「ポストイーサリアム時代」におけるマージのコンセンサスメカニズムの詳細な分析
この記事は WeChat 公開アカウント Old Yuppie からのものです。
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この記事では、以下について詳しく説明します。
イーサリアムのPoSコンセンサスモデルの詳細な説明
イーサリアム PoS が悪意のある攻撃からどのように回復するか
一般的な反PoS議論への反論
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最初のレベルのタイトル
コンセンサスメカニズム: PoS、PoW、PoA
コンセンサス メカニズムは、ノードの分散ネットワークがネットワークの現在の状態、どのブロックがオンチェーンであるか、およびその順序をどのように決定するかを定義します。ブロック生成とは、誰がメモリプールをスキャンして保留中のトランザクションを取得し、それらをブロックに順序付けし、新しいブロックを既存のブロックチェーンに追加するかを表す一般的な用語です。コンセンサスメカニズムの 3 つの一般的なクラスは、Proof of Stake、Proof of Work、Proof of Authority です。
PoW (ビットコイン) は、最も多くの計算能力を使用した人にブロック生成権を与えます。このプロトコルは、SHA-256 などの一方向の計算量の多いハッシュ関数を定義しており、マイナーは先頭に多数のゼロが付いている出力にハッシュされる入力を見つけるために競い合います。
PoA (Binance Smart Chain) は、ブロック生成権限をホワイトリストに登録された複数のノードに引き渡すホワイトリスト メカニズムです。これは典型的な許可型ブロックチェーンであり、それ以上のものではありません。
PoS (Ethereum,最初のレベルのタイトル
イーサリアムの実装
イーサリアムの PoS 実装は、1 年の大半は大衆から嘲笑されてきましたが、ビーコン チェーンが 18 か月間実行され、テストネット上でライブ マージが正常に実行されたことから、実装は具体化されつつあるようです。マージの実装の詳細に惑わされるのではなく、PoS チェーンが安定した状態でどのように動作するかの詳細に焦点を当てます。
もう 1 つの有名なトレードオフ トライアングル。 2 つ選ぶか、その中間のどこかにいることを見つけてください。
ビーコン チェーンには約 400,000 のバリデーターがあり、リアルタイムの統計とブロックを追跡できます。バリデーターは、メイン ネットワークのビーコン チェーン デポジット コントラクト内の 32 個のトークンの特定のデポジットを指します。ユーザーは複数のバリデーターを実行できます。解凍された出金は現在有効になっておらず、統合時にも有効になりませんが、後の上海ハード フォーク アップデートで有効になる予定です。期間は 12 秒ごとに発生し、その期間中にブロックを送信するバリデーターがランダムに選択されます。エポックは 32 エポック (または 6.4 分) で構成されます。バリデーターがオフラインで、スロット内のブロックを提案しない場合、スロットは空白のままになります。したがって、イーサリアムのブロック時間は、平均ブロック時間13秒のポアソン分布（ポアソン分布とは、フランスの数学者シモーヌ・ドニ・ポアソンが開発した、統計や確率でよく見られる離散確率分布である。Siméon-Denis Poissonが発表した）から変化することになる。 1838 年）、時折発生するちょうど 12 秒の空きスロットに移行します。各エポック内の最初のブロックはチェックポイント ブロックとみなされます。
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バリデーター証明がどのように集約され、最終的にブロックに組み込まれるかについての技術概要。
エポックは、提案、デモンストレーション、最終化の 3 つの段階を経る 32 スロットのグループです。超過半数、つまり現在のバリデーターの 3 分の 2 がエポックを証明すると、次に進むことができます。プルーフは、チェックポイント ブロックのペア (前のエポックからの 1 つと現在のエポックからの 1 つ) に関連付けられます。これをソース ブロックとターゲット ブロックのペアで表します。ブロックはバリデーターによって提案され、大多数の証明がそのブロックを先頭としてマークした場合に、そのブロックは有効であるとみなされます。超過半数のバリデーターが妥当なエポックを前のエポックとしてマークし、それは確定したものとみなされます。したがって、エポックは通常、1 エポック (または 6 分) 後に終了します。
トランザクションは、大量の ETH を消費せずに再集計できない場合に終了します。バリデーターの 3 分の 2 が最終ブロックを証明しているため、同じ高さに異なる最終エポックを作成するには、バリデーターの 3 分の 2 が同じ高さの別のブロックも証明する必要があります。したがって、バリデーターの少なくとも 3 分の 1 は曖昧であることが判明します。等価交換のペナルティは、バリデーターのステーク全体を切断することであるため、攻撃者はステークされているすべての ETH の少なくとも 3 分の 1 を破壊することを約束する必要があります。現在の低迷した価格でも、最終ブロックの再編成にかかるコストは数十億ドルに上ります。
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ステーキングには積極的な努力が必要です
この用語はDeFiやNFTで広く使用されているため、多くの人がステーキングに対して歪んだイメージを持っています。これらのプロトコルの多くでは、「ステーキング」とはトークンをエスクロー契約に預けることを意味し、トークンが受動的にそこに留まっている間に売り手の流動性を低下させます。下振れリスクはなく、積極的な参加もなく、時間優先度の低い人々への賄賂だけです。
はっきり言っておきますが、私たちが話しているのはこれらのゲームのことではありません。真のプロトコルレベルのステーキングとは、新しいブロックの提案や他者が作成したブロックの証明に継続的に積極的に参加する必要がある、上昇と下降のコミットメントを行うことを意味します。これは、高稼働率に正直に参加すると報酬を得ることができるが、オフラインになったり、悪意のあるフォークをサポートしたりすると損失が発生する可能性があることを意味します。これらのルールは、中央集権的な当事者によって恣意的に適用されるものではなく、事前に明確に定義され、分散型プロトコル自体に深く組み込まれています。
Gasper の論文から抜粋した、バリデーターが従わなければならない重要な等価交換ルールが 2 つあります。
二重投票: 同じターゲット ブロックに対して 2 つの異なる認証を行うバリデータはありません。
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ギャスパーの論文から直接抜粋した斬撃条件
正直なコンセンサス層のクライアントは、明示的にこれを行わないようにプログラムされているため、通常の正直なユーザーは、これらのメカニズムが作動することを心配する必要はありません。ただし、悪意のあるバリデータに対する重要な保護を提供し、リスクのない問題をエレガントに解決します。
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イーサリアムは破壊的な少数派に対して自己修復する
等価性の削除、非アクティブなリーク、およびユーザーによってアクティブ化されたソフト フォークの組み合わせは、強力なパンチをパックします。同等の削除はセキュリティ エラーを処理し、非アクティブ リークは有効性エラーを処理し、UASF を使用すると、少数の正直者でも悪意のある多数派から回復できます。
均等分割とは、バリデーターが同じ高さで 2 つの異なるブロックを検証することを意味します。これにより、並列フォークと最終的な再分割が発生する可能性があります。これは、「何も問題がない」問題、つまり、考えられるすべてのフォークに基づいて構築するという問題の重要な要素です。なぜなら、それは何の役にも立たないからです。署名された証拠を収集することで、ネットワーク監督者はこれが起こったことを証明し、同等のスワッパーの賭け金を削減することができます。
非アクティブのリークは、バリデーターが証明を提供できない場合に発生します。バリデーターが誤ってオフラインになる可能性があるため、これが悪意があると証明することはできませんが、ネットワークに悪影響を及ぼします。
ユーザーによってアクティブ化されたソフト フォークとは、バリデーターのサブセットが、メインラインが自分たちとそのトランザクションを無視していると信じ、団結して独自のブロック生成フォークを形成することです。
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少数者に対する怠惰な検閲
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マイノリティによる積極的な検閲
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少数者に対する怠惰な検閲
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マイノリティの積極的な検閲
合計40%の株式を保有するクジラのグループは、取引を検閲し、誠実なブロックであることを証明することを拒否したいと考えています。正直な超多数派が存在しなくなったため、ブロックは最終決定されなくなります。チェーンは、あたかもクリーンなネットワーク パーティションがあるかのように、2 つの子チェーンに分岐します。正直なバリデーターは両方のフォークを確認しますが、LMD-GHOST フォーク選択ルールでは正直なフォークの方が大きな比重を占めるため、正直なフォークをベースに構築されます。レビュー検証者も両方のフォークを確認しますが、LMD-GHOST フォーク選択ルールを手動でオーバーライドし、正直なチェーンを知らないふりをしてレビュー チェーンを続行することを選択します。
Honest Chain では、ブロックのファイナライズが停止するとすぐに非アクティブ リークが始まります。これは、すべての検閲バリデーターが誠実なブロックを証明することを拒否するため、オフラインになることを意味します。レビューバリデーターの賭け金は、有効残高が十分に低くなり、バリデーターセットから削除されるまでゆっくりと燃やされます。この時点で、正直なバリデーターが圧倒的多数を占め、ブロックは再びファイナライズを開始します。
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ユーザーがアクティブ化した悪意のある多数派によるソフトフォーク
正直なバリデーターが超過半数を持っていなくても、正直なブロックを提案し、検閲バリデーターが証明を拒否することによって、検閲バリデーターがバリデーターセットから強制的に排除されることを私たちは見てきました。正直なバリデーターが準多数派を持ち、検閲バリデーターが超多数派を持っている場合はどうなりますか?
興味深いことに、メカニズムはほぼ同じです。重要な違いの 1 つは、正直なバリデーターが明示的に結合して互いの証明を承認し、フォーク選択ルールをオーバーライドする必要があることですが、そうでない場合、独自の子チェーンを形成できるため、悪意のある超多数派がゆっくりと正直な準多数派が超多数派を取り戻すまでバリデータを設定します。
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イーサリアムの改善の可能性
もちろん、イーサリアム PoS にはさらなる改善が必要な側面がいくつかあります。例えば：
シングルスロットのファイナリティとは、決定にかかる時間を 2 エポック (64 ブロック) から 1 ブロックに短縮することを指します。
ステーキングに必要な最低金額を減らすことで、32 イーサリアムを持たないユーザーにとってもホームステーキングがより実行可能になります。
ブロック提案者のアドレスが事前にわかっている場合、単一の秘密リーダー選出により、ブロック提案者に対する潜在的な DoS 攻撃が最小限に抑えられます。
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副題
PoS = オンチェーンガバナンス
イーサリアムにはオンチェーン ガバナンスがありません (PoS プロトコルのサブセットにはありますが)。ビットコインのフルノードによってマイナーが状態遷移関数を満たす有効なブロックを正直に生成できるように、イーサリアムフルノードによって検証者は状態遷移関数を満たす有効なブロックを正直に生成できるようになります。悪意のあるバリデータの圧倒的多数であっても、正直なフルノードを騙すことはできません。
副題
PoS = 中央銀行
副題
PoS = 安価なガスによるスケーリング
副題
PoS = 金持ちはさらに金持ち、PoW = 平等主義
最速のハッシュ プレマップを見つけるために CPU、GPU、ASIC が数学競争で激しく動き回るというアイデアには、平等主義的な優雅さがあります。主権を持つ個人、つまり家庭用ゲーム用コンピューターを実行している個人は、新たに鋳造された 6.25 BTC の権利をめぐって国民国家と競争することができます。
残念なことに、ASIC のサプライチェーンは、台湾への危険な依存はもちろんのこと、輸出入規制によって簡単に管理されています。安価で豊富なエネルギーの必要性は、個人が慎重に採掘セットアップを実行することを妨げるもう 1 つの弱点です。そして、私たちはまだ不足後の理想郷にいないので、マイニングマシンを購入するには前払いする必要があります。さらに悪いことに、技術の進歩により、鉱山労働者は競争力を維持するために常に機器をアップグレードする必要があり、状況が悪化した場合にはサプライチェーンへの依存が常に弱点となることを意味します。
副題
PoS = 何もない
副題
PoS = 強制的な売り手は存在しない
副題
PoS = 中央銀行がすべてのトークンを購入する
副題
PoS = Canonical チェーンの信頼集中サーバー
副題
PoS = 実際のリソースを消費しない
副題
PoS = 悪い複雑さ
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副題
流動性（および非流動性）担保カストディアン・カルテル
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副題
現実世界の資産のトークン化によりフォークが困難になる
副題
あらゆるリソースの証明が一元化される
副題
これはあなたにとって何を意味しますか?
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過去3ヶ月のStETH/ETH価格変動
この記事全体が悪意のある共謀を回避する能力について徹底的に強調しており、今回は資金が管理デリバティブにどのように振り向けられるかを説明しているので、これは奇妙なアドバイスです。しかし、期間+ガバナンス+スマートコントラクトのリスクを負い、過剰レバレッジの資金から安価なトークンをマイニングすることで報酬を得ることができるということを知らずに、人々を1:1の比率でロックアップに入らせるのは怠慢だろう。
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