イーサリアム2.0のステーキング資金プールとステーキング派生商品メカニズム、特徴および潜在的影響の全面的な解読
イーサリアム2.0のステーキング者が直面する問題を深く探討し、ステーキング資金プールとステーキング派生商品がこれらの問題をどのように解決するかを推演しました。この記事はresearch.paradigm.xyzに掲載され、著者はGeorgios KonstantopoulosとHasuであり、彼らはそれぞれParadigmの研究パートナーと独立研究者です。編纂者はPerry Wangです。
イーサリアムがプルーフ・オブ・ワーク（PoW）コンセンサス機構からプルーフ・オブ・ステーク（PoS）コンセンサス機構に移行することは、その誕生以来最も注目されるマイルストーンとなります。エネルギーコストの高いPoWブロックチェーンの拡張方法を放棄し、PoSはユーザーが自分のETHをステーキングし、ブロック生成ノード（バリデーターと呼ばれる）を運営することを可能にします。
イーサリアムがPoSを実現するための第一歩は、コンセンサスを達成できる独立したネットワーク、すなわちビーコーチェーンを立ち上げることです。このシステムに安全性を提供する見返りとして、ステーキングを行う者は新たに発行されるETHトークンを受け取ります。将来的には、ビーコーチェーンと現在のイーサリアムが統合され、ステーキングを行う者も現在PoWマイナーが得ている取引手数料やマイナー抽出可能価値（MEV）を獲得できるようになります。
イーサリアムのPoSプロトコルは、ステーキングを行う者に対してCosmos、Tezos、Polkadotなどの他のPoSネットワークで実施されている特定の機能を提供していません。その背後にある理由は、分散化を促進するためです。しかし、私たちは市場が常に介入し、ステーキングの効率と利便性を向上させると考えています。したがって、重要なのは、解決策がステーキングを行う者に最大の私的利益を与えつつ、全体のイーサリアムに健康的なシステムの結果をもたらすことです。
この記事では、ETHステーキング者が現在直面している問題を探ります。その後、ステーキング資金プールとステーキング派生商品がどのようにしてステーキング者の問題を解決し、直感に反してネットワークの有効な安全性を強化するかを示します。
ETHステーキングメカニズムはどのように機能するのか？
イーサリアムで独立してステーキングを行うには、ユーザーはETH2デポジット契約に32ETHを預け入れ、2つの重要なパラメータを指定する必要があります。
バリデーター公開鍵：ETHを預け入れる前に、ユーザーは自分のバリデーター用に鍵ペアを生成します。秘密鍵はブロックに署名するために使用され、公開鍵はその唯一の識別コードとして機能します。
預け入れた32ETHの引き出し証明書：引き出しが開始されると、元本（32ETH）とステーキング報酬はそのアドレスからのみ引き出すことができます。
重要なのは、公開鍵と引き出し証明書が同じエンティティによって管理される必要はないということです。
その後、ユーザーはETH2バリデーターノードを運営し、自分の番が来たときにブロックに署名するか、プロトコルに従わなかった場合には罰を受けます。
ETHステーキング者はどのような問題に直面するのか？
ステーキングプロトコルの効率と利便性は以下の属性に分解でき、それぞれがイーサリアムにおける具体的な実施方法を持っています：
ステーキングのハードル：これにより、参加するために必要な最低ステーキング量が決まります。最小で32ETHが必要で、人々は32ETHの倍数しかステーキングできません。
委任：ステーキング者は物理的なバリデーターノードの運営を外注できるのか、それとも自分で行う必要があるのか？もし委任ができない場合、ハードウェアや帯域幅の要件が一部の人々のステーキング参加を妨げる可能性があります。イーサリアムプロトコルには、他のバリデーターにステーキングを委任する方法がありません。
ロックアップ：ステーキング資金を引き出すまでにどれくらいの時間がかかるのか？長いロックアップはプロトコルの安全性を高めることが多いですが、柔軟性が低く、機会コストが高いため、ステーキング者にとっての魅力は小さくなります。現在、ステーキング者はビーコーチェーンからETHを引き出すことができません。引き出し機能が有効になった後、ロックアップの解除には27時間が必要です。
リターン：ステーキング者の時間的利益はどうなるのか？リターン率が高いほど、ステーキングを行いたい人が増え、その安全性が高まります。ビーコーチェーン上のステーキング者は現在、インフレ報酬を得ることができます。統合後、彼らは取引手数料やMEVを得ることもできます。インフレ報酬は現在どれだけのETHがステーキングされているかに依存します。ステーキングされるETHが多いほど、各バリデーターのインフレ報酬は少なくなり、その逆もまた然りです。現在、約400万ETHがステーキングされており、現在の年利回りは約7.8%です。
これらの属性は、ステーキング者を引き付ける上で大きな障害となります。すべての他の条件が同じであれば、ステーキング者は任意の量のETHをステーキングでき、インフラの運営を他者に委任し、即座にステーキングしたETHを引き出したいと考えています。可能であれば、彼らは自分がステーキングしたETHを他のアプリケーションに使用したいとも考えています。これは、分散型金融の標準的な手続きとなっています。
以下では、私たちが議論する内容は：
ステーキング資金プールがどのように委任とステーキングの最低ハードルを解決するか；および
これらのステーキング資金プールが発行するステーキング派生商品がどのように長期間のロックアップ問題を解決し、ステーキング者がそのステーキングETHの流動性を解放できるようにするか。
ステーキング資金プールの運営メカニズム
表面的には、ステーキング資金プールの働きはPoWのマイニングプールに似ていますが、PoSの特性により、顧客により多くの利点を提供できます：
ETH資金を集約することで、ステーキング者は32ETHの最低要件を回避できます。これにより、資金量が少ないステーキング者もPoSに参加できるようになります。
資金プールは各ユーザーが自分でバリデーターノードを運営するのではなく、資金プールがステーキングの実際の運営問題を処理します。一部の資金プールは、顧客に対して大幅なスラッシュのようなプロトコルの罰を受けないことを保証する場合もあります。
銀行の運営手法に似て、資金プールは流動性ETHの準備金を保持し、即時引き出しの需要に応じます。すべての顧客が同時に引き出しを希望するわけではないと仮定すれば、4ヶ月の引き出し期間を待つ必要がなくなるかもしれません。
最後に、資金プールはステーキング者のETH資産の権利を代表し、他のアプリケーションで使用できるトークンを提供できます。これは非常に重要であり、以下でこの内容について専用の章を設けて詳しく説明します。
ステーキング資金プールは中央集権型でも分散型でもあり、それぞれに利点と欠点があります。
中央集権型ステーキング資金プールの運営メカニズム
大規模な取引所は簡単にステーキング資金プール機能を実装できます。実際、多くの取引所はすでにサポート（またはサポート予定）のビーコーチェーンのステーキングを行っています。
取引所は次のことを行う必要があります：
ユーザーがステーキングを選択し、ステーキング報酬を得ることを許可します。
顧客のETHを使用してバリデーターノードを運営します。
取引所がステーキングを行うため、ユーザーはインフラを運営する必要がありません。取引所にとって、即時流動性を提供することも非常に簡単です。なぜなら、彼らはすでに大量の流動性ETHの準備金を持っているからです。顧客と流動性を獲得することが取引所のビジネスにとって重要であるため、取引所はユーザーにこのサービスを追加料金なしで提供できます。
分散型ステーキング資金プールの運営メカニズム
個別のステーキングと資金プールを通じたステーキングの違い、そして中央集権型ステーキング資金プールの運営メカニズムが明確になったところで、次にLidoを例にとって分散型ステーキング資金プールの構造を探ります。
ユーザーの視点から見ると非常にシンプルです：彼らはETHをイーサリアムのスマートコントラクトに預け入れ、stETHを受け取ります。stETHトークンの残高は、契約から生じるステーキング報酬の配分を反映するように時間とともに調整されます。つまり、1 stETHは常にステーキングされた1ETHを表します。
Lidoの視点から見ると、イーサリアムのスマートコントラクト上に32ETHが集まるたびに、DAOはガバナンスによって管理されるレジストリから新しいバリデーターを選択します。その後、デポジット契約を呼び出し、32ETHをそのバリデーターの公開鍵に割り当て、LidoDAOの引き出し証明書を使用します。
ここで回答すべき2つの質問があります：
引き出し証明書はどのように管理されるのか？引き出し証明書はETH2 BLS鍵であり、分散型鍵生成儀式を使用して6-of-11マルチシグに分割されます。これは最適な選択ではありませんが、ビーコーチェーンからの引き出し機能が開始されるまでリスクはありません。ステーキング者が引き出しできるときには、Lidoは引き出し証明書としてマルチシグではなくETH1スマートコントラクトに移行しているでしょう。その後、スマートコントラクトが資金を管理する機能を持たない場合、1 stETHを1 ETHに信頼なしで交換することができます。
誰がバリデーターで、彼らはどのようにレジストリに入るのか？バリデーターは、ガバナンス機関によって承認された専門のステーキング企業であり、p2p.org、Chorus One、stakefishなどがあります。各バリデーターには最大ステーキング額があり、これもガバナンス機関の投票によって決定されます。
stETHトークンの解包
私たちはstETHがステーキングされたETHおよびスマートコントラクト内で生成された任意の報酬に対する権利請求の証明であることを確認しました。これはステーキング派生商品とも呼ばれます。
ステーキング派生商品は、イーサリアムエコシステム全体に重大な影響を与え、イーサリアムのステーキング者、一般的なETH保有者、資金プール間の競争、さらにはイーサリアム自体に影響を与えます。
ステーキング者：派生商品の主な利点は、再ステーキングが可能であり、他のアプリケーションでも同じ元本を使用してステーキングできることです。これは、Uniswapの流動性提供者LPトークンがDeFiで広く担保として使用されるのと同様です。これにより、ステーキングの機会コストが大幅に低下します。
未ステーキングETHのETH保有者：もしstETHが借入ETHの担保として使用できるなら、ETHを借り入れてレバレッジステーキングを行う需要を解放できます。これにより、ETHの供給貸出金利が上昇し、最終的にはすべてのETH保有者に利益をもたらします。
資金プール間の競争：stETHの存在は、その資金プールに強力なネットワーク効果をもたらします。このネットワーク効果は、市場のリーディング資金プールでETHをステーキングするための強い経済的インセンティブを生み出し、関連する流動性の堀とネットワーク効果により、ETHステーキング派生商品はべき乗則またはウィナー・テイク・オールの分配原則に従う可能性があります。したがって、多くのユースケースにおいて、stETHはETHの代替となり、完全にETHを置き換える可能性すらあります。
イーサリアム：派生商品を担保にすることは、PoSの安全性を低下させるという一般的な見解があります。なぜなら、それらはブロック生成をステーキングおよびスラッシュ罰から切り離すからです。これは委任代理問題とも呼ばれ、以下のような状況を引き起こす可能性があります：ブロック生成者がステーキングを行っていないため、プロトコルに従うインセンティブがないかもしれません。
しかし、この議論はリターンを考慮する必要があります：もしステーキング派生商品がステーキングコストを低下させるなら、より多く（あるいはすべて）のETHがステーキングに投入される可能性があります。これは良性循環の完璧な例です：流動性stETHが増えるほど、ステーキングの機会コストが低下し、より多くのETHがステーキングに投入され、これがさらにstETHの流動性を強化し、という具合です。
派生商品をステーキングしない場合、15%から30%のETHがステーキングされると予想されます。しかし、ステーキング派生商品を使用することで、この数字は80-100%に達する可能性があります。なぜなら、ステーキング投資には追加コストがないからです。
なぜこれがより高い経済的安全性をもたらすのかを説明するために、以下の攻撃シナリオを考慮してください：
もしすべてのETHの20%がステーキングされている場合、攻撃者はすべてのETHの66%を取得する必要があります（イーサリアムブロックチェーンの重要な閾値を破壊するために）。彼らは公開市場からすべてのETHの40%を購入しなければなりません。
もし60%のETHがステーキングされているが、stETHが流動的であれば、攻撃者はすべてのstETHの66%、つまり40%のETHを購入しなければなりません。注意すべきは、これには他のステップが必要で、攻撃者はまずstETHを引き出して誠実なバリデーターを排除し、その後自分のETHを再ステーキングしなければならないということです。
もしETHのステーキング比率が60%を超えると、攻撃者が購入しなければならないETHの割合は40%を超え、ステーキング比率が上がるにつれて増加し続けます。
もし100%のETHがステーキングされている場合、攻撃者は同じ攻撃閾値に達するためにすべてのstETHの66%を取得する必要があります。
したがって、私たちは結論を導き出すことができます。もしステーキング派生商品がステーキングされたETHの量を60%以上に増加させることができれば、イーサリアムの経済的安全性は大幅に向上し、逆に低下することはありません。
ステーキング市場での勝者は誰か？
分散型は通常、無形の利益と見なされ、より高いコストを必要とするため、ユーザーは通常そのためにコストを支払うことを望みません（例えば、バイナンススマートチェーンとイーサリアムの議論を参照）。この考え方は分散型ステーキング資金プールには当てはまりません。なぜなら、中央集権型ステーキング資金プールと比較して、3つの重要な利点があるからです。
分散型ステーキング資金プールはより強力な社会的スケーラビリティを持っています：PoSの安全性にとって重要な指標は、単一のエンティティがどれだけのステーキングを制御しているかです。取引所にとって、この数字は15%から30%の範囲に制限される可能性があります。さらに、イーサリアムエコシステム内の権力集中は社会的な懸念を引き起こす可能性があります。DAO内の各バリデーターが非常に大きなエンティティでない限り、引き出し証明書が変更できない/投票できない限り、分散型ステーキング資金プールはネットワークの任意の割合を制御できます。私たちは、分散型ステーキング資金プールがすべてのガバナンス機能を失うことがどれほど重要であるかを強調する必要があります。手数料、引き出しアドレス、またはバリデーターのレジストリを人為的に変更することはできません。
分散型ステーキング資金プールのステーキング派生商品は信頼不要です：Coinbaseやバイナンスのような大規模取引所は、管理されたトークンしか発行できず、その採用は制限される必要があります。なぜなら、他の条件が同じであれば、ユーザーは絶対に信頼不要のトークンを好むからです。これにより、中央集権型ステーキング資金プールはステーキング派生商品のネットワーク効果を逃すことになります。中央集権型トークンWBTCがトークン化されたBTC市場で勝利することができると指摘する人もいるかもしれません。しかし、私たちは、これは単にイーサリアム上のBTCが信頼不要かつ資本効率のある方法でトークン化できないからであり、ステーキングされたETHではそれが可能であると考えています。
分散型ステーキング資金プールはMEVの抽出に対する制限が少ない：機関ステーキング資金プール（取引所など）は、社会的および評判的な制約を受ける可能性があり、特定の形式のMEVを抽出することを妨げられます。これらの制約を受けない小規模なステーキングエンティティや分散型ステーキング資金プールは、ステーキング者により高いリターンを提供する機会を得ることができます。前述の分散型ステーキングプールの分散型コストプレミアムを分散型コストディスカウントに変える可能性があります。これらの利益は非常に大きく、共同ステーキング資金プールのリーダーは分散型/非管理型のステーキング資金プールになる可能性が高いです。もし上記の資金が十分にガバナンスを最小化できれば、イーサリアムブロックチェーンにシステムリスクをもたらすことなく、全体の市場を獲得する可能性があります。
まとめ
ステーキング資金プールとそのステーキング派生商品の存在は、MEVの抽出と同様の市場現実性を持ち、ある程度避けられないものです。これらを作成し使用することに私的利益が存在する限り、それらは存在し、繁栄します。しかし、正しい解決策が最終的に勝利し、十分に採用されれば、それはイーサリアムにもシステム的な利益をもたらすことができます。
stETHの巨大なネットワーク効果と、分散型資金プールが非管理型であり、MEVからより多くの収入を得る可能性があることを考慮すると、全市場を獲得する分散型資金プールが存在する可能性が高いと私たちは考えています。
したがって、私たちは、良好なシステム的結果を確保するために、中央集権型ステーキング資金プールではなく、規制のない強力なバージョンのstETHが市場を獲得することを確保することに集中すべきです。
謝辞：Arjun Balaji、Vasiliy Shapovalov、Konstantin Lomashukに貴重な意見と本文のレビューを感謝します。
