定量分析：イーサリアムのマージ後、分散化と検閲耐性はどのようになったのか？

原文タイトル：《Consensus at the Threshold》

著者：Takens Theorem

編纂：aididiaojp.eth，Foresight News

コンセンサスは暗号通貨の基盤ですが、同時に疑問を引き起こすこともあります。合併後のイーサリアムも例外ではありません：一部の人々は、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）バリデーターが過度に集中し、検閲耐性を失うことを懸念しています。

これは新しい議論ではありません。合併前から、イーサリアムの合併後にバリデーターの集中度や検閲制度に変化が生じることを懸念する声がありました。もちろん、この問題はイーサリアム特有のものではなく、例えば、60%のビットコインのハッシュレートがかつて中国に集中していたことがありますが、ビットコインのマイニングの分布は2年足らずで根本的に変化し、現在はアメリカが主導しています（この記事執筆時点で35%以上）。

2020-2021年ビットコインネットワークの近似ハッシュレート変化

これらの議論には合理的な懸念があります。暗号通貨の目標は、中立で検閲耐性があり、分散化されたシステムを作成することですが、攻撃に対抗できる十分な参加者が必要です。しかし、楽観的に見える状況でも、ネットワークには理論的なリスクが存在し、未知の攻撃ベクトルがあり、集中化が進むことでそのような攻撃が発生する可能性が高まります。

次に、合併前後のマイナーとバリデーターの集中度について簡単な定量分析を行います。

合併前後

合併前後の数千のブロックを例にとり、各関連ブロック提案者アドレス（マイナーとバリデーター）のブロック集中度を確認できます。合併前には、報酬に関連するマイニングアドレスは十数個しかなく、Ethermineなどが含まれていました。合併後には、数千のアドレスがバリデーターに関連しています。急激な変化の閾値を越えた後、唯一の報酬を受け取るバリデーターアドレスの数の違いは非常に大きくなります。

データソース：Etherscan

これはPoSの非常に有望な特性です。バリデーションノードの参加には32 ETHのステーキング要件がありますが、少なくとも数千の参加エンティティがその要件を満たしています。

合併後も報酬受取者の集中度は依然として高いです。私たちはジニ係数分析（個人の収入分配を測る指標）を通じて、1000ブロックごとの報酬の集中度を反映しようとしました。ジニ係数は0（完全に共有されたブロック）から1（1つのバリデーターにのみ属する）までの範囲です。また、アドレスに関連する上位3つのブロックがどれだけの割合を占めているかも計算できます。下の図の2本の線は、この分析の時間的変化を示しています：

データソース：Etherscan

ジニ係数は完璧な測定基準ではありませんが、一定の参考価値があります。バリデーターは増加していますが、ある割合でより集中化しています。上位3名の制御割合は似ているように見えますが、この図の左側と右側の間には統計的に有意な差があり、合併後の集中度は約2%増加しました（p < 0.005）。分散化の傾向があるにもかかわらず、これらの2つの指標の下でかなりの集中度が示されています。

この集中化は避けられないかもしれません。上位5つのバリデーションプールは、イーサリアムのステーキング量の約80%を占めています。また、PoSは高い流動性を持っています。バリデーターはどこでも自分のブロックを構築でき、他のブロックから構築されたサービスに即座に切り替えることができます。これはPoSの変化の一つの兆候です：ブロック提案者と構築者の間のさらなる切り離しです。

ブロック構築サービスの集中化がネットワークの運営に過度に影響を与えないようにするにはどうすればよいでしょうか？Jon CharbonneauはDelphi分析レポートでこの切り離しとプロトコル内での最適化方法について詳細に分析しています。Vitalik Buterinが最近の投稿で要約した方法の一つは、ブロック構築者への制約を最適化し、ブロック提案者の負担を軽減する間でバランスを取ることです。

Vitalikはこのバランスを実現するためのいくつかの設計を考慮しました。例えば「包含リスト」

検閲制度

合併後に発生したいくつかの事象は、集中度に対する懸念をさらに高めています。例えば、アメリカの制裁の影響を受けて、一部のブロック構築者はTornadoでの取引を避けており、これによりプライバシー保護の取引が30%から40%減少しました。ここでの論争は、ユーザーがOFAC制裁のアドレスやプロトコルの使用を避ける必要があるかどうかです。アメリカ政府が具体的な提案をしていないため、地方の管轄に従うことは合理的ですが、この状況の曖昧さは一部の論争を引き起こしています。

Etherscanのデータは、最近生成されたブロックの割合と提案されたTornadoルーター（0xd90e2f9）取引の割合に基づいてバリデーターを細分化しています。最左側には、最大のブロック生成者であるFlashbotsが表示されており、Tornado取引を0%検証しています。他の人々もFlashbotのリレーを使用する可能性があります。

データソース：Etherscan

Charbonneauはこの問題の重要性を強調し、「イーサリアムはより高い手数料で生き残ることができるが、検閲では生き残れない」と率直に述べています。ネットワークがこの問題を解決するための既存のツールの一つはスラッシングです。バリデーターはこのような行為によって他の人を罰する可能性があります。現在、ネットワーク上で時折スラッシングが発生し、Eric Wallや他の人々が提供する一部の解決策によって行われています。

注：スラッシングは悪意のあるバリデーターの行動を防ぎ、ネットワーク参加者にブロックチェーンへの参加を促すことを目的としています。

結論：分散化

上述のように、PoSは合併前のGPUとプルーフ・オブ・ワークにはないかなりの流動性をコンセンサスに導入しました。しかし、流動性は両刃の剣でもあります：もしあなたが迅速に分散化に移行できるなら、反対の方向にも迅速に移行できるのです。

これらの高度に「移動可能な」バリデータネットワークには、潜在的な分散化と実現された分散化の2種類があります。すべてのネットワークはこの特性を持っていますが、PoSはこのグラデーションでより高い変化率を持つ可能性があり、極端な間で迅速に移動する可能性があります。言い換えれば、バリデーターは物理的に、またブロック構築サービスを横断して自分の操作を簡単に移動できます。物理的なバリデーターと対応するノードのネットワークは変わらないかもしれませんが、ネットワークの配線は理論的に非常に迅速に集中化する可能性があります：独立したブロック構築から集中した構築者への依存へ。

イーサリアムには現在、数十万のユニークなバリデーターアドレスがあります。これは大量の重複するエンティティ（ウィッチ問題；ユーザーに関するいくつかの統計はEtherscanを参照）を意味しますが、それでもイーサリアムのPoSには非常に高い分散化の可能性があることを意味します。もしすべての預金者が自分のノードを運営すれば、数千の独立したエンティティがブロックを提案する可能性があります。

しかし、提案者と構築者の切り離しは、ブロック構築者という第二の集中の源をもたらします。構築者はノードオペレーターの利益率に影響を与え、構築者と提案者の間にはインセンティブが存在するため、非常に成功した構築者がネットワークの分散化を低下させる可能性があります。例えば、バリデーターは洗練された構築ツールに流れることができます。過去2週間の図からもわかるように、Flashbots（赤い帯）はブロック構築を主導し始めており、その主要な料金アドレスだけで30%以上を占めています。これは、イーサリアムの実現された分散化をある程度低下させています。

Etherscanツールを使用してデータと図を作成

Flashbotsは、すべてのリレーと構築活動を報告する透明なダッシュボードを共有しています。（彼らは最近、共有インフラストラクチャ、透明性の周りでの助成金の創出、そして最終的により分散化されたブロック構築に貢献する目標を発表しました。）この記事執筆時点で、彼らのサービスの総主導権は約40%であり、なぜそれがバリデーターにとって魅力的なリソースであるかがより明確になります：

データソース：Flashbots透明性ダッシュボード

Charbonneau、Buterin、そして多くの他の開発者が共有するこれらのアイデアがさらに実現されることを期待しています。それは、プロトコルがエネルギー効率と柔軟性を調整するだけでなく、合併後にイーサリアムの大規模な潜在的分散化を実現することにもつながります。