プルーフ・オブ・ステークにおけるスラッシングの説明

Proof-of-Stakeブロックチェーンにおけるスラッシングの理解

スラッシングは、多くのProof-of-Stake (PoS)ブロックチェーンプロトコルに組み込まれている基本的なメカニズムであり、分散化を維持し、高度なネットワークセキュリティを確保し、バリデータ間の誠実な行動を促すように設計されています。これは、バリデーターが責任を正確に果たさなかったり、悪意のある行動をとったりした場合の抑止力とペナルティシステムの両方として機能します。本質的に、スラッシングはコンセンサスルールに違反した当事者に金銭的なペナルティを課し、多くの場合、ステークされたトークンを差し引くことで罰則を与えます。

PoSネットワークでは、コンセンサスは（Proof-of-Workのように）計算リソースを消費することによってではなく、バリデーターがトランザクションを検証して新しいブロックを作成する権利と引き換えに、自身のトークンをステークすることによって達成されます。このアプローチは、エネルギー消費を削減し、トランザクションの高速化に役立ちます。しかし、誠実な行動に対するインセンティブが効果的に強化されない場合、新たな脆弱性が生じます。

ここでスラッシングが作用します。バリデータのステーク喪失を脅かすことで、ブロックチェーンはネットワークの信頼を損なう可能性のある様々な活動を抑止することができます。

スラッシングの仕組み

スラッシングの条件はブロックチェーンプロトコルにエンコードされ、自動的に適用されます。バリデータが特定のコンセンサスルールに違反すると、ステークされた資金の一部（場合によっては全額）が没収されます。一部のネットワークでは、バリデータセットからの一時的または永久的な除名というペナルティも課されます。

スラッシングにつながる最も一般的な違反行為には、以下の2つがあります。

• 二重署名： バリデータが同じスロットまたはラウンドに対して2つの異なるブロックに署名すること。これはハードフォークにつながる可能性があり、ネットワークに深刻な影響を及ぼす可能性があります。
• ダウンタイムまたはライブネス障害: バリデータが長期間オフライン状態になり、ブロックの検証や投票プロセスに参加できなくなること。

各ネットワークは、スラッシングに関する独自のルールを実装しています。例えば、Ethereum 2.0 では、二重投票や正しい認証プロセスに従わなかったバリデータをスラッシングします。 CosmosとPolkadotは同様のルールを採用していますが、ペナルティの厳しさと構造は異なります。

典型的なスラッシングプロセスは以下の手順で行われます。

1. バリデータがスラッシング対象となる違反行為を犯します。
2. その行為がプロトコルまたは他のバリデータによって検出されます。
3. スラッシング対象のトランザクションが、不正行為の証拠とともにネットワークに送信されます。
4. 違反したバリデータのステークは自動的に減額され、除名などのペナルティが課される場合があります。

なぜ重要なのか

スラッシングは、悪意のある行為や過失行為にかかるコストを増大させます。重大な経済的損失のリスクを負うことで、バリデータは誠実な稼働時間を維持し、ネットワークのコンセンサス要件に従って行動するインセンティブを得ます。

重要なのは、スラッシングは単なる罰則ではないということです。スラッシングのリスクは、攻撃や合意形成を経済的に不可能にすることで、ネットワークセキュリティの基盤を形成します。また、バリデーターにトークンを委任するステーカー（代表者がリスクを負うことを保証することで）を保護します。

PoSネットワークのセキュリティ確保におけるスラッシングの役割

プルーフ・オブ・ステーク（PoS）ネットワークにおいて、スラッシングの概念は単なる抑止力にとどまりません。ネットワークセキュリティを維持し、バリデータの完全性を確保し、分散型システムにおける信頼を維持するための極めて重要なツールとして機能します。スラッシングがなければ、これらのブロックチェーンネットワークは、不合理、恣意的、あるいは悪意を持って行動するバリデータによって深刻な侵害を受ける可能性があります。

ネットワークセキュリティの維持

スラッシングの最も重要な役割は、おそらく全体的なネットワークセキュリティへの貢献です。バリデータは、トランザクションの確定と新しいブロックの作成において中心的な役割を果たします。バリデータがコンセンサスを損なうような行動（例えば、矛盾するブロックを生成したり、長期間オフラインのままになったりするなど）をとった場合、ブロックチェーンの整合性と一貫性が危険にさらされます。

これらの行為がスラッシングによってペナルティを受けると、ネットワークは明確なメッセージを送ります。参加には責任が伴うということです。これにより、二重署名（equivocation）などの破壊的な行動の発生率を大幅に低減し、バリデータに十分なペナルティを課すことで再発を抑止することができます。

経済的インセンティブの調整

PoSネットワークは、経済的インセンティブの調整に大きく依存しています。バリデータは、ロックした、または委任した資本に基づいて選出され、システムの安定化とセキュリティ確保につながる行動に対して報酬を得ます。スラッシングメカニズムは、報酬とペナルティのバランスをとっています。これは暗号経済セキュリティと呼ばれる概念です。

これにより、バリデーターは協力的に行動し、ネットワークの目標と動機を一致させることができます。バリデーターが悪意のある行為を企てた場合、スラッシングによって予想される損失は、短期的な利益の可能性を上回ることがよくあります。このリスクと報酬のバランスは、PoSコンセンサス哲学の根幹を成しています。

中央集権化とカルテル行為の防止

スラッシングは、カルテルのような行為やその他の共謀行為を抑止することもできます。従来の金融システム、あるいは一部の分散型エコシステムでは、集中的な管理はポリシー操作や不正な検証慣行につながる可能性があります。スラッシングは、バリデーターがプロトコル違反について互いに報告するインセンティブを与える相互監視システムを導入します。この「ウォッチドッグ」的なダイナミクスは、ネットワークの回復力と分散性を維持するのに役立ちます。

委任者の信頼の向上

多くのPoSネットワークは、トークン保有者がトークンをバリデーターに割り当てる委任型ステーキングモデルを採用しています。スラッシングは、バリデーターがネットワークの安定性、ひいては委任者自身の経済的利益を危険にさらす可能性のある無謀または不正な行動をとらないようにすることで、委任者を保護します。

TezosやCosmosのようなブロックチェーンでは、委任者はスラッシングに伴う報酬とリスクの両方を共有できます。これにより、委任者がバリデーターに資産をステーキングする前に、バリデーターのパフォーマンス履歴、稼働時間、評判を評価するデューデリジェンスが促進されます。

結論

スラッシングがPoSシステムに存在するのは、ネットワークを保護するという重要な理由のためです。スラッシングは、コンセンサスを損なう行為に対してバリデーターに金銭的なペナルティを課すことで、誠実かつ確実に行動するための強力かつ経済的に合理的なインセンティブを提供します。これは信頼を強化し、悪意のある行為を抑止し、ブロックチェーンネットワークの分散型で安全な性質を維持するのに役立ちます。

プルーフ・オブ・ステーク・ネットワークにおける一般的なスラッシング違反

スラッシングルールの詳細はプロトコルによって異なりますが、一般的にスラッシング違反となる違反は、バリデータのパフォーマンス、コンセンサスルールの遵守、システムの稼働時間に直接関連する明確なカテゴリに分類されます。これらの違反を理解することは、バリデータと委任者双方にとって非常に重要です。なぜなら、これらの違反はPoSブロックチェーンにおけるスラッシングペナルティの根拠となるからです。

1. 二重署名（エクイボケーション）

これは、あらゆるPoSシステムにおいて最も重大な違反の一つです。バリデータが、同じスロット、ブロック高、またはコンセンサスラウンドに対して、2つの異なるブロックに署名し、提案した場合に発生します。二重署名はフォークの脅威をもたらし、コンセンサスのファイナリティを損ないます。

Ethereum 2.0、Cosmos、Polkadotなどのブロックチェーンでは、二重署名はスラッシュ可能な違反行為と分類されており、重いペナルティが科せられることが多く、バリデーターセットからの除外や相当数のステークの没収につながる可能性があります。プロトコルでは通常、スラッシュを処理するために、同じ高さの競合する署名などの暗号学的証拠が必要です。

2. サラウンド投票

これはEthereum 2.0などの一部のPoSプロトコルに特有の現象で、バリデーターが複数のアテステーションをキャストして「サラウンド」状態を形成し、フォーク選択ルールの前提に違反した場合に発生します。チェーンの活性と一貫性を危険にさらします。

このような行為は、意図的または重大な過失のあるバリデーターを明らかにするため、通常は金銭的な削減と除名の両方につながります。

3. ダウンタイムまたは不参加

バリデーターは、ブロック提案、アテステーション、コンセンサス投票に参加し、オンライン状態を維持し、応答することが期待されます。プロトコル業務への長期または反復的な不参加は、チェーンの信頼性に対する重大な脅威と見なされます。

CosmosやNearなどのチェーンでは、継続的なダウンタイムに対してステークされた資金のわずかな割合を削減することでペナルティを課し、稼働時間が最低しきい値を下回った場合はバリデーターを自動的にアンボンドすることがあります。

4. 悪意のある提案

一部のPoSシステムでは、バリデーターが新しいブロックを直接提案できます。これらの提案に無効なトランザクション、操作されたタイムスタンプ、または重複した状態遷移が含まれている場合、スラッシングが発生する可能性があります。これにより、拒否されたブロックによる下流への影響からユーザーと階層化アプリケーションが保護されます。

5. 委任されたステークの保護の失敗

委任型PoSチェーンでは、バリデーターが自身のトークンだけでなく、委任者のステークも保護することが求められます。ノードインフラストラクチャの管理を誤ったり、安全でないスマートコントラクトを実行したりすると、これらの資産が不必要なリスクにさらされ、スラッシングや委任権の喪失が発生する可能性があります。

バリデーターとしてのスラッシングリスクの軽減

バリデーターは、安全なインフラストラクチャに投資し、信頼性の高い稼働時間を維持し、ノード構成とソフトウェアバージョンを定期的に監査する必要があります。高可用性設定の採用、リモート署名機能の使用、ガバナンス更新の遵守は、スラッシュリスクを最小限に抑えます。

ネットワークは、バリデーターがエクスポージャーとパフォーマンスを追跡できるように、ツール、監視サービス、アラートを提供することがよくあります。これらのツールを積極的に活用することは、スラッシュを引き起こすイベントを軽減し、チェーンの整合性を維持するために不可欠です。