なぜパブリックチェーンは停止するのか？Cosmosが25時間停止したことで、ブロックチェーンのコンセンサスを真に理解する

著者：imToken

9月22日の夜、あるユーザーがATOMの送金を行いました。

一晩経っても、取引は「確認待ち」のままでした。

秘密鍵は失われておらず、ウォレットにも署名の異常は見られませんでした。翌日再度確認すると、複数の公開RPCがCosmos Hubがブロック高33,086,740で停止していることを示していました。

新しいブロックは生成されず、当然この取引をパッケージ化する場所もありませんでした。

約1日後にCosmos Hubがブロック生成を再開し、これまで待機状態にあったATOMの送金が最終的に成功しました。

一般のユーザーにとって、これはブロックチェーンのコンセンサスを理解するための最も直感的な授業かもしれません。

私たちは「どんな中央機関もパブリックチェーンを停止させることはできない」と言うのが習慣ですが、現実は明らかにもっと複雑です。十分に分散化されたブロックチェーンには、サーバールームにある「シャットダウンボタン」は通常存在しませんが、それでも停止する可能性があります。

今回のCosmos Hubの停止は、普段は隠れているこのメカニズムを一般のユーザーの前に完全に露呈させました。

一、Cosmosはなぜ突然「ブロック生成を停止」したのか？

まず、混乱を招く可能性のある問題を明確にする必要があります。今回直接攻撃を受けたのはCosmos Hubではありません。

事件は最初にNeutronで発生しました。

9月22日、「AIATO: AI Agent Takeover」というNeutronのガバナンス提案が承認され、攻撃者はチェーンレベルのガバナンス権限の隙間を突き、wasmdフレームワークが提供する特権命令を利用して、AstroportやDropなどのアプリケーションの契約管理者を攻撃者が制御するアドレスに変更しました。

これは私たちが通常理解する「コードの脆弱性」や「プロトコルの欠陥」ではありません。

アプリケーション自体には「鍵」がありますが、Neutronのチェーンレベルのガバナンスはより高い権限を持つ「マスターキー」を握っています。攻撃者がガバナンスの結果を制御すると、つまりこの鍵を手に入れ、管理者を再指定し、契約を移行し、その中の資産をさらに移転することができます。

そして、Cosmos Hubが巻き込まれたのは、その後発生したクロスチェーンの資金移動です。

Cosmos Labsの振り返りによれば、Neutronが停止する前に、攻撃者は一部の資産を複数のネットワークに移動させ、その中で約170万枚のATOMがCosmos Hubに転送され、クロスチェーン流動性を通じて交換が始まりました。

つまり、Cosmos Hub自体は直接攻撃を受けておらず、一般のHubユーザーの資金もNeutronの脆弱性によって直接盗まれたわけではありません。

しかし、攻撃者が得たATOMはすでにHubに入っており、残りのATOMが流出し続けるのを防ぐために、一部のCosmos Hubのバリデーターがノードの運用を停止し始めました。

9月22日19:18頃（SGT）には、停止したバリデーターが総投票権の3分の1以上を代表しており、Cosmos Hubは新しいブロックを形成できなくなり、最終的に33,086,740で停止しました。

このステップは非常に重要です。

これは、Cosmos Hubには特定の会社が直接クリックできる「一時停止」ボタンが存在せず、事前にチェーン上のガバナンス投票を経ることもなく、ネットワークを停止させたのは、十分な数のバリデーターがコンセンサス形成に参加しなくなったからです。

しかし、より注目すべきは、その後の復旧プロセスです。

チェーン停止から約4時間後、バリデーターは完全な復旧プランを受け取りました：停止したブロック高で一時的な状態変更を実行し、攻撃者のアドレスに残っているATOMをコミュニティのバリデーターが共同管理するマルチシグアドレスに転送します。

その後、Cosmos Labsはバリデーターが合意したプランに基づいてGaia v28.3.0パッチを作成し、テストを行い、バリデーターに配布しました。

このバージョンのGaiaは、指定された復旧高で一時的な状態変更を実行し、攻撃者のアドレスから1,227,121ATOMをNansen、Keplr、Enigma、Silknodes、Kiln、Polkachuの6者からなる4-of-6マルチシグアドレスに転送します。

9月23日の午前中には、v28.3.0をインストールしたバリデーターが総投票権の67％を超えたため、その日の12:00 UTCにCosmos Hubが調整再起動され、約6分後にこの一時的な状態変更がブロック高33,086,741で実行され、ネットワークは正常にブロック生成を再開しました。

要するに、Cosmosがブロック生成を停止してから復旧するまでの過程は、バリデーターがまずネットワークのLivenessを失わせ、その後、3分の2以上の投票権が新しい状態変換ルールを受け入れることで、最終的にこのルールが復旧後のcanonical stateとなることを意味します。

ここで、一見単純な問題が浮かび上がります：去中心化されたパブリックチェーンである以上、なぜ3分の1以上のバリデーション権がそれを停止させることができ、ネットワークを復旧させるには十分な数のバリデーターが同じソフトウェアを受け入れ、実行する必要があるのでしょうか？

答えは、実際には「コンセンサス」という言葉の中に隠れています。

二、いわゆるコンセンサスは「決して停止しない」ものではない

ブロックチェーンで最も誤解されやすいことの一つは、「去中心化」と「決してダウンしない」を同一視することです。

実際、コンセンサス機構が本当に解決する問題は、中央の記帳者が存在しない場合に、多くのノードがどのように取引の順序と帳簿の状態に合意するかです。

ただし、異なるパブリックチェーンがこの問題を解決する方法は異なります。

Bitcoinの最も古典的な方法はPoW、つまりプルーフ・オブ・ワークです。マイナーは計算力を使ってブロックを競い合い、ネットワークが短時間に2つの合法的な分岐を持つと、ノードは累積作業量に基づいてそのうちの1つを選んで構築を続けます。

したがって、Bitcoinには「67％の投票後、このブロックは永遠に確定する」という明確な瞬間は存在せず、むしろ確率的な最終性に近いです。後続のブロックが多ければ多いほど、前の取引を再編成するにはますます高い計算力コストが必要になります。

これが、過去に多くの人が言っていた「Bitcoinの取引は6つのブロックの確認を待つのが最善である」という理由です。結局のところ、計算力が高くても、ノードが実行しているコンセンサスルールを単純に回避することはできません。

もちろん、これはBitcoinの状態がどんな状況でも「絶対に変更できない」ということを意味するわけではありません。理論的には、エコシステム全体が新しいクライアントと新しいコンセンサスルールを受け入れれば、ハードフォークを通じて過去のルールの下で無効だった状態変化を有効にすることも可能です。

しかし、問題はここにあります。誰が十分な数のマイナー、フルノード、取引プラットフォーム、ウォレット、ユーザーを一緒に新しいルールを受け入れさせる能力を持っているのでしょうか？

ほとんどいません。

開発チームはBitcoinネットワーク全体のコンセンサスルールを決定することはできず、マイナーや取引プラットフォームも難しいです。なぜなら、それを越えるコンセンサスのハードルが非常に高いためです。かつてBinanceが7000BTCを盗まれた際、CZが大きなマイナーに連絡を取ることを提案した人もいましたが、最終的には何も進展しませんでした。

Ethereumはまた別の非常に古典的なサンプルを提供します。

PoSに移行した後、現在のEthereumはCasper FFGとLMD-GHOSTを組み合わせたGasperコンセンサスを使用しています。簡単に言えば、一部のメカニズムが「現在どのチェーンに従うべきか」を判断し、別の部分がブロックに真の意味での最終性を与えます。

少なくとも3分の2のステークを持つバリデーターが対応するチェックポイントに合意すると、ブロックはさらに最終的に確定することができます。逆に、3分の1以上のステークが長期間正しい投票に参加しない場合、ネットワークは一時的に最終性を形成できなくなる可能性がありますが、Ethereumは非活動漏れを設計しており、長期間最終化できない場合にはオフラインのバリデーターの有効権重みを徐々に減少させ、ネットワークが最終性を再び回復する機会を持つようにしています。

この結果を本当に変えようとするなら、同様にプロトコルルールとクライアントを変更する必要があります。

2016年のThe DAO事件のように、Ethereumコミュニティは最終的にハードフォークを通じて、ブロック1,920,000でEthereum Foundationが当時「不規則な状態変更」と呼んだ特別な状態変更を実行し、関連するETHを復旧契約に転送しました。

ただし、アップグレードを拒否し、元の状態を維持し続けた一部のマイナーとコミュニティは最終的にEthereum Classic（ETC）を形成し、ETHとETCの分岐を引き起こしました。これは、すべての人がこのルールを受け入れているわけではないことを示しています。

Cosmos Hubは異なり、CometBFTを使用しており、より典型的なBFTコンセンサスに近いです。

これをより典型的なBFTコンセンサスとして理解できます。つまり、あるブロックが本当に提出されるためには、3分の2以上の投票権のコミットが必要です。

その利点は最終性が非常に明確であり、一度ブロックが十分な投票権で投票されて提出されると、PoWのようにさらに多くのブロックを待つ必要がなく、確率で安全性を得る必要がありません。

しかし、その反面も非常に直接的であり、3分の1以上の投票権がコミットに必要な投票を提供しなくなると、残りのバリデーターがどんなに努力しても、3分の2を超えることはできません。

この時、ネットワークにとって最も安全な選択は、今回の「ブロック生成の一時停止」のように、分散システムの観点から見ると、Cosmos Hubの短期的な停止は実際には神秘的ではありません。

要するに、十分な投票権を持つバリデーターのグループが参加を停止した後、コンセンサスプロトコルは自らのルールに従い、可用性を失うことを選び、十分なコンセンサスがない状況で新しいブロックを確認することを続けません。

この背後には、分散システムにおいて一般のユーザーが混同しがちな2つの概念が対応しています：

• Safety：異なるノードが同時に互いに矛盾する最終状態を確認することを許可しないこと；
• Liveness：ネットワークが新しい取引を処理し続けることができるかどうか；

BFTシステムにとって、コンセンサスに参加するノードが不足している場合、停止することは時にはSafetyを維持するための代償であり、率直に言えば、この去中心化された帳簿は、残りの人々がそれぞれ異なる記録をすることを許すよりも、まずはそこで停止することを選ぶのです。

この視点から振り返ると、パブリックチェーンの歴史において一見完全に異なる多くの事故が、実は同じ事柄を中心に展開されていることがわかります：

分散ノードが「正しい状態」に対して合意を形成できなくなったとき、ネットワークはどうすべきか？

三、BitcoinからSolanaまで、パブリックチェーンの真のリスク境界はどこにあるのか？

これはCosmosがこの問題を表面化させるのは初めてではありません。

2013年、Bitcoinでは非常にクラシックなチェーンフォーク事故が発生しました。

当時、Bitcoin 0.8は基盤データベースをBerkeley DBからLevelDBに切り替え、その後、大量の取引入力を含むブロックが出現しました。新しいノードは正常に処理できましたが、一部の古いノードはBerkeley DBのロック数制限により、このブロックを無効と判断しました。

そのため、非常に気まずい状況が発生しました。皆がBitcoinを運用しているにもかかわらず、新旧のクライアントが「このブロックは本当に合法かどうか」について異なる答えを出し始めました。

ネットワークはその結果、二つのチェーンに分裂し、新版0.8側は一時的に約60%のハッシュレートを持ち、正常なハッシュ競争に依存して迅速に収束することができませんでした。

最終的に、大規模なマイニングプールが調整を経て旧バージョンに戻り、旧ルール側でさらに多くのハッシュレートを再獲得したことで、ネットワークは再び収束しました。Bitcoinは後にこの事故をBIP 50で振り返りました。

2016年には、EthereumのThe DAO事件が問題をさらに前進させました。

上記で述べたように、Ethereumコミュニティは最終的にハードフォークを通じて、ブロック1,920,000でEthereum Foundationが明確に「不規則な状態変更」と呼ぶ特別な状態変更を実行し、関連するETHを回復契約に移しました。

しかし、すべての人がこの処理に同意したわけではなく、状態変更を拒否した一部のマイナーとコミュニティは元のルールを維持し続け、結果として長期間存在するEthereum Classic（ETC）が生まれました。

このDAOフォークもクラシックな事件であり、すべての人に次のことを伝えています。極端な事件が発生したとき、コードの合意の他に社会的合意が存在し、十分に一致した意見を形成できなければ、一つのチェーンは本当に二つに分かれることがある。

2021年のSolanaは、全く異なる故障パスを示しました。

その年の9月、大量のロボット取引がネットワークに押し寄せ、検証ノードのメモリが尽き、多くのノードがクラッシュし、最終的にネットワーク全体が現在の状態に対して合意を形成できず、新しいブロックの確認を約17時間停止しました。その後、検証者たちが共同でネットワークを回復しました。

これらの事故を並べてみると、それらは同じことではないことがわかります：

• Bitcoin 2013年の問題は、異なるクライアントが異なる有効性ルールを実行し始めたことです；
• Solana 2021年の問題は、大量の検証ノードが正常に合意に参加できず、ネットワークがLivenessを失ったことです；
• Ethereum DAOが直面したのは、コミュニティが新しいプロトコルルールを通じて状態を積極的に変更すべきかどうかに近い問題です；
• そして今回のCosmos Hubは、ネットワークがまず検証者の調整を通じて積極的にLivenessを失い、攻撃資産の移動を防ぎ、その後、十分な割合の検証権が新しいソフトウェアと状態の回復を共同で受け入れ、ネットワークが再び一致を形成するという別の特異性を持っています；

したがって、これらのイベントを単純に「ブロックチェーンもシャットダウンできる」「分散化はすべて偽物だ」とまとめるよりも、より現実的な事実を認める方が良いでしょう：

合意メカニズムは決して壊れない機械ではなく、実際に提供されるのは一連の分散化されたルールです。例えば、意見の相違が発生したときに誰が正しいチェーンを決定するか；どれだけの参加者が最終性を持つ状態を得るか；故障が発生したときにネットワークが運営を続けるか停止するか；そして極端な状況下で、どのような集団行動が今後の運営ルールを変更できるか。

これにより、今回のCosmos事件は「チェーンを停止すべきかどうか」というよりも、一般ユーザーが考えるべきより重要な問題を残しました。

最後に

私たちはよく「あなたの鍵がなければ、あなたのコインもない」と言います。

この言葉はもちろん依然として成立しますが、それが強調しているのは資産のコントロール権です------私鍵が自分の手元にあれば、ウォレット、取引所、または他の第三者が正常に取引を署名することはできません。

前提は、あなたがいるブロックチェーンが常にこの署名を処理できる能力を持っていることです。

Cosmos Hubがブロック生成を停止したその日、ユーザーは依然として自分の私鍵を保持しており、資産もそのために消失することはありませんでした。ただし、正しく取引を署名しても、新しいブロックがそれを受け入れることはできませんでした。

回復プロセスはさらに、十分な数の合意参加者が新しい状態ルールを受け入れれば、特定のアカウントのオンチェーン状態が元のアドレスの私鍵署名なしに変化する可能性があることを示しています。

これは「あなたの鍵がなければ、あなたのコインもない」という言葉を無効にするものではありませんが、私鍵の自主権と基盤の合意権は決して同じことではないことを思い出させます。

ウォレットに関しても同様です。

ウォレットは私鍵と署名権がユーザー自身の手にあることを確保し、チェーンレベルの異常を迅速に識別し、取引状態を正確に表示し、RPCとノードの冗長性を確立し、ネットワークが回復した後に取引の最終結果を再確認することができます。

しかし、ウォレットはパブリックチェーンの合意を回復することはできず、基盤ネットワークが永遠に中断しないことを保証することもできず、チェーン上のルールや状態が合意レベルで変化しないことを保証することもできません。

したがって、成熟した分散型システムが本当に追求すべきことは、決して「何も絶対に変更できない」ことではないかもしれません。むしろ、これらの完璧ではない境界をできるだけ明確にするべきです：誰が合意を停止できるのか？どれだけの重みが必要か？どのような場合に緊急介入が許可されるのか？

なぜなら、真の分散化はシステムが事故に遭遇しないことを保証することはできず、重要なのは、事故が本当に発生したときに、誰が、どのルールに基づいて、どれだけの合意で、この帳簿を今後どう記録するかを知ることができることだからです。