Vitalik：Ethereum POSで他に何を改善できるのでしょうか？

オリジナルタイトル：>イーサリアムプロトコルの可能性のある先物、パート1：マージ

著者：Ethereumの創設者であるVitalik、コンパイル：Deng Tong、Bitchain Vision

当初、「The Merge」とは、発売以来のイーサリアム協定の最も重要な事件を指します。現在、イーサリアムはほぼ2年間安定して動作しており、このPOSは安定性、パフォーマンス、集中リスクの回避の点で非常にうまく機能しています。ただし、POSにはまだ改善すべき重要な領域がいくつかあります。

私が2023年に描いたロードマップは、それをいくつかの部分に分割します。安定性、パフォーマンス、小さな検証のアクセシビリティなどの技術的特性を改善する一元化されたリスクに対処するための経済的変化。前者は「マージ」の一部になり、後者は「スクーリット」の一部になりました。

この記事では、「マージ」セクションに焦点を当てます。改善できる株式証明書（POS）の技術設計と、これらの改善を達成する方法は何ですか？

これは、POSが実行できることの詳細なリストではありません。これは、積極的に検討しているアイデアのリストです。

シングルスロット最終性（SSF）と誓約民主化（SSF）

どんな問題を解決していますか？

現在、Ethereumは最終的にブロックを決定するために2〜3時代（約15分）を必要とし、32 ETHが誓約者になるために必要です。

これはもともと、以下の3つの目標のバランスをとった妥協点でした。

誓約に参加する検証の数を最大化する（これは、最低誓約に必要な最小数量を意味する）
最終時間を最小限に抑えます
ノードを実行する費用を最小限に抑えるため

これらの3つの目標は互いに矛盾しています。「経済的最終的な確実性」（つまり、攻撃者は最終決定されたブロックを回復するために多数のETHを破壊する必要があります）メッセージに署名する必要があります。したがって、多くの検証がある場合は、すべての署名を処理するのに長い時間がかかるか、すべての署名を同時に処理するために非常に強力なノードが必要です。

これはすべて、イーサリアムの重要な目標に依存していることに注意してください。攻撃を成功させることで、攻撃者に高コストを引き起こすことを保証します。これは、「経済的最終的な定義」という言葉の意味です。この目標がない場合は、委員会（Algrandなど）のランダムな選択により、この問題を解決するために各スロットを最終的に決定できます。しかし、この方法の問題は、攻撃者が検証の51％を制御する場合、非常に低コストで攻撃できることです（最終決定ブロックを取り消す、最終決定のレビューまたは遅延）：委員会は、スラッシュまたは少数のソフトフォークを通じて、攻撃に参加するためにテストすることができます。これは、攻撃者がチェーンを繰り返し攻撃できることを意味します。したがって、経済的な最終的な確実性が必要な場合、単純な委員会ベースの方法は一見できません。

理想的には、経済的な最終的な確実性を維持し、同時に2つの分野で現状を改善したいと考えています。

1. 15分ではなく、スロット内のブロックを完成させます（理想的には、現在の12秒の長さを維持または削減するかさえ）

2。1 ETH（元々32 ETH）を誓約するために検証を許可しました

最初の目標の合理性は、2つの目標からのものです。

まず、すべてのイーサリアムユーザーが最終決定メカニズムを通じて達成されたより高いレベルのセキュリティ保証から利益を得ることができることを保証します。現在、ほとんどのユーザーは、15分間待つことを嫌がっているため、この保証を楽しむことができません。第二に、ユーザーとアプリケーションがチェーンロールバックの可能性を心配する必要がない場合（比較的まれな非活性化漏れ – 不活性リークがない限り）、それはその周りの合意とインフラストラクチャを簡素化します。

2番目の目標は、ソロ誓約をサポートしたいという欲求のためです。繰り返しの世論調査は、何度も何度も何度も示しています。より多くの人々のソロの誓約を防ぐ主な要因は、32 ETHの最小制限であることを示しています。最小制限を1 ETHに削減すると、この問題が解決し、他の問題がソロの誓約を制限する主な要因になります。

課題があります。より速い確実性とより民主的な誓約は、最小化された費用の目標と対立します。実際、この事実は、最初に単一のスロットを採用しなかった理由のすべてです。しかし、最近の研究では、この問題を解決するためのいくつかの可能な方法を提案しています。

SSFとは何ですか？それはどのように機能しますか？

シングルスロットの最終決定には、スロット内のブロックを完成させるコンセンサスアルゴリズムの使用が含まれます。これはそれ自体が難しい目標ではありません。多くのアルゴリズム（テンデルミントコンセンサスなど）が最良の属性でこれを達成しました。Ethereumに固有の理想的な属性の1つは、「アクティビティリークの非活動漏れ」です。幸いなことに、この願いは解決されました。テンデリントのコンセンサスを変更して、非アクティブリークに適応するという提案がすでにあります。

主要なシングルスロット最終定義提案

問題の最も困難な部分は、単一のスロットの最終確実性をどのようにするかを、検証の数が非常に高い場合に役割を果たし、高エンドのノードオペレーターのオーバーヘッドにつながることはありません。このため、いくつかの主要なソリューションがあります。

オプション1：より良い署名集約プロトコルを実現するためのバトルストライブ。これにより、ZK-SNARKSを使用する場合があります。これにより、実際に各スロットの数百万の検証から署名を処理できます。

ホーン、より良い集約契約のために提案されたデザインの1つ。

オプション2：Orbit Committee-ランダムに選択された媒体委員会がチェーンの完了を担当できるが、攻撃コストのコスト特性を求める方法を維持できる新しいメカニズム。
軌道SSFについて考える1つの方法は、この時点で、X = 0（経済の最終的な確実性であるアルゴランドスタイル委員会）から、妥協オプションスペースを開いたことです。非常に安全を確保しますが、同時に、各スロットに参加するための中型の検証のみを備えた各スロットの効率的な利点を取得しました。

Orbitは、堆積物スケールでの不均一性の事前存在を使用して、可能な限り多くの経済的最終定義を取得し、ソロ検証の対応する役割を引き続き提供します。さらに、Orbitはゆっくりとした手数料を使用して、隣接する法的番号の間の高度な重複を使用して、その経済的最終確実性が委員会のローテーション境界にまだ適用できるようにします。

オプション3：2層の誓約1つのメカニズムは、誓約者が2つのカテゴリに分割され、1つのタイプの預金要件が高く、もう1つのタイプのデポジット要件が低くなります。預金要件が高いレベルのみが、経済的な最終的な確実性を提供することに直接参加します。さまざまな提案があります（たとえば、参照してください虹の誓約記事）預金要件が低いレベルの権利と責任を具体的に説明する。一般的なアイデアは次のとおりです。

より高いレベルの誓約に誓約を委託する権利
各ブロックを証明し、最終的に決定するために、下のレベルの誓約をランダムに抽出する
インクルージョンリストの権利を生成する権利

既存の研究とのつながりは何ですか？

単一のスロット（2022）の最終決定を実現する方法：>https://notes.ethereum.org/@vbuterin/single_slot_finality
Ethereumシングルスロットの最終決定プロトコル（2023）の特定の提案：https://eprint.iacr.org/2023/280
軌道SSF：>https://ethresear.ch/t/orbit-ssf-solo-staking-friendly-validator-set-management-ssf/19928 >
軌道スタイルのメカニズムのさらなる分析：
ホーン、署名集約契約（2022）：>>https://ethresear.ch/t/horn-collecting-signatures-faster-finality/142199
大規模なコンセンサス（2023）の署名合併：>https://ethresear.ch/t/signature-merging-for-大規模なconsonsus/17386？u = asn >
>Khovratovich提案された署名集約契約を待っています：>>https://hackmd.io/@7dpnyqjkqgeyc7wmlpxhtq/bykm3ggu0＃/
Starkベースの署名集約（2022）：https://hackmd.io/@vbuterin/stark_aggregation
レインボーの誓約：https://ethresear.ch/t/unbundling-staking-towards-rainbow-staking/18683

私は何をすべきですか？体重は何ですか？

選択できる4つの主要なパスがあります（混合パスを採用することもできます）。

1.現状を維持します

2。軌道SSF

3、ブルートフォースSSF

4。2層の誓約メカニズムを備えたSSF

1は、あなたが何もしていないし、それを維持することを意味しますが、これにより、Ethereumのセキュリティエクスペリエンスと誓約の集中属性が元々よりも悪いものになります。

2「ハイテック」を避け、契約を微妙に再編成することで問題を解決するために問題を解決します。「経済最終的な定義」の要件を緩和して、攻撃が高価であることが必要ですが、攻撃のコストは10倍低い場合があります。現在のもの（たとえば、攻撃費用は250億ドルではなく25億ドルです）。一般的に、イーサリアムの現在の経済的最終定義は、その主なセキュリティリスクが他の場所にあることをはるかに上回っていると考えられているため、これは許容可能な犠牲であると言えます。

主な作業は、軌道メカニズムが安全であり、私たちが望む属性を持っているかどうかを確認し、それを完全に正式に形成して実装することです。さらに、EIP-7251（最大有効バランスの増加）により、自発的な検証が合併します。これにより、チェーン検証がすぐに縮小され、軌道によって発売された効果的な初期段階として機能します。

3独創的な再考を避けますが、ハイテックで問題を強制的に解決します。これを行うには、多数の署名（100万を超える）を収集するには、短期間（5〜10秒）かかります。

4独創的な再考と高いテックを避けますが、それはまだリスクを集中している2層の誓約システムを作成します。リスクは、より低い誓約層によって得られた特定の権利に大きく依存します。例えば：

低レベルの誓約が上級誓約に証明する権利を委託する必要がある場合、委任が集中化される可能性があり、最終的には2つの非常に集中した誓約レベルを取得します。
各ブロックを承認するためにランダムサンプルが必要な場合、攻撃者は最終的な確実性を防ぐために少量のETHを費やす必要があります。
低レベルの誓約者のみがリストを作成できる場合、プルーフレイヤーはこの時点で維持する場合があります。

次のような複数の戦略を組み合わせることができます。

1 + 2：軌道を追加しますが、シングルスロットの最終性を実行しないでください

1 + 3：強力なテクノロジーを使用して、シングルスロットを最終化する必要なく、最小堆積量を減らします。必要な集約量は状況（3）の64倍少ないため、問題が容易になります。

2 + 3：保守的なパラメーターを使用して、軌道SSF（たとえば、8Kまたは32Kではなく128K検証委員会）を実行し、ブルートフォーステクノロジーを使用して非常に効率的にします。

1 + 4：レインボーの誓約を追加しますが、最終的な確認を1回作成しないでください

SSFはロードマップの他の部分とどのように相互作用しますか？

他の利点に加えて、スロットの最終決定により、特定のタイプのMEVの複数のMEV攻撃のリスクも軽減されます。さらに、シングルスロットの最終決定の世界では、プルーフプロポザル分離設計およびその他の内部ブロック生産チャネルをさまざまな方法で設計する必要があります。

ブルートフォース戦略の弱点は、スロット時間を短縮することをより困難にすることです。