なぜ審査に関わると、POSはPOWよりもはるかに複雑になるのか？

原文标题：《OFAC 制裁とイーサリアム PoS：いくつかの技術的な微妙さ》

撰文：BitMEX Research

編訳：Block unicorn

要約： 本稿は、米国財務省外国資産管理局（OFAC）が最近、イーサリアム上のTornado Cash（トルネードキャッシュ）を承認する決定を下したことを背景に、イーサリアムのマージ後の検閲耐性の程度について議論します。本報告は、利益証明システムの技術的特徴と規範に焦点を当て、利害関係者が制裁に従うことを選択した場合、これらの特徴と規範が制裁とどのように相互作用するかを考察します。また、マージ後のMEVオークションシステムの変化と、それがネットワーク上の検閲耐性レベルにどのように影響するかにも注目します。

私たちの結論は、検閲に関しては、PoSはPoWよりもはるかに複雑であるということです。また、マージのためにアップグレードされたMEVオークションアーキテクチャは、実質的に状況を悪化させるが、将来的には解決される可能性があるということです。

2022年8月8日、米国財務省はトルネードキャッシュに制裁を課すことを発表しました。ここではその是非について議論するつもりはなく、むしろこの報告書は、イーサリアムがマージ後にプルーフ・オブ・ステーク（PoS）に切り替わる際の技術的な考慮事項に焦点を当てます。

まず注意すべきは、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）またはPoSシステムにおいて、これらの制裁に直面した際、マイナーや利害関係者の選択は単純な二元選択ではないということです。これは、OFACの取引を禁止するか無視するかの決定ではありません。もっと微妙な選択肢があり、主に3つの選択肢があります：

1. OFACのルールを無視する
2. 自分が生成するブロックにOFAC禁止の取引を含めない
3. OFAC禁止の取引を含むチェーンの上にブロックを生成しない

選択肢2は、選択肢3よりも保守的または穏健な選択と見なされます。多くの人々は、選択肢2も完全に合法であると考えています。結局のところ、ブロックの生成者は自分が好きな取引を自由に含めることができるべきです。もし彼らが特定の取引を排除したいのであれば、それも彼らの自由な選択です。一方、選択肢3はより極端な選択肢であり、多くの人々はこれをネットワークへの攻撃と見なしています。選択肢3に参加する人が少数のハッシュを持っている場合、検閲が失敗する可能性が高く、検閲者にとっては大きな資本損失をもたらすことになります。一方、検閲者が多数を占めて成功すれば、ネットワークは重大な危機に直面し、場合によっては失敗するかもしれません。

プルーフ・オブ・ステークの複雑性

イーサリアムのプルーフ・オブ・ステークシステムを考慮すると、状況はさらに微妙になります。これらの規制に直面して、私たちは少なくとも8つの選択肢を特定しました。実際にはさらに多くの選択肢がありますが、ここでは詳細には触れません。

1. 自分が生成するブロックに「OFAC禁止」の取引を含めない。
2. OFAC禁止取引を含むブロックを証明しない。
3. OFACルールに準拠したブロックを生成し、検証する。ただし、それがルールに準拠しないブロックと衝突する場合でも。
4. OFAC禁止取引を含むブロックの上にブロックを生成しない。
5. チェーン内にOFAC禁止取引を含むブロックを検証しない。
6. OFAC禁止取引ブロックのブロック検証を拒否する。
7. OFACが禁止する取引のブロックを生成するために、チェーン内のブロックの認証を含めない。
8. OFACのルールを無視する。

イーサリアムコミュニティの多くの人々は、このような検閲の見通しが主要な問題であると考えています。特に、大部分の株式が大規模な金融機関に集中しており、これらの機関はしばしばCoinbaseなどの米国の法的管轄下にあります。そのため、多くの人々は、こうした検閲に関与する検証者の利益を削除するために、特別な行動を取ることを主張しています。実際、これはPoSの主要な利点の一つと見なされています。検証者プールからの退出には長い時間がかかる可能性があり、大量の利害関係が関与する場合、少なくとも数ヶ月かかることがあります。

したがって、イーサリアムコミュニティは、悪質な利害関係者に対して罰則を科すためにプロトコルの変更を計画する時間があります。PoW制度の下では、悪質なマイナーに対して罰則を科すことははるかに困難であり、逆にコミュニティがプロトコルを変更したい場合、すべてのマイナーが罰せられる必要があるかもしれません。

選択肢1：自分が生成するブロックに「OFAC禁止」の取引を含めない

いずれにせよ、上記のように、利害関係者がどのような検閲を行うかは非常に微妙です。上記の選択肢1はかなり穏健です。私たちの見解では、大きな賭けをしている者が選択肢1を選択した場合、UASF/HFが発生する可能性は低いでしょう。唯一の実際の影響は、検閲機関の収入のわずかな損失であり、これが市場シェアの損失につながる可能性があります。これらの検閲機関が50%の株式を持っている場合でも、トルネードキャッシュ取引を行う人々は、12秒ではなく24秒待つだけでブロックに入ることができます。（手数料が十分に高ければ、次のブロックに入ることができます）これは大きな破壊をもたらすものではないように見えます。

同時に、ブロックの生成者は自分が好きな内容をブロックに自由に入れることができます。したがって、この行動は合法と見なされる可能性があり、UASF/HFの反応は不当で非倫理的と見なされるかもしれません。私たちの見解では、このアプローチ（選択肢1）は中短期的に最も実現可能性が高いです。これはもちろん推測ですが、Coinbaseと米国財務省が妥協に達する可能性があり、選択肢1を選ぶかもしれません。しかし、これらの微妙さを規制当局に説明することは非常に困難かもしれません。

選択肢2：OFAC禁止取引を含むブロックを検証しない

選択肢2、OFAC禁止取引を含むブロックを証明しないという選択肢は、はるかに複雑であり、多くの影響があります。まず、この選択肢は理論的には正しくないと考える人もいます。技術的には、ブロックを証明する際に、あなたは単に一つのブロック、つまりヘッダーブロックを選択していると主張することができます。そのブロックにOFAC禁止の取引が含まれている場合、あなたはOFACのルールに違反している可能性があります。一方で、本質的には、これは賭けプロセスの実際の運用方法ではありません。利害関係者は、ソースブロック、ターゲットブロック、ヘッダーブロックに投票し、理論的には、利害関係者は実際に最後に完成したブロックとヘッダーブロックの間のすべての取引を検証しています。認証においてヘッダーブロックを引用する事実は、単なる技術的な詳細に過ぎません。

実際、例えば、チェーンが分裂した場合、過去に3つのブロックが発生し、その後、2つの同じ長さの競合するチェーンが存在する可能性があります。そして、検証者はどちらの側を選択するかを決定しなければなりません。同じスロットの2つのヘッダーブロックの中から選択することになります。この場合、なぜOFACはヘッダーブロックの取引だけを気にするのでしょうか？彼らはチェーンの分裂とヘッダーブロック間の取引を気にするべきではないのでしょうか？なぜなら、それが投票の実際の決定を左右するからです。もちろん、私たちは米国財務省の官僚が現在これらの混乱した問題を解決しようとしているとは非常に疑っています。しかし、これは選択肢2が理論的にいくつかの欠陥を持っている可能性を示しています。

この欠陥が存在するにもかかわらず、選択肢2を選択した場合、表面的にはそれは選択肢1と同様に穏健な選択肢のように見えるかもしれません。この行動はチェーンの再編成を引き起こすことはなく、利害関係者は自分が証明するブロックを自由に選択するべきであり、これは彼らの自由な選択です。したがって、この形式の検閲は合法と見なされ、UASF/HFの反応は不公平または極端と見なされるかもしれません。

しかし、もし私たちが大多数のブロックがOFAC禁止の取引を含むと仮定した場合、選択肢2の結果はかなり深刻なものになる可能性があります。したがって、このような検閲を行う検証者はネットワークにほとんど参加せず、ゼロの利益を得ることになります。実際、彼らは不活動に対して罰金を支払わなければならないでしょう。これにより、ステーキングはほとんど意味をなさなくなります。なぜなら、退出できるときにただ座って罰金を支払う理由がないからです。したがって、私たちの見解では、UASF/HFは、少数の検証者が選択肢2を選択する脅威に対処するために不道徳であるか、必要ではない可能性があります。

また、マージ前でも、あなたはステーキングプールから退出することができるため、不活動の罰金を回避することができます。ただし、これらの資金を実行層に引き出すことはできません。マージ後の約12ヶ月後、いわゆる第二次マージが行われる可能性があり、その際には全額引き出しが可能になるかもしれません。

もし検閲検証者プールが十分に大きければ、ネットワーク全体がブロックを確定できなくなる可能性があり、基本的にネットワークは停止するでしょう。したがって、時間が経つにつれて、活動的な大規模プールの罰金はますます大きくなるでしょう。したがって、以前と同様に、選択肢2を選ぶことはほとんど意味がなく、逆に検証者はシステムから退出する可能性があります。一方、これらのリソースプールが大きく、選択肢1の検閲にも関与している場合、状況はさらに曖昧になるかもしれません。今、時折、OFACに準拠した障害が発生し、機会があれば、検閲プールは正しい委員会にいる場合にいくつかの障害を証明できるかもしれません。

結果がどうなるかを特定するのは難しいです。検閲検証者プールの利益は悪影響を受けるでしょうが、特定の期間においては彼らは依然として利益を上げることができるかもしれません。これは、検閲プールと非検閲プールの比率によって異なる可能性があります。たとえ検閲プールが大多数を占めていても、トルネードキャッシュを使用しているユーザーが本当に損をしているかどうかは不明です。彼らは確認するためにもう少し待つ必要があるかもしれませんが、最終的に確定する時間は他の人と同じくらい早いはずです。

したがって、検閲自体は大部分において無効である可能性が高いです。また、ネットワークがブロックを処理する速度が遅くなる可能性もあり、これは問題になるかもしれません。したがって、その場合、イーサリアムの開発者とコミュニティはUASF/HFを選択するかもしれません。しかし、私たちの見解では、プロトコルの変更は依然としてあまり可能性が高くなく、UASF/HFが合理的であるとは信じていません。

ここで基本的な数学を行うこともできます。もし50%の検証者が選択肢1と選択肢2の検閲に参加している場合、状況は次のようになります：

1. 50%の検証者（良好な検証者）が100%証明する。
2. 50%の制裁者（検閲者）が50%の時間に証明し、OFACに準拠したブロックのみを証明する。
3. したがって、平均ネットワーク認証参加率は75%です。

もし100%の検証者が検閲を行えば、すべてのブロックがOFAC基準に準拠し、すべてのブロックが証明されます。もし0%の検証者が検閲を行えば、すべてのブロックが証明されます。50:50の状況は、最悪のシナリオかもしれませんが、潜在的な75%の証明率をもたらします。したがって、75%はこの状況で得られる最低平均証明参加率です。75%が66.7%を上回るため、このチェーンは一定の実行可能性を持ち、前進し続けるべきです。

もちろん、これらの計算には多くの仮定が含まれており、実際には完全にそうなることは不可能です。これらの状況において、割合がどのように分割されても、相当な数の検証者が誠実であれば、検閲制度は特に効果的ではないでしょう。

理論的平均ネットワーク認証参加率

注意: 常に検閲者に禁止された取引があり、遮蔽に含まれる可能性があると仮定します。検閲者は1）決して禁止された取引を彼らのブロックに含めず、1）禁止された取引のブロックに対して証明しないことを仮定します。

上の図は、ネットワークが進行し続ける中間地点にバランス点が存在する可能性があることを示しています。もし検閲者の割合が25%未満のように低すぎれば、不活動の罰金が高すぎる可能性があり、検閲者は離れることを余儀なくされます。そうすれば、残りの検証者は100%誠実になります。この状況を除けば、ネットワークはこのような限られた検閲制度の下でしばらく持続できると言えるでしょう。理論的には、誰も何かを修正する必要はないかもしれません。しかし、検閲者は依然として低い利益を得ており、ある時点で離れたくなるかもしれません。

上記の状況は、選択肢2がかなり混乱し、困惑させる可能性があることを示しています。また、その論理的変種である選択肢5、OFAC禁止取引を含むブロックを証明しないことは、最後の資金調達ブロックから始まるかもしれませんが、より簡単かもしれません。選択肢5では、検閲プールは決してブロックを証明せず、彼らはただ大きな罰金を受け取るだけで、離れる以外の合理的な選択肢はありません。したがって、UASF/HFは必要ではない可能性があります。

選択肢3：OFACルールに準拠したブロックを生成し、検証する。ただし、それがルールに準拠しないブロックと衝突する場合でも

この選択肢はより極端であり、イーサリアムコミュニティの多くの人々によって攻撃と見なされる可能性があります。これはチェーンの再編成を引き起こす可能性があります。しかし、大幅な削減は回避できるかもしれません。この行動は、UASF/HFのプロトコル変更を引き起こし、攻撃プールの利益を失わせる可能性があります。また、特にステーブルコインのホスティング者がOFACに準拠したチェーンを選択した場合、持続的なチェーン分裂を引き起こす可能性もありますが、ここでは詳しく述べません。

結論

私たちはこの報告書ですべての検閲オプションをカバーするつもりはありません。私たちが言いたいのは、検閲のシナリオはプルーフ・オブ・ワークよりも複雑であるということです。イーサリアムにとって、この複雑性は積極的なものにも消極的なものにもなり得ます。潜在的な積極的要因は、規制当局がどのような行動を取るべきか分からない可能性があり、これが規制行動の減少につながるかもしれません。潜在的な消極的影響は、選択肢2が多くの問題を引き起こす可能性があることです。これは比較的穏健な選択肢であり、再編成を引き起こすことはないため、攻撃と定義するのは難しいです。また、これらの形式の検閲は新しいクライアントと大量の技術的作業を必要とする可能性があることも指摘すべきです。私たちの知る限り、この作業はまだ完了していません。

この潜在的な検閲と規制行動の全体的な影響について、中期的に最も可能性の高い結果は次のようになるかもしれません：

• ネットワークの完了時間が遅くなる。
• 対象ユーザーに対する実際の有効な検閲はなく、わずかに遅延した体験のみ。
• 大規模金融機関の賭けが減少し、ビットコインの全体的な賭けレベルが低下し、より高い収益率を生む。

MEVオークションプロセス / Flashbots（オープンソースのMEVボット）

私たちは以前、2022年5月の報告書でMEVオークション/Flashbotsについて説明しました。その時点では、マージ後のMEVオークションプロセスに関する明確な計画はありませんでした。過去数ヶ月で、重要な進展があり、インフラが構築されました。まず注意すべきは、イーサリアムのマージ後、実行層クライアント（Gethなど）とコンセンサス層クライアント（Prysmなど）の間に違いがあるということです。現在、実行層クライアントはすべてのことを行い、すべてのトランザクションとスマートコントラクトを処理し、どのチェーンに従うかを決定します。マージ後、ユーザーはチェーンを追跡し、検証するために2つのクライアントを実行する必要があります。実行クライアントはトランザクションを処理し、コンセンサスクライアントはブロックを生成し、最大の利益チェーンを決定します。

したがって、マージ前は、実行クライアント（Geth）がFlashbot機能を追加するために改編されました。マージ後は、コンセンサス層が生成したブロックであるため、コンセンサス層クライアントがFlashbotタイプの機能を追加する必要があります。

私たちの知る限り、すべての5つの競合するコンセンサス層クライアントは、MEV-Boostと呼ばれるシステムを標準機能として実装しています。これは、マージ前の状況とは若干異なります。マージ前にFlashbotsを実行するために、マイナーはMEV-Gethと呼ばれる特別なバージョンのGethをダウンロードする必要がありました。現在、MEV-Boostは標準に組み込まれているようです。

覚えておいてください、MEVオークションシステムには信頼できる中央中継サーバーがあるため、誰かがMEV-Boostを標準として採用することで集中化が進む可能性があります。しかし、Flashbots中継サーバーのURLは、私たちが見たコンセンサス層クライアントの標準としては存在せず、手動で設定する必要があります。FlashbotsサーバーのURLは、ユーザーガイドや構築指示ページに含まれており、私たちはすでにコンセンサス層クライアントで確認しました。したがって、中央集権の成長の程度を特定することは未解決の問題です。

また、私たちの知る限り、Flashbotsは中継サーバーがすでにOFACに準拠し、取引を検閲していることを示しています。2022年8月17日、この問題を緩和するために、Flashbotsは中継サーバーのコードをオープンソース化するプロセスを加速していると発表しました。これは、より多くの人々が中継サーバーを実行できるようになり、マイナー/利害関係者がどの中継を選択するかを手動で選択できることを意味するはずです。したがって、もしある中継サーバーが検閲を行った場合、ユーザーは別の中継に切り替えることができます。

しかし、私たちが2022年5月の報告書で言及したように、中継サーバーの周りには多くの集中化の力があります：1）それを運営するのは非常に複雑で、多くのリソースと専門知識が必要です；2）サーバーの運営者は信頼できる必要があり、検索者の前を走ったり、他の不誠実な行動を取ったりしないことを保証する必要があります。したがって、多様で活気に満ちた多くの中継サーバーの選択肢がある目的地に到達することは挑戦的かもしれません。特に、この状況はマージ前には発生しにくいでしょう。

新しいMEV-Boostアーキテクチャ「全てか無か」

私たちは、中央集権と検閲抵抗の観点から、新しいMEVオークションインフラのいくつかの側面がはるかに悪化しており、中継サーバーの問題よりも重要であると考えています。私たちの2022年5月のFlashbots報告書では、次のように述べました：

Flashbotsシステムに参加するマイナーは、彼らのブロックに任意の非Flashbot取引を含める自由もあり、これらの取引を公共トランザクションメモリプールに接続することで取得できます。Flashbot取引を購読するマイナーは、MEV-Gethと呼ばれる特別なGeth修正バージョンを実行する必要があります。私たちの見解では、重要なのは、マイニングノードも「通常の」メモリプールに接続し、これらのトランザクションを追加することを検討することです。これは、Flashbotsが集中化しているため、マイナーによって広く採用され、イーサリアムが単一障害点を持つという主張とは対照的です。

私たちの知る限り、新しいインフラはもはやこのような状況ではないようです。もはや従来の方法でメモリプールからトランザクションをMEVオークションシステムのトランザクションやトランザクションパッケージに追加することはできません。現在のところ、全てか無かの状況です。ブロック生成者は、MEVオークションシステムによって構築された全体のブロックを使用する必要があります。私たちの見解では、これは主要な弱点であり、中央集権のリスクを増加させます。なぜこのようなことが起こったのかは不明ですが、これはPoSの固有の弱点ではないようです。

おそらく、MEV-Boostの開発時間が非常に限られており、この機能がまだ実装されていないからでしょう。したがって、将来的にこの機能が追加され、この主要な問題が修正される可能性があります。しかし、私たちの知る限り、これはマージ前には起こりそうにありません。