イーサリアムの最後の課題: ビーコンチェーンはまだ生きているのか?

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原文編集：Deep Tide TechFlow

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イベント概要

2023 年 5 月 11 日と 12 日は、イーサリアムの歴史において重要な日となるでしょう。なぜなら、この 2 日間でイーサリアムの回復力が厳しく試されたからです。 5 月 11 日、協定世界時約 20:19 に、イーサリアム メインネット ネットワークでブロック生成速度の大幅な低下が発生し、ファイナライズに 4 エポックの遅延が発生しました。これはイーサリアムにとって初めてのことです。翌日、同様のイベントが発生し、今回は遅延が 9 エポックに延長され、非アクティブ ペナルティが発生しました。

これらのイベント中に、ネットワークへの参加度の大幅な低下が観察されました。最初のスリップは 200,551 エポックで発生し、ファイナライズが 200,555 エポックまで一時的に停止しました。 200,750 エポックで参加率の 2 回目の落ち込みが発生し、ファイナライゼーションが 200,759 エポックまで再び一時停止されました。

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非アクティブなリーク

非最終状態の間、イーサリアム ネットワークは「非アクティビティ リーク」と呼ばれる重要なメカニズムを導入します。この機能はイーサリアム 2.0 の PoS プロトコルに根ざしており、第三次世界大戦や大規模な自然災害など、多数のバリデーターがオフラインになる可能性のある重大な混乱時にネットワーク機能を維持するように設計されています。これにより、ブロックのファイナライズが妨げられます。

非アクティブ リーク モードは、ネットワークが 4 つの連続したエポック (約 16 分) にわたってブロックを完了できない場合にトリガーされます。このモードでは、ブロックを証明しないバリデーターは、ステークしたイーサ (ETH) の一部を失い始めます。このペナルティは、ブロックが完了して復元されるまで、時間の経過とともに二次関数的に増加します。

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影響

ネットワーク参加者 (バリデーター) の場合:

Ben Edgington が提供した推定によると、8 エポック リーク中にバリデーターの 65% がオフラインだったと仮定すると、非アクティブなリークにより約 28 ETH が消費されました。これは、オフラインバリデータごとに約 0.0006 ETH の損失に相当します。

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ユーザー向け:

対照的に、エンドユーザーへの影響は最小限でした。利用可能なブロックスペースの減少によりトランザクション処理能力が低下しましたが、ガス価格は急激な上昇は見られず、依然として日中のピークを下回っています。さらに、ネットワークはこれらのイベントを通じてアクティブなままです。

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理由

Prysm の問題の核心は、ブロック再生のためのキャッシュ メカニズムが欠如していることです。これが存在しないと、システムの負荷が悪化して、非常に多くの go ルーチンが生成され、CPU の負荷が増加します。場合によっては、前のリプレイが終了する前に新しいリプレイが開始され、システムにさらに負荷がかかりました。

問題を悪化させるもう 1 つの要因は、Prysm が以前のエポックからの証明を誤って処理したことです。無視されるべきデータが無視されていませんでした。この非効率性は、ヘッド状態の次善の使用と相まって、特にデポジットの急増とバリデーターの登録の増加に伴い、システムに圧力をかけます。

これらのイベントでは、さまざまなイーサリアム クライアントが採用する戦略間の重要な違いも明らかになりました。クライアント実行の問題に直面したとき、Lighthouse はネットワークを存続させるためにプルーフを破棄することを選択しますが、Prysm や Teku などはデフォルトで古いプルーフを使用してブロックを生成します。

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回復

これらのイベント中、イーサリアム ビーコン チェーンの復元力が真にテストされ、非常に優れたパフォーマンスを発揮しました。イーサリアム ビーコン チェーンは生きており、自動的に修復しているようです。

回復を成功させるための重要な要素は、イーサリアム ネットワーク上のクライアントの多様性です。それぞれがネットワークを処理する独自の方法を持つ複数のクライアントの存在が利点であることが判明しました。たとえば、Prysm と Teku のクライアントは古いプルーフの負荷に苦戦していましたが、Lighthouse のプルーフを破棄するポリシーにより、ネットワークの一部がアクティブで稼働し続けることが保証されました。

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学んだ教訓

• テストネットとメインネット: これらのイベントは、テストネット環境とメインネットの違いを浮き彫りにしました。メインネットには 600,000 人を超えるバリデーターが存在し、多数の引き出しがあるため、実際のネットワークの複雑さと予測不可能性は、テスト環境の複雑さと予測不可能性を超えることが多いことは明らかです。これは、現実のネットワーク状況に適切に対処するには、より厳密なストレス テストが必要であることを示しています。

• 非アクティブ リーク ペナルティ: メインネットの非アクティブ リーク ペナルティの有効性は、これらのイベント中に強化されました。これらのペナルティは、バリデータの積極的な参加を促進し、ネットワークの活性を維持し、ネットワークの回復を可能にする上で重要な役割を果たします。

• ライブネスの重要性: これらのイベントは、ブロックチェーン ネットワークにおけるライブネスの重要な役割を強調しています。 LMD Ghost プロトコルの設計では、イーサリアムはプロセス全体を通じてアクティブな状態を維持し、ユーザーへの影響を最小限に抑えました。ネットワークの問題によりダウンタイムが発生する可能性のある一部のブロックチェーンとは異なり、イーサリアムはスループットよりも稼働性を優先します。このアプローチはユーザーとネットワークの通常の動作を保護し、スループットに関係なく、稼働状態がなければネットワーク機能とユーザーのセキュリティが危険にさらされることを強調します。

• クライアントの多様性の重要性: 回復プロセスでは、多様なクライアントを持つことの価値が強調されます。さまざまな Ethereum クライアントはネットワーク イベントに対して独自の応答を持ち、ネットワーク全体の復元力と堅牢性に貢献します。

• ネットワークの復元力: これらのイベントは、イーサリアム ネットワークの復元力を強く証明しています。重大な課題にもかかわらず、ネットワークは自己修復して強化され、複雑なシステムにおける脆弱性防止の概念を具体化しています。この回復力は、より広範な暗号エコシステムに強力な前例を設定し、イーサリアムの基礎となるアーキテクチャと設計原則の堅牢性を示しています。

2023 年 5 月 11 日と 12 日の出来事は、イーサリアムの進化において極めて重要な瞬間です。これらは、困難な状況であっても、ビーコン チェーンの実行可能性の具体的な証拠を提供します。イーサリアムは進化を続けるにつれて、これらの経験に基づいて、より堅牢になるだけでなく、より脆弱になりにくくなり、分散化とその先への旅を続ける準備が整います。