イーサリアム認証メカニズムの改善方向

イーサリアムはすでに近2年間、認証メカニズムへの移行に成功していますが、まだ改善が必要な重要な分野があります。本記事では、認証の技術設計において改善できる点と、それらの改善を実現するための可能な方法について考察します。

シングルスロットの最終性とステーキングの民主化

現在、イーサリアムは15分で1つのブロックを完了する必要があり、ステーキングを行うためには32 ETHが必要です。我々は、2つの側面で現状を改善できることを望んでいます:

• 1つのタイムスロット内でブロックの確定(を完了し、理想的には現在の12秒の長さ)を維持または短縮する
• バリデーターが1 ETHでステーキング(を32 ETHから1 ETHに減らすことを許可する)

これらの目標を達成するために直面する課題は、より迅速な確定性とより民主的な質権認証およびノードの運用コストを最小化する目標が対立していることです。そのため、いくつかの可能な解決策があります:

1. ブルートフォース攻撃: より良い署名集約プロトコルを開発し、ZK-SNARKsを使用する可能性があります。

2. オービット委員会: 中型委員会をランダムに選択してチェーンを最終決定する責任を持たせ、同時に攻撃コストの特性を保持します。

3. 二重ステーキング: ステーカーを預金要件が高い層と低い層の2つのカテゴリーに分け、高い預金要件の層のみが経済的最終性を提供するために直接参加します。

4. 現状維持

これらのプランにはそれぞれ利点と欠点があり、単独で使用することも、組み合わせて使用することもできます。これらのプランの安全性と実行可能性については、さらなる研究と検証が必要です。

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シングルシークレットリーダー選挙

現在、次のブロックを提案するのは事前に知られており、これがセキュリティの脆弱性を生じさせます。解決策は、この情報を隠すことです。少なくともブロック生成前は。

単一秘密リーダー選挙プロトコルは、暗号技術を使用して各検証者の「盲」検証者IDを作成し、その後ランダムに1つの盲IDを選択します。選ばれた盲IDの所有者だけが有効なブロックを提案できますが、誰もそれがどの検証者に対応しているかは知りません。

この提案の主な課題は、プロトコルの複雑性を過度に増加させることなく、どのように実現するかです。別の選択肢は、DoS問題を解決するためにプロトコル外の緩和策を使用することです。

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より速い取引確認

取引確認時間を12秒から4秒に短縮することで、ユーザー体験が大幅に改善されます。主な技術は2つあります:

• スロットの時間を短縮する、例えば8秒または4秒に減らす
• 提案者がタイムスロットプロセス中に予確認を発表することを許可します。

スロット時間を減少させることは、バリデーターの集中化リスクをもたらす可能性があります。プレコンファーム方式は平均的な状況を改善できますが、最悪の状況を改善することはできません。プレコンファームをどのように奨励するかの問題も解決する必要があります。

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その他の研究分野

• 51%攻撃の回復:ソーシャルレイヤーへの依存を減らし、回復プロセスを可能な限り自動化する。

• 定足数の閾値を引き上げ: 最終的に必要な支持を67%から80%に引き上げ、安全性を向上させる。

• 抗量子性:エリプティックカーブに依存しない量子耐性の代替案を開発する。

これらの改善方向は、イーサリアムの認証メカニズムの長期的な安全性と効率性を確保するために、さらなる研究と検討が必要です。

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