決定的スマートコントラクトと非決定的スマートコントラクトの違いは何ですか?

ブロックチェーンシステムにおける決定論的スマートコントラクト

1. 決定論的スマート コントラクトは、実行するノードや実行時間に関係なく、同じ入力が与えられた場合に常に同じ出力を生成します。この一貫性は、分散型ネットワーク全体で合意を維持するために非常に重要です。

2. 決定論的コントラクト内のすべての操作は予測可能であり、外部のランダム性が安全に調達されオンチェーンで検証可能でない限り、外部のランダム性の影響を受けないようにする必要があります。これには、算術演算、ブロックチェーン状態からのデータ取得、および条件付きロジックが含まれます。

3. コントラクトの実行後はすべてのノードが同一の結論に達する必要があるため、ローカル タイムスタンプ、乱数生成器、ネットワーク呼び出しに依存するなどの非決定的な動作はコンセンサスを破り、チェーン フォークにつながる可能性があります。

4.イーサリアム仮想マシン (EVM) は、予測不可能なシステム リソースへのアクセスを制限し、オペコードが実装全体で均一に動作するようにすることで、決定論を強制します。

5. 決定論的コントラクトを作成する開発者は、一貫性があり、タイムスタンプが付与され、改ざん防止された入力を提供する信頼できるオラクルを介さない限り、オフチェーンのデータ依存関係を回避する必要があります。

非決定的要素とそのリスク

1. 非決定性のスマート コントラクトは、同じ入力でも実行時に異なる結果を生み出す可能性があります。これは、多くの場合、現在時刻、ランダム シード、または変更可能なオフチェーン データ ソースなどの変動する外部条件に依存するためです。

2. コントラクトが暗号検証を行わずに安全でない API からデータをフェッチすると、異なるノードが異なる時点で異なる値を受け取る可能性があり、状態が分岐する可能性があります。

3. block.timestamp を不用意に使用すると、微妙な非決定性が生じる可能性があります。これはブロックヘッダーの一部であり、コンセンサスによって合意されていますが、マイナーによる操作により、時間依存のロジックに不確実性が生じます。

4.オフチェーンまたはガス使用量などの内部変数を介して生成されるランダム性は本質的に安全ではなく、宝くじの当選者やNFTの鋳造注文などの重要な決定に使用される場合、悪用可能な脆弱性につながります。

5. 一部のブロックチェーン環境では、特定のユースケースに対して確率的な結果が可能ですが、これらは通常、ネットワーク全体の整合性を維持するために、コミット公開スキームまたは検証可能な遅延関数 (VDF) を使用して決定論的なコアの上に階層化されます。

実行の一貫性を確保するデザインパターン

1. 決定論を維持するための効果的な方法の 1 つは、Chainlink のようなオラクル ネットワークを使用することです。これは、データをオフチェーンで集約し、署名され検証された結果をオンチェーンにポストして、すべてのノードが同じ値を読み取るようにします。

2. コミット公開メカニズムにより、参加者は最初に暗号化された選択肢を送信し、後で公開することができるため、実行時の予測不可能性を導入することなく、フロントランニングを防止し、公平性を確保できます。

3. ステート チャネルとレイヤー 2 ソリューションは、多くの場合ロジックをオフチェーンで実行しますが、最終的な結果は決定論的なベースレイヤーで決定され、セキュリティを維持しながら効率を向上させます。

4.正式な検証ツールは、コントラクトのバイトコードを分析して、展開前に決定性、再入性の欠如、正しい状態遷移などの特性を証明します。

5. コントラクトが即座に不可逆的な変更を加えるのではなくイベントを発行するイベント駆動型アーキテクチャは、アクションを副作用から切り離すのに役立ち、一貫性のない動作の表面を減らします。

よくある質問

スマート コントラクト機能が非決定的になるのはなぜですか?すべての検証ノード間でグローバルに一貫していない入力または環境変数に依存する場合、関数は非決定的になります。例には、揮発性オフチェーン API、初期化されていないメモリ、ブロックチェーン状態に固定されていないエントロピー ソースなどが含まれます。

ブロック ハッシュはスマート コントラクトのランダム性のために安全に使用できますか?ブロック ハッシュは、将来のブロックに対してのみエントロピーのソースとして機能します。現在のブロックのハッシュを使用しようとすると、マイナーがブロックの内容を制御するため、予測可能性が生じます。それでも、提供するエントロピーは限られており、リスクの低い環境では操作に対して脆弱です。

オラクルは決定論にどのように貢献しますか?オラクルは、ブロックチェーンと外部システムの間のブリッジとして機能し、暗号的に保護され、オンチェーンに均一に記録される方法でデータを配信します。外部情報がシステムに入る方法を標準化することで、契約履行時の不一致を防ぎます。

ブロックチェーンのコンセンサスにはなぜ決定論が不可欠なのでしょうか?コンセンサスでは、すべてのノードがトランザクションを個別に検証し、まったく同じ更新された状態に到達する必要があります。契約の実行が分岐することが許可されると、台帳の有効性に関してノード間で意見が一致せず、トラストレスな調整が崩れ、ネットワークが分断される可能性があります。