャーディングによって解決する必要があるのでしょうか?
副題
しかし、誰かがすべての履歴データを取り消したらどうなるでしょうか?その後、すべてのビットコイン/ETHなどを盗むことができます
理論的には、チェックポイントのない PoW チェーンでは、すべてのトランザクションをロールバックすることでビットコインが盗まれる可能性があります。はい、1 兆ビットコインを発行することはできませんが、存在するすべてのビットコインを盗むことはできます。それも問題ありません。
これは非常に理論的だと思います。データを変更するフォークをコミュニティが数年間 (あるいはほんの数時間) 受け入れる可能性はゼロに近いです。考えられるすべてのフォークでは、大規模なスクランブルが発生し、すぐに結論が出てフォークを拒否し、有効なチェーンが存在するチェーンであるということのみに同意します。
PoS とファイナライゼーションにより、このメカニズムは正式なものになり、クライアントはファイナライズされたブロックをロールバックできなくなります。
[1] https://twitter.com/MihailoBjelic/status/1393686451255226368
[2] https://dankradfeist.de/ethereum/2021/05/20/what-everyone-gets-wrong-about-51percent-attacks.html
[3] https://twitter.com/dankrad/status/1393721324300865537?s=20
[4] https://twitter.com/_prestwich/status/1393730794238005253
[5] https://twitter.com/stonecoldpat0/status/1393869662572748801
