イーサリアムプルーフに関するよくある質問

(エミリー・モルター/アンスプラッシュ)

早ければ2022年9月にもイーサリアムのプルーフ・オブ・ステーク（PoS）への移行が予定されているため、イーサのステーキングとコンセンサス層の仕組みに関する多くの疑問や誤解を明らかにすることがますます重要になっています。

プルーフ・オブ・ステークの中核コンポーネントの 1 つはバリデーターです。作業証明のマイナーと同様に、バリデーターはイーサリアム上のトランザクションを処理する責任があり、そうすることでネットワークのセキュリティを確保するのに役立ちます。特定の契約に最低 32 イーサ (ETH) をデポジット (ステーキング) することで、誰でも PoS のバリデーターになることができます。次に、プロトコルは参加者をランダムに選択し、新しいブロックを提案して投票します。イーサリアム上でバリデーターになるには、実行クライアント、コンセンサスクライアント、バリデーターの 3 つのソフトウェアが必要です。

イーサリアムの将来のプルーフ・オブ・ステークネットワークの基盤であるビーコンチェーンには 400,000 人を超えるバリデーターがいます。新しいバリデーターのスロットは 12 秒ごとに発生し、新しいブロックが作成され、ネットワーク上の他のノード (参加者) に送信されます。

ブロックチェーンネットワークにおいて、エポックとは、特定のイベントがいつ発生するかを決定する期間のことです。例には、報酬が分配されるレートや、トランザクションを検証するために新しいバリデーターのグループが割り当てられる時期などが含まれます。エポックを利用するブロックチェーンプロトコルは、エポックを定義する期間が異なります。 PoS イーサリアムでは、エポックは 32 スロット (6.4 分) ごとに発生します。エポック内の各スロットは、バリデータ委員会 (少なくとも 128 人のバリデータからなるグループ) が新しいブロックの有効性を提案し、証明 (投票) するための設定時間を表します。

検証プロセスの公平性を確保するために、ビーコンチェーンはステーカーをランダムに少なくとも 128 人の検証者からなる委員会にグループ化し、スロットに割り当てます。ただし、ブロック提案者は特定のスロットの委員会メンバーである場合もそうでない場合もあり、独立していることに注意することが重要です。

バリデーター、委員会、エポックについて理解したところで、バリデーターがブロック報酬と呼ばれるものをどのように獲得するのかを解き明かし始めることができます。各時代には 32 組の委員会があります。委員会がブロックに割り当てられた後、委員会の 128 人の中からランダムに 1 人がブロックの提案者として選択されます。新しい取引ブロックを提案できるのはその人だけであり、他の 127 人はその提案に投票し、取引を証明します。過半数が同意すると、ブロックがブロックチェーンに追加され、ブロックを提案したバリデーターは、公式の計算に基づいて可変量の ETH を受け取ります。

参照: イーサリアムのステーキングはどのように機能しますか?

バリデーターが不正な行為をした場合、またはオフラインになった場合には罰則があります。たとえば、複数のブロックを提案したり（曖昧な）、矛盾した証明書を提出したり（投票）すると、スラッシュと呼ばれる罰則が課せられ、バリデーターは賭けたETHの一部を失うことになります。スラッシュされるイーサの量は、ほぼ同時にスラッシュされるバリデータの数に依存します。これは「相関ペナルティ」とも呼ばれます。これは、単一のバリデーターの 1% から、バリデーターのステークの 100% までの範囲になります。

ファイナリティとは、ブロックチェーン上のトランザクションが不変になるという概念です。これにより、データが正規チェーンに含まれると、変更、キャンセル、または失われることがないことが保証されます。ファイナリティ状態に達するまでの時間は、ブロックチェーンのレイテンシレベルによって異なります。

PoS イーサリアムによるファイナリティは、決定論的な方法と「チェックポイント」ブロックとして知られるものによって組織されます。各エポック (32 スロットごと) の最初のブロックはチェックポイントです。次に、参加者は、有効とみなされるチェックポイントのペアに投票します。

チェックポイントが超過半数の投票（ステークされたETH全体の3分の2）を獲得すると、それは正当化されます。その子チェックポイントが正当化されると、ファイナライズ済みにアップグレードされ、以前のすべてのエポックもファイナライズされます。基本的に、正当化されたチェックポイントと最終的なチェックポイントの違いは、タイムラインのどこに位置するかによって異なります。

PoS のファイナリティには少なくとも 3 分の 2 (超過半数の投票) が必要なため、攻撃者は賭け金総額の少なくとも 3 分の 1 で投票することでファイナリティを阻止する可能性があります。しかし、ここで非アクティブリークが問題になります。チェーンが 4 エポックを超えてファイナリティに達しなかった場合、非アクティブリークによって、過半数に反対するバリデーターの投票によるステークされたイーサが減少し、誠実なバリデーターがチェーンをファイナライズできるようになります。

51% 攻撃とは、マイナーまたはノードのグループが、ブロックチェーンの機能を変更するためにブロックチェーンのハッシュ能力に対する十分な所有権を持っている場合です。 PoS イーサリアムでもこれを行うことは可能ですが、攻撃者はステーキングされた ETH の合計の 51% を所有する必要があり、これは数十億ドル相当の ETH を制御することを意味します。

ただし、たとえ攻撃者が自身の影響力を利用してイーサリアムの改変バージョンを作成できたとしても（多数決の権限により）、PoS を使用するとコミュニティが反撃を開始する可能性があります。誠実な検証者と参加者は少数派の連鎖を構築し続け、他の人にも同じことを奨励することができます。

全体として、開始と維持には非常に費用がかかるにもかかわらず、ネットワーク上の参加者数が増えるほど、サイバー攻撃を成功させるのは難しくなります。

はい、SaaS プロバイダーを使用して行うことができます。

SaaS は、Software as a Service の略で、バリデーターが少額の料金でクライアント (ハードウェア) を実行および運用するのに役立ちます。このサービスにより、ユーザーはハードウェアの仕様、セットアップ、ノードのメンテナンス、アップグレードを気にせずにブロック報酬を獲得できるというメリットが得られます。バリデーターは、ステークされた資金の引き出しや送金を可能にするキーへのアクセスを提供する必要はありませんが、SaaS オペレーターが悪意のある方法で行動したり、厳格な規制の対象となったりするリスクに依然としてさらされており、そのため、サードパーティに対するより高度な信頼が必要となります。パーティー。

ソロステーキングは、ユーザーがハードウェアと資金に対する完全な自律性を維持できるため、ゴールドスタンダードとみなされています。ただし、ソロステーキングのほかに、SaaS やプールステーキングなどの他の方法もあります。すべてのバリデーターは最低 32 ETH をステーキングする必要がありますが、サービスとしてのステーキングまたはプールされたステーキングは、必要なハードウェアの取り扱いに不安がある人、または 32 ETH のしきい値を満たすことができない人に適しています。ソロステーキングを開始するかどうかを決定する際に考慮すべき点は次のとおりです。

いわゆるステーキングプールに参加できます。プールステーキングは、32 ETH を入金できない人に適した方法です。また、SaaS の場合と同様にハードウェアを保守する必要もなくなりますが、ノードの実行と保守をサードパーティに委託するリスクが依然としてあり、何らかの料金がかかります。 ETH をステーキングすることで報酬を与えることに加えて、多くのステーキングプールは、ステーキングされた ETH に対する請求と生成される報酬を表す流動性トークンを提供します。もう 1 つの利点は、ステーキングプールにより、ユーザーが資金の管理を維持し、ステーキングされた ETH を DeFi (分散型金融) アプリケーションの担保として使用できることです。

プロバイダーにもよりますが、上海ハードフォーク後までETHのアンステーキングは許可されません。それにもかかわらず、stETH（ステークイーサ）と呼ばれるデリバティブトークンは、当面は自由に取引できます。さらに、引き出しが有効になると、市場の変動やセキュリティリスクを防ぐために、バリデーターの出口率がプロトコルによってずらされます。イーサリアムのウェブサイトによると、エポックごとに終了できるバリデーターは 6 人だけです (6.4 分ごとなので、1 日あたり 1,350 人、またはステーキングされた 1,000 万 ETH のうち 1 日あたりわずか約 43,200 ETH にすぎません)。さらに、ETH はマージ後の一定期間ロックされたままになりますが、バリデーターはブロック提案中に獲得した手数料報酬/MEV (マイナー抽出可能値) に即座にアクセスできます。

いいえ、ETH のステーキングは、コンセンサス層 (ビーコンチェーン) の検証と安全を確保し、それに対する報酬を受け取るために、任意の量のイーサをデポジットしてロックアップするプロセスです。 Lido Finance のようなプラットフォームでは、ユーザーは自分の ETH をステーキングして stETH を受け取ることができ、これを取引したり、融資などの他の DeFi アプリケーションに使用したりできます。本質的に、これによりユーザーは、ETH 通貨が預金契約にロックされている間も取引または取引を続けることができます。 stETH の保有者は、プルーフ・オブ・ステークへの移行が完了すると、トークンを等価または 1:1 の量のエーテル (未収利回りとともに) と引き換えることもできます。

ステークされた ETH の他のバージョンには、aETHc (Ankr)、BETH (Binance)、および rETH (Rocket Pool) が含まれます。

参照: stETH から wETH、そして Gwei まで: イーサリアムのさまざまな色合いを理解する

常に 1:1 ベースで ETH と取引可能な wETH とは異なり、stETH と ether の間のパリティは決して想定されていませんでした。市場の変動時に大手プレーヤー（Lido など）が stETH を急速に売却し、ETH の価格に悪影響を与えることを防ぐため、stETH は ETH に固定されていません。これは、Coinshares の 6 月 16 日のレポートによると、ステーブルコインとは異なり、stETH が正しく機能するために 1:1 の相関を必要としないためでもあります。むしろ、その価値は、設定された期間ロックされる ETH の柔軟性のない性質によって裏付けられています。

バリデーターは、RANDAO を介した疑似ランダムプロセスを介して選択されます。 RANDAO はイーサリアムエコシステムのインフラストラクチャの一部であるため、基本前提として、ビーコンチェーンは各エポックで RANDAO を利用してブロック提案者を各スロットに割り当て、バリデーターをさまざまな委員会にシャッフルします。

RANDAO は最終的な数値を生成する際に依然として潜在的なバイアスや操作の影響を受けますが、現時点では十分に安全であると考えられています。そうは言っても、イーサリアムは将来的に、計算時間を長くし、予測を難しくし、最終レベルのランダムな偏差を排除できる検証可能な遅延関数 (VDF) として知られる機能を統合する可能性があります。ランダム性はビーコンチェーンの基礎であり、Dfinity のランダム性ビーコンの概念に触発されているため、Coinbase のような大規模なエンティティがより多くのブロックを提案できるにもかかわらず、すべてのバリデーターは期待される支払いがまったく同じで、任務に選ばれる確率も同じです。

参照: Proof-of-Stake Ethereum はさらなる集中化につながるか?

プルーフ・オブ・ワークの支持者の間でよくある議論は、プルーフ・オブ・ステークは金持ちに有利で、イーサの少ない人の報酬が減るというものです。ユーザーはステークしたETHの量に比例してより高いリターンを得ることができますが（一部のユーザーは複数のバリデータークライアントを実行できます）、1人のバリデーターが32 ETHをステークするか機関がステークするかに関係なく、5%から15%の固定年間利回りがすべての参加者に適用されます。複数のアカウントで 100 ETH + をステークします。

プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークの両方には、何らかの方法でより多くの資金を投資することで引き出すことができるレバーがあります。より多くのマイニングリグを購入するか、より安価なエネルギー源を見つけることで、プルーフオブワークのマイナーは計算能力を向上させることができます。プルーフ・オブ・ステークでより多くのETHをステーキングすることで、人々は取引を検証するために選ばれる機会が増えるでしょう。

投資に関する PoS の主な利点は、PoW とは異なり、継続的なコストが低いことです。エネルギー消費が少なく、プルーフ・オブ・ワークに必要なマイニング設定を定期的にアップグレードする必要がありません。しかし、最終的には、両方の合意メカニズムに参加するためのコストの多くは需要と供給によって決まり、それらのコストは常に変動します。

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メイソン・マルコベッロはオーストラリアのライターで、The Defiant、Decrypt、CoinDesk に寄稿しています。

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