a16z:強固なチェーン品質の真の意味、ブロックスペースは独占されるべきではない

元のタイトル:ブロックチェーンの中核的な特性を超えて：「強固なサプライチェーン品質」

原著者: ittaia、PGarimidi、jneu_net、a16z

原文翻訳:AididiaoJP、フォアサイトニュース

チェーン品質（CQ）は、ブロックチェーンの中核となる特性です。簡単に言うと、次のようになります。

ステークの3%を保有している場合、平均して、時間の経過とともにブロック空間の3%を制御できることになります。

スループットが低い初期のブロックチェーンにおいては、チェーン品質で十分であった。しかし、現代のブロックチェーンははるかに大きな帯域幅を持ち、1つのブロックに多数のトランザクションを格納できる。

これにより、より強力で、より繊細な概念が生まれる。これは、時間の経過に伴う平均ブロック空間比率に焦点を当てるだけでなく、各ブロック内のブロック空間の割り当てにも着目する。私たちはそれを「強固な連鎖品質（SCQ）」と呼んでいます。

ステークの3%を保有している場合、各ブロックにおいて、ブロック空間の3%を制御できます。

基本的に、この特性により、関係者は高スループットのブロックチェーン内で「仮想レーン」を持つことができ、自身のトランザクションが確実に含まれるようになります。

ブロックチェーンにおけるチェーン品質

ビットコインの主要な革新の一つであり、現在ではほぼすべてのブロックチェーンに見られる機能となっているのが、プロトコル内でブロック提案者に対する報酬メカニズムを導入したことだ。ブロックをステートマシンに正常に添付すると、新たに発行されたトークンと取引手数料を受け取ることができる。これらの報酬は状態遷移関数によって制御され、最終的にはシステム状態に反映される。

従来の分散コンピューティングモデルでは、参加者は正直な参加者と悪意のある参加者に分けられます。正直な行動はモデルにおけるデフォルトの前提であるため、正直な当事者に報酬を与える必要はない。

しかし、暗号経済モデルにおいては、参加者は未知の効用関数を持つ合理的な主体として捉えられる。その目的は、参加者の利益最大化の追求とプロトコルの円滑な運用を整合させるようなインセンティブ措置を設計することである。プロトコルの内部報酬メカニズムを組み合わせることで、チェーン品質の理想的な定義を以下のように導き出すことができます。

チェーン品質（CQ）：グローバル安定化時間（GST）経過後、ステーキングされた総重量のX%を保有するコンソーシアムは、チェーンに加わる各ブロックの提案者となる確率がX%である。

チェーンがチェーン品質要件から逸脱した場合、特定のコンソーシアムが報酬の不均衡な割合を受け取ることが可能になり、誠実な行動へのインセンティブが弱まり、プロトコルのセキュリティが脅かされる可能性があります。

多くのブロックチェーンは、「ステーク加重ランダムリーダー選出メカニズム」を通じて、この特性を満たすことを目指している、あるいは満たそうと努力している。

現在直面している典型的な課題としては、ビットコインにおける「利己的なマイニング」問題、モナドのテールフォーク耐性問題、イーサリアムLMD GHOSTプロトコルにおける問題などが挙げられる。

「強固な連鎖品質」の起源

ブロック容量が豊富な場合、単一の提案者がブロック全体のコンテンツを独占する必要はない。その代わりに、複数の参加者が同じブロックのブロック空間を共同で分割することができる。「強力なチェーン品質」という暗号経済学の概念は、この考え方を体現している。

強力なチェーン品質（SCQ）：グローバル安定化時間（GST）経過後、総ステーキング重量のX%を保有するコンソーシアムは、各ブロックのブロックスペースのX%を制御できるようになります。

この理想化された属性は、暗黙のうちに「仮想レーン」という抽象的な概念を導入する。つまり、コンソーシアムは各ブロック内の一定割合の専用ブロックスペースを効果的に管理できるということだ。

経済的な観点から見ると、仮想レーンを所有することは、取引手数料やMEV（最大抽出可能価値）などから収益を生み出すことができる生産的な資産を所有することに似ています。外部の組織は、これらのレーンを獲得・維持するためにステーキングされたウェイトをめぐって競争し、その結果、基盤となるL1トークンに対する持続的な需要が生み出される。レーンが生み出す経済的価値が高ければ高いほど、利害関係者がステーキングウェイトを巡って競争するインセンティブは強くなり、これらのブロックスペースへのアクセスを制御するステーキングウェイトが蓄積できる価値も高くなる。この抽象化を通して、より強力な検閲耐性をプロトコル内のSCQ妥当性特性に変換することができる。

強固なサプライチェーン品質と検閲耐性

最近の研究によると、検閲耐性のあるプロトコルが極めて重要であることが示されている。これらの議定書は、誠実な関係者の意見が最終的に反映されるだけでなく、迅速に反映されることも保証しなければならない。ブロック容量が制限されている場合、ストロングチェーン品質（SCQ）はこの特性の拡張と見なすことができます。

現実世界では、含めるべきトランザクション量が利用可能なブロック容量を超える場合、完全な検閲耐性を実現するプロトコルは存在しない。SCQはこの制約に対処するために、より実用的なアプローチを採用しています。すべての正当な取引を常に含める必要はなく、代わりに各ステーキングノードに「予算」を割り当て、その予算内の取引のみが含まれるようにしています。

MCPプロトコルは、既存の実用的ビザンチン耐障害性（PBFT）合意プロトコルの上に構築されたコンポーネントとして提案されており、これらのプロトコルを検閲耐性のあるものにすることを目的としています。このプロトコルはSCQの要件も満たしており、ステーク比率に基づいて提案者にブロック領域を割り当てます。有向非巡回グラフ（DAG）に基づく既存のビザンチンフォールトトレランス（BFT）プロトコルは、マルチライターのメモリプールを実装する方法を提供するとともに、ある程度の検閲耐性も提供します。

これらのプロトコルの標準的な実装は、リーダーが特定のトランザクションのサブセットを選択的に遅延させることを可能にするため、厳密にはSCQを満たさないことが多い。しかし、これらのプロトコルに若干の変更を加えることで、SCQを再実装することが可能です。関連する方向性の一つとして、検閲行為を減らすための「強制的な取引情報の掲載」が挙げられる。

MCPは、より強力なプライバシー特性を実現する方法も示している。この機能により、関係者は仮想的なプライベートレーンを作成でき、コンテンツはブロック全体が公開された場合にのみ表示されます。今後の記事で、この点についてさらに詳しく説明します。

強力なサプライチェーン品質を実現する方法

グローバル安定時間（GST）以降に強力なチェーン品質を達成するためには、提案者が利害関係者の意見を恣意的に検閲できないようにすることが極めて重要である。これは2段階のプロトコルによって達成できる。ほぼすべてのビューベースのBFTプロトコル基盤において、必要な変更はわずか2つだけです。

第1ラウンド：各参加者は、認証済みの自身の入力内容を他のすべての参加者にブロードキャストする。

第2ラウンド：参加者が参加者 i から認証済みの入力を受け取った場合、参加者は i を自身の包含リストに追加する。その後、参加者は自分の含めるべき人物のリストをリーダーに送信する。この操作は一種のコミットメントに似ています。つまり、そのリストに含まれるすべての入力を含むブロックのみを受け入れるということです。

BFT提案：これらのメッセージを受信すると、リーダーは受信したすべての包含リストの和集合をブロックに含めます。

BFT投票：参加者は、ブロックに自身の包含リストにあるすべての項目が含まれている場合にのみ、賛成票を投じることができます。

このプロトコルの概略図から、完全なプロトコルを構築できることは容易に理解できる。このプロトコルは、グローバル安定時間（GST）後に強力なチェーン品質（SCQ）を実現し、検閲耐性を提供し、リーダーが正直である場合に活性を維持することができます。GST導入前にSCQを達成するためには、各ラウンドで十分な数の値またはリストが集まるまで待つ必要もあります。このプロトコルとその拡張については、今後の記事で詳しく説明します。

最近の研究によると、強力なチェーン品質と検閲耐性を実現するには、通常のBFTプロトコルの投票ラウンドに加えて、さらに2つのラウンドを追加する必要があることが示されています（上記のプロトコルの概略図を参照）。この結果については、今後の記事で詳しく解説する予定です。

強力なチェーン品質（SCQ）は、連合が管理するブロック空間の割合を決定するものの、ブロック内のトランザクションの順序を完全に規定するものではありません。SCQは次のように理解できます。各ステーキングノードにはスペースが割り当てられますが、そのスペース内でのトランザクションの順序については保証されません。

これは、取引順序付けメカニズムに関する豊富な研究機会を切り開くものである。優れた順序付けメカニズムは、ブロックチェーンエコシステムにおける公平性と効率性をさらに向上させることが期待される。有望な方向性の一つは、取引手数料に基づいて取引の優先順位を決定することである。

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