イーサリアムのコンセンサス層とは何ですか?

定義とコア機能

1. イーサリアムのコンセンサス層とは、ブロックチェーンの状態に関して分散ノード間で合意を達成する役割を担うメカニズムを指します。

2. 2022 年 9 月の Merge アップグレード後に、エネルギーを大量に消費するプルーフ・オブ・ワーク システムが置き換えられました。

3. この層は実行層から独立して動作し、トランザクション処理とブロック検証が分離されたモジュラー アーキテクチャを可能にします。

4. バリデーターは参加するために ETH をステークし、各バリデーターはノードをアクティブ化するために 32 ETH をデポジットする必要があります。

5. Casper FFG および LMD-GHOST によってファイナリティが達成され、2 エポック後のブロックの不可逆的な確認が保証されます。

バリデーターの責任とインセンティブ

1. バリデーターは、12 秒ごとに発生する、スロットと呼ばれる割り当てられたタイムスロット中に新しいブロックを提案します。

2. 彼らは、チェーンの先頭の見解を反映するメッセージに署名することによって、ブロックの正当性を証明します。

3. 認証は委員会に集約され、暗号化の説明責任を維持しながらネットワークのオーバーヘッドを削減します。

4. 報酬は、適時性、正確性、およびエポック全体の参加率に基づいて比例的に分配されます。

5. スラッシュ ペナルティは、二重署名や周囲の攻撃などの悪意のある行為に適用され、オンチェーン ロジックを通じて適用されます。

ビーコンチェーンのアーキテクチャ

1. ビーコン チェーンはコンセンサス層の中央コーディネーターとして機能し、バリデーターの登録とシャッフルを管理します。

2. アクティブなバリデーターのレジストリを維持し、擬似ランダム選択を使用してエポックごとに資格を更新します。

3. エポックは 32 スロット (6.4 分) 続き、委員会の割り当てと報酬計算のスケジュール単位として機能します。

4. クロスリンクはもともとシャード チェーンを固定することを目的としていましたが、ロールアップ中心のスケーリングに移行した後は廃止されました。

5. ビーコン チェーンは、フォーク選択データ、ジャスティフィケーションおよびファイナライゼーション レコード、およびバリデーター バランス スナップショットを保存します。

セキュリティモデルと攻撃ベクトル

1. 経済的安全性は、攻撃者がステークしている ETH の合計の 3 分の 1 未満を管理しているという前提に依存しています。

2. 長距離攻撃は弱い主観チェックポイントによって軽減され、クライアントは信頼できる最近の状態から同期する必要があります。

3. ネットワークレベルの検閲耐性は、分散型バリデータの配布と反相関ヒューリスティックに依存します。

4. MEV 抽出はコンセンサス レベルで引き続き可能ですが、提案者と構築者の分離により新しい信頼の前提が導入されます。

5. クライアントの実装が不十分であったり、ネットワーク遅延のスパイクが原因で証明書の集約が失敗した場合、サービス拒否のリスクが残ります。

よくある質問

Q: ブロックを提案するバリデーターはどのようにして選ばれるのですか? A: 擬似ランダム関数は、アクティブ セットからスロットごとに 1 つのバリデータを選択し、有効なバランスによって重み付けされ、エポックごとに再シャッフルされます。

Q: バリデーターが長期間オフラインになった場合はどうなりますか? A: ペナルティは時間の経過とともに直線的に発生し、排出しきい値の 16 ETH を下回るまでバリデーターの残高が減少します。

Q: 複数のバリデーターを同じマシン上でリスクなく実行できますか? A: 重複したバリデータを実行すると、スラッシュ条件に違反します。各バリデータは、一意の署名キーと調整された稼働時間を使用して動作する必要があります。

Q: コンセンサス層クライアントを実行するための最小ハードウェア要件はありますか? A: はい。少なくとも 16 GB の RAM、1 TB SSD ストレージ、および 5 Mbps 以上の持続的なアップロード帯域幅を備えた安定したインターネット接続が推奨されます。