ブロックチェーン/レベル VI · ビットコインの後/6.3 Ethereumとスマートコントラクト/レッスン 7
マージとプルーフ・オブ・ステーク
マイニングリグに代わったコンセンサス層
用意するものブロックエクスプローラーのインターフェース（例：Etherscan）イーサリアム・イエローペーパーまたはビーコンチェーン仕様書ETH発行率を追跡するスプレッドシート
問い
- セキュリティのコストとして、電気代に代わる経済的リスクとは何でしょうか？
- ネットワークは、履歴を失うことなく検証メカニズム全体をどのように切り替えられるのでしょうか？
- バリデーターが悪意を持って行動したと判断する権限を持つのは誰でしょうか？
探究
- プルーフ・オブ・ステーク（PoS）は、ブロック生成を計算能力から切り離します。暗号パズルを解く代わりに、参加者はネイティブ通貨を担保としてロックします。すべてのアクティブなバリデーターがブロックに対してアテステーションを行い、ブロックの提案者に選ばれる確率はそのステーク量に比例します。これにより、ネットワークセキュリティの主なコストはエネルギー消費から資本リスクへと移ります。不正なデータを検証しようとすれば、バリデーターは資金を失うおそれがあるのです。
- イーサリアムはこれを二層構造によって実現しました。イーサリアムの創設者たちは当初からプルーフ・オブ・ステークへの移行を計画していましたが、ビーコンチェーンが元の実行環境と並行して稼働する独立したプルーフ・オブ・ステークのコンセンサス層としてローンチしたのは、2020年12月1日になってからでした。2つの層は、統合されるまでの約2年間、それぞれ独立して稼働しました。
- 2022年9月15日、マージ（The Merge）が実行されました。このハードフォークは元の実行層とビーコンチェーンを結合し、プルーフ・オブ・ワークを完全に廃止しました。マイナーはブロック生成をやめ、バリデーターがその役割を引き継ぎました。イーサリアム財団は、イーサリアム自体のエネルギー消費量が約99.95％減少したと推計しており、それまでイーサリアムを守ってきたGPUマイニングは終わりを迎えました。
- 従来、各バリデーターには32ETHが必要でしたが、2025年のPectraアップグレード以降は、1つのバリデーターが最大2,048ETHまで保有できるようになりました。バリデーターは新しいブロックを提案し、他のバリデーターが提案したブロックにアテステーションを行います。矛盾するブロックに署名するなど、証明可能な不正行為を行ったバリデーターは「スラッシュ」されます。ステークの一部がバーンされ、流通から取り除かれるのです。このペナルティの仕組みにより、個々の経済的インセンティブがネットワークの健全性と一致するようになります。
- 2021年8月に有効化されたEIP-1559は、すべてのトランザクションコストの一部をバーンするベースフィーを導入しました。ステーク総額に応じて変動する発行量と組み合わさることで、ネットワークの活動が活発なときには正味でデフレになりえます。2023年4月のShapellaアップグレードにより、ステークされたETHと累積報酬の引き出しが可能になり、初期参加者のロックアップ期間が終わりました。
- 批判は、中央集権化と規制リスクに集中しています。ステーキングの影響力は保有資産に比例するため、大口保有者が有利になります。Lidoのようなサービスはステーク総額のかなりの割合を握っており、障害や影響力の集中点となる可能性があります。ハードウェアを別の用途に転用できるプルーフ・オブ・ワークとは異なり、ステークされた資本はプロトコルの内部にとどまります。2023年以降は引き出せるようになりましたが、エグジットキューを通る必要があり、大手ステーキングプロバイダーは法的な管轄権の影響を受けます。
重要な事実
- ビーコンチェーンは2020年12月1日にローンチしました。
- マージは2022年9月15日に実行されました。
- 従来、バリデーターには32ETHが必要でした（2025年以降は最大2,048ETH）。
- マージ後、エネルギー消費量は約99.95％減少しました。
- EIP-1559は、トランザクション手数料の一部をバーンします。
- Shapellaアップグレードにより、2023年4月にステークされたETHの引き出しが可能になりました。
演習 九・六・三・一
9集める過去10年間に登場した、異なるブロックチェーンのコンセンサスメカニズムまたはアップグレードを9つ挙げてください。それぞれの導入日と主要なセキュリティモデルも記載してください。
6まとめるバリデーターの参加方法に基づいて、9つを「パーミッションレス」「パーミッションド」「ステーク加重」「計算能力加重」「ハイブリッド」「その他」の6つに分類してください。
3絞り込む6つを、コンセンサス設計における分散性と効率性の間の3つの根本的なトレードオフに絞り込んでください。
1結晶化するプルーフ・オブ・ワークでは危険にさらされていなかったが、プルーフ・オブ・ステークではバリデーターにとって危険にさらされるものは何かについて、1文で書いてください。
事実確認
日付、数字、主張は、下記に記載された公表資料と照合して確認しました。