編集者注: この記事は ChainNews (ID:chainnewscom) からのもので、原著者:Mechanism Labs の共同創設者 Alexis Gauba、編集者:Zhan Juan、許可を得て転載しています。
今日はカードをスワイプして爽やかな抹茶ラテを買います。カードをかざすと、お店が自信を持ってこのドリンクを作ってくれました。販売者は取引が成功し、お金は私のカードではなく自分の口座に返金されると確信しています。つまり、購入は終了です。しかし、実際には、クレジット カード取引は非常に複雑です。クレジット カード取引は 60 日以内に完了する必要があります。販売業者は、少額の取引の場合はクレジット カードの利用も受け入れることができますが、大規模な取引の場合は、小切手または電信送金を積極的に受け入れます。即座に「ファイナリティ」を達成できるのは現金取引のみです。
ブロックチェーンのコンテキストでは、ファイナリティとは、一度ブロックチェーンにコミットされると、すべての整形式のブロックを取り消すことができないことを意味します。ユーザーは、トランザクションを実行するとき、一度トランザクションが完了すると、そのトランザクションを任意に変更したりロールバックしたりできないことを期待します。したがって、ブロックチェーンのコンセンサスプロトコルを設計する際には、ファイナリティが最も重要です。
ブロックが取り消されると、数百万ドルのコストがかかったり、分散型アプリケーションの基本的な操作に影響が出る可能性があります。したがって、ファイナリティを理解することは、堅牢なブロックチェーン プラットフォームを構築し、アプリケーションを開発するプラットフォームを選択するために重要です。
副題
「ファイナリティ」を分類する
「確率的ファイナリティ」とは、ブロックチェーンベースのプロトコルによって提供されるファイナリティを指し、ビットコインのナカモトコンセンサスはこのカテゴリに属します。この場合、トランザクションを含むブロックがチェーンの下流になるほど、トランザクションがロールバックされない可能性が高くなります。ブロックが深くなるほど、そのブロックを含むフォークが最長のチェーンである可能性が高くなります。そのため、ビットコインのブロックチェーンでは、トランザクションが保証されるように、トランザクションが 6 ブロック確認されるまで待ってからその真正性を確認すること、つまり、トランザクションが完了するまで約 1 時間待つことをお勧めします。背中がとても低いです。
「絶対的なファイナリティ」とは、Tendermint が代表である Practical Byzantine Fault Tolerance PBFT に基づくプロトコルによって提供されるファイナリティを指します。この場合、トランザクションはブロックに含まれてブロックチェーンに追加されるとすぐに最終的なものとみなされます。この場合、リーダーがブロックを提案し、検証委員会がこのブロックを承認するには過半数の合意に達する必要があります。
副題
CAP定理とファイナリティ
絶対的なファイナリティは確率的なファイナリティよりも望ましいように見えるかもしれませんが、ピッキング時には依然としていくつかの基本的なトレードオフが存在します。
Eric Brewer の「CAP 定理」の使用は、ビザンチン フォールト トレラント BFT に基づいて確率とファイナリティの間のトレードオフを検討する場合に役立ちます。
画像の説明
左: 一貫性を重視するシステム、右: 可用性を重視するシステム
副題
PoS コンセンサスの最終性
以下は、いくつかの主要な PoS プラットフォームの分析です。
Tendermint
Tendermint は絶対的な最終性を達成します。事前投票または事前コミットで投票の 2/3 以上を受け取ったブロックは即時ファイナライズを達成できます。このプロセスは、バリデーターの 1/3 以上が肯定的に応答しなくなるまで続きます。その場合、ネットワークは一時的に中断されます。これは、Tendermint が可用性よりも一貫性を優先していることを示しています。このプロトコルは、PoS スラッシュ ルールを Tendermint に適用する際にも経済的な最終性を達成します。
Thunderella
Thunderella の高速パスは絶対的な最終性を提供します。公証されたトランザクションの最大シーケンスは、確認済みの出力と見なすことができます。ファストパス委員会のメンバーの 4 分の 3 以上がオンラインで正直であり、申請者も正直であれば、有効な取引が即座に確認されます。ただし、ファストパスの確認は全体のファイナリティとは異なり、理想的な条件下でのファイナリティの一種です。トランザクションが基盤となるブロックチェーンに記録されると、完全に確認され、チェーン上または BFT アルゴリズムに基づいて設定できます。 Thunderella は、高速パスが失敗した場合にベース ブロックチェーンにプッシュすることで使いやすさを優先します。
Algorand
攻撃者がプロトコルの通貨価値の 1/3 未満を制御している限り、アルゴランドはフォークの確率が無視できることを保証し、プロトコルが強力に同期された方法で実行され、各ブロックが最終合意に達することを可能にします。弱い同期では、アルゴランドはフォークする可能性がありますが、ビザンチン協定 BA* を使用してどのフォークを選択するかをネゴシエートします。このようにして、プロトコルが強力な同期に戻ったときに、アルゴランドのトランザクションが完了します。アルゴランドは可用性よりも一貫性を優先し、候補ブロックを受け入れられない場合には空のブロックを生成することを優先します。
Ouroboros Genesis
Genesis は、ブロックチェーン選択ルールに従って確率的な終了を実現できます。このルールは、k ブロックまでの短距離の場合 (k はセキュリティ パラメーター)、最長のチェーンに従います。k ブロックを超える長距離の場合は、十分性ルールのプレニチュード ルールを使用します。これは、現在のブロックの直後の期間をチェックすることを意味します。チェーンフォークを使用し、より高密度のチェーンを選択してください。
Casper FFG
Casper FFGは、ブロックチェーンベースのシステムに絶対的/経済的な最終性を提供することを目指しており、委員会が資本で加重した2/3を超える絶対多数を獲得した場合にブロックに署名できます。 Casper FFG はこの構築方法を使用しており、たとえ攻撃者が基盤となるブロックチェーンの提案メカニズムを制御したとしても、競合するチェックポイントを確定することは不可能です。ただし、FFG は安全性を提供し、提案メカニズムはライブ性を提供するため、敵対者はコンセンサスを遅らせて、Casper が将来のチェックポイントを最終決定するのを妨げる可能性があります。 FFG では、バリデーターの 2/3 以上が同意しない限りチェックポイントを完了できないため、一貫性を優先します。 FFG は削減メカニズムを通じて財務閉鎖も認めています。
Casper TFG
Casper TFG は、異なるフォールト トレランスしきい値を持つバリデーターを通じて絶対的なファイナリティを実現します。つまり、そのプロトコルは非同期的に安全であり、ビザンチン フォールト トレラントであるため、バリデーターが異なるフォールト トレランスしきい値を持つことができます。
