【 Randomized-Proof of Stake （RPoS）とは 】技術・背景まで解説

今回は、仮想通貨「Randomized-Proof of Stake （RPoS）」について解説します。

Randomized-Proof of Stake （RPoS）とは

Randomized-Proof of Stake （RPoS）とは、コンセンサス定足数のメンバーを検証者の中からランダム化することで、ネットワーク乗で完全に動作可能なコンセンサスプロトコルを提供しているコンセンサスアルゴリズムです。

※コンセンサスアルゴリズムとは→仮想通貨における【 コンセンサスアルゴリズムとは 】分かりやすく解説

ネットワークに完全に動作可能なコンセンサスプロトコルを提供します。

そしてシステムの規模をトランザクションの検証速度から切り離します。

このようなプロトコルは、妥協の必要性を排除し、大規模ネットワークのメリットと小規模ネットワークの速度を併せ持つ安全なシステムを提供しています。

例えば、Alksandra・Deposit・Helixなどがあります。

検証者の選択を予測不可能にすることで、安全性を確保しています。

そのため、攻撃者は検証者のクォーラムが小さいことを利用することができません。

これらより、多数の検証者を攻撃する必要性を維持することで、攻撃コストは高いままとなります。

具体例

例えば、1,000人の検証者がいるネットワークを攻撃する場合のコストを分析することができます。

コンセンサスプロトコルは、検証者のうち3分の1が不正であることに耐性を持っています。

ランダム化しない場合、攻撃者はコンセンサスを乗っ取るために667のノードをハッキングする必要があります。

ランダム化した場合、攻撃者が100のノードをハッキングすると、570億のブロックを見る必要があります。

ブロックが悪意を持って操作される確率が50％になる前に、570億個のブロックを見る必要があります。

これは、他の高速プロトコルと比較して優れたセキュリティレベルになります。

200ノードへのハッキングは、15ノードへのハッキングより困難になります。

しかし、攻撃者が数百のノードをハッキングすることは、十分に価値のあることです。

そのため、攻撃者の戦略は、彼らがコントロールするクォーラルがランダム化されるまで、休止状態を維持することです。

そして、プロトコルは全てのトランザクションの確認において、後継のクエリが実行何型うう複数のステップを要求することができます。

このような環境では、休眠状態の攻撃者は、次のブロックを操作できるかどうかに賭けなければなりません。

このような攻撃は、失敗した時に気付きやすいです。

コラテラルは、攻撃が利益を生まないことを確認するために行っています。

検証の2段階

検証の第二段階において、委員会が前任者が無効なブロックを作成したことを発見した場合、前任者が用意した担保を没収することができます。

300ノードを支配する攻撃者は、1マン分の1程度の確率でしかブロックを攻撃できません。

もし次の委員会の選出を予測できない場合、次のブロックへの攻撃が成功何型うう確率は、1万分の1となります。

つまり、ブロックへの攻撃機会を待っていた攻撃者でも、1万回中9,999回は担保に負けることになります。

仮に、攻撃によって100万ドル盗めるとすると、100ドル以上の担保があれば、攻撃は採算に合わなくなります。

検証プロセスに追加される委員会は、この倍率に加算されます。

100ドルの担保は、たとえ＄10Bの資金でも攻撃するには高すぎます。

この方法によって、コンセンサスプロトコルは、高速で効率的なプロトコルと同様に、少人数の検証者で動作させることができます。

しかし、ネットワークが大きくなるにつれて安全性が高まるという完全分散型プロトコルの特性は維持されています。

技術

ランダム化された委員会合意は、暗号学上の課題です。

分散化されたバリデータグループが集合的に委員会を無作為化する必要があります。

プロトコルは、コミット前に結果を予測することが不可能であるということを保証する必要があります。

具体的には、以下の単純な操作を含むべきです。

・攻撃者がランダムな結果に満足しない場合に備えて、次の委員会の選択に同意しない

これらの課題を解決する鍵は、独自の閾値署名にあります。

デジタル署名とは本質的に非常に大きな数です。

プロトコルは、簡単なアルゴリズムで決定することができます。

その大きな数を「種」としてランダムな処理（ランダムな委員会の選出など）を決定する簡単なアルゴリズムを決定することができます。

一意閾値署名は、デジタル署名方式の一種です。

具体的には次のようなものです。

同じ文書に署名した場合、誰もが全く同じ署名を得られることを保証することができます。

しかも誰も自分ではその署名を作成することができません。

十分な数の参加者が一緒に署名を計算することで、初めて参加者がその数字を得ることができるのです。

しかし閾値署名をアルゴリズムに安全に採用するための実装上の課題に加えて、もう一つの課題があります。

コンセンサスアルゴリズムに閾値署名を安全に採用するための実装上の課題の他に、バリデータによる秘密鍵の生成という課題も生じます。

従来のコンセンサスアルゴリズムでは、バリデータの鍵を独立に生成することが可能でした。

そのため新しいバリデータが参加しようとする場合、そのトレザーは自分の鍵を個人的に生成し、すぐにコンセンサスに参加することができます。

閾値署名は新たな技術的複雑性をもたらします。

バリデータの鍵は違いに依存しており、一緒に生成されなければなりません。

中央集権的なシステムでは、管理主体が全ての参加者のために新しい技術を発行することができます。

しかし分散型では不可能です。

この課題を克服するのが、新しい分散型鍵生成バイナンス新ファミリーによって克服されます。

Helix（Helox コンセンサスプロトコルファミリー）

Orbsは、ランダム化委員会コンセンサスに基づくコンセンサスプロトコルをHelixと名付けています。

全てのOrbsバリデーターがランダムビーコンの作成に参加しています。

Orbsの全ての検証者は、前回のランダムビーコン結果のBLS署名を伝播させることで、ランダムビーコンの作成に参加しています。

署名の伝播は、署名の集約を使用して、各ノードが必要とするトラフィック量の上限を設定します。

各ノードが送信する必要のあるトラフィック量に上限を儲けるために署名の集約を使用します。

合計すると、ランダムビーコンによって生成されるネットワークトラフィックの量は参加者の数に比例します。

次に、生成されたランダムシードを用いて、各ブロックチェーンにおけるコンセンサス委員会メンバーを決定します。

各委員会は、そのブロックのコンテンツについて個別にコンセンサスを得ます。

しかし委員会のサイズが制限されているため、スループットが制限されています。

これにより、Orbsは無制限の数の高するAAlプットのブロックチェーンネットワーク内で無制限に運用することができます。

背景

現代のブロックチェーンプロトコルは、セキュリティパフォーマンス スペクトルで分散化のレベルを決定することができます。

セキュリティとパフォーマンスのスペクトラムで分散化のレベルを決めることができます。

ネットワークが享受するセキュリティのレベルが決定されます。

独立した検証者の数が多けれ多いほど、より高いセキュリティが得られます。

スループット（検証者の数が少ないほどスループットが高い）の両方が決定されます。

その結果、ネットワークは両方の面で妥協する必要があります。

どちらか一方または両方において同等以下になってしまうということです。

新しいコンセンサスプロトコルのファミリーは、セキュリティとスループットの両方を最大化することを可能にしています。

新しいコンセンサスプロトコルは、グループ内でランダムなタネを新r内製高く生成するための新しい暗号技術を採用することで、安全性とスループットの両方を最大化しています。

そのため、いかなる当事者にも乱数化結果の操作や予測を許さず、グループ内で信頼性の高い乱数種を生成するための新しい暗号化技術を採用しています。

セキュリティとスケーラビリティのジレンマ

コンセンサスプロトコルは、ブロックチェーン構造の中核をなすものです。

システムの安全性を規制しています。

そして目的とデザインの完全性を維持するためのルールです。

つまり、システムのセキュリティを管理し、その目的と設計の整合性を維持しています。

全てのブロックチェーンプラットフォームは、何らかの形でコンセンサスプロトコルを使用しています。

そしてプロトコルごとにさまざまなる語リズムが存在します。

しかし異なるプロトコルのために多くの異なるアルゴリズムがありますが、それらは全て同じ結果を提供するように設計されています。

悪意のある操作から安全なデータに関する幅広い合意を提供することです。

非中央集権的な環境は、データの承認と同意をするために協力する参加者の数によって保護されます。

データを承認し、同意を提供します。

一般的な過程では、分散型ネットワークを構成するグループが大きければ大きいほど、ネットワークはより複雑隣、集中攻撃からシステムを守ることができます。

基本的に、この過程は次のように述べています。

合意形成のための定足数が大きければ大きいほど、大敵者は、教養・ハッキング・サービス妨害・親友が困難となります。

ネットワークを十分に保護するための理想的な方法として、多様な定足数が重視されてきました。

しかし、必要な定足数を大きくすることは、以下の代償をともなっています。

これらは、相反しています。

そのためユーザーは、両者に対して妥協することに慣れてしまっています。

しかしこの妥協は回避できる可能性があります。

コンセンサスプロトコルの新しいファミリーが開発されました。

そして効率的で最適化されたソリューションが提供されるようになりました。

スケールインテグリティの問題に対して、効率的で最適化されたソリューションを提供する新しいコンセンサスプロトコルのファミリーが開発されました。

これらの新しいプロトコルは、ネットワークにセキュリティとスループットを犠牲にすることなく、真に最適化されたパフォーマンスをネットワークに提供します。

まとめ

RPoSは、Orbsという仮想通貨で実装されています。

コンセンサスメカニズムはそれぞれ異なるため、違いを1つ1つおさえましょう。

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