著者:ヴィタリック、イーサリアムの創設者。 編纂者: Deng Tong, Golden Finance
按：本文はイーサリアム創設者Vitalikが最近発表した「イーサリアムプロトコルの未来の発展」シリーズ記事の第3部「Possible futures of the Ethereum protocol, part 3: The Scourge」です。第2部は金色财经「Vitalik：The Surge段階イーサリアムプロトコルはどのように発展すべきか」で、第1部は「イーサリアムPoSはまだどのように改善できるか」です。以下は第3部の全文：
時間 T において、ランダムに選ばれたバリデーターが、その時点でのブロックチェーンの現在の状態において有効なトランザクションのリストを含むリストを作成します。時間 T+1 に、ブロック構築者（プロトコル内のオークションメカニズムによって事前に選ばれる可能性がある）がブロックを作成します。このブロックは、リストに含まれるすべてのトランザクションを含む必要がありますが、順序を選択することができ、独自のトランザクションを追加することもできます。
フォークされた選択肢の必須包含リスト(FOCIL)の提案には、各ブロックの複数の包含リスト作成者の委員会が含まれます。 トランザクションを 1 ブロック遅らせるには、含まれているリストの作成者の k (例: k = 16) がトランザクションを確認する必要があります。 オークションを通じて選択された最終的な提案者とFOCILの組み合わせには、インクルージョンのリストを含める必要がありますが、並べ替えたり、新しい取引を追加したりすることができます(「FOCIL + APS」と呼ばれることがよくあります)。
Vitalik:イーサリアムの「The Scourge」フェーズの重要な目標
著者:ヴィタリック、イーサリアムの創設者。 編纂者: Deng Tong, Golden Finance
按：本文はイーサリアム創設者Vitalikが最近発表した「イーサリアムプロトコルの未来の発展」シリーズ記事の第3部「Possible futures of the Ethereum protocol, part 3: The Scourge」です。第2部は金色财经「Vitalik：The Surge段階イーサリアムプロトコルはどのように発展すべきか」で、第1部は「イーサリアムPoSはまだどのように改善できるか」です。以下は第3部の全文：
**イーサリアム L1 が直面する最大のリスクの一つは、経済的な圧力によって引き起こされるステークプルーフの中央集権化です。コアのステークプルーフメカニズムに参加することに規模の経済が存在する場合、大規模な利害関係者が支配的な地位を占め、小規模な利害関係者が大型マイニングプールに参加するのをやめることになります。**これにより、51%攻撃、取引の審査、その他の危機のリスクが高まります。中央集権化のリスクに加えて、価値の抽出のリスクも存在します：ごく少数の人々が、元々イーサリアムユーザーに流れるはずだった価値を得ることになります。
昨年、私たちはこれらのリスクについての理解を大幅に深めました。ご存知の通り、**このリスクは二つの重要な場所に存在します：（i）ブロック構築、及び（ii）ステーキング資本規定。**大規模な参加者は、より複雑なアルゴリズム（「MEV抽出」）を実行してブロックを生成し、その結果、彼らにより高いブロック収入をもたらします。大規模な参加者は、流動的ステーキングトークン（LST）として資金を他者に解放することで、資金がロックされる不便をより効果的に解決することも可能です。小規模なステーキング者と大規模なステーキング者との直接的な問題に加えて、ETHを過剰にステーキングするかどうか（またはする可能性があるか）という問題も存在します。
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スカージ 2023年ロードマップ
今年、ブロックチェーンの構築は大きな進展を遂げました。最も顕著なのは、「委員会が含まれるリストにいくつかのターゲットを絞ったソリューションを加えた」理想的なソリューションの統合、そしてステークプルーフ経済学の重要な研究、包括的に二層のステーキングモデルや発行量を減少させてステーキングされるETHのパーセンテージを制限するという考え方です。
スカージの重要な目標
本文は三つの部分で構成されています
*ブロック建設パイプラインの固定
ブロック構築の修正
私たちは何の問題を解決する必要がありますか？
今日、イーサリアムブロックの構築は、主にMEVBoostのオフプロトコルのプロプサービルダー分離を通じて行われています。 バリデーターがブロックを提案する機会があるとき、彼らはブロックの内容を選択する作業をビルダーと呼ばれる専門の参加者に割り当てます。 収益を最大化するブロックコンテンツを選択するタスクは、規模の経済集約型です:オンチェーンの金融商品とそれらと相互作用するユーザートランザクションからできるだけ多くの価値を引き出すために、どのトランザクションを含めるかを決定するために特別なアルゴリズムが必要です(これは「MEV抽出」として知られています)。 バリデーターは、規模の経済が比較的軽い、つまり入札を聞いて最高入札を受け入れるという「ダムパイプ」のタスクと、証明などの他の責任に直面しています。
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MEVBoostが行っていることのプログラム化された図：専用のビルダーが赤のタスクを担当し、ステークホルダーが青のタスクを担当します。
提案者と作成者の分離 (PBS) や証明者と提案者の分離 (APS) など、いくつかのバージョンがあります。 両者の違いは、2人の参加者のどちらが責任を負うかという細かい詳細に関係しています:大まかに言えば、PBSではバリデーターはまだブロックを提案しますが、ビルダーからペイロードを受け取りますが、APSではスロット全体がビルダーの責任になります。 最近、APSは、提案者がビルダーと同じ場所に配置される動機をさらに減らすため、PBSよりも好まれています。 APSは、トランザクションを含む実行済みブロックのみに適用されることに注意してください。 プルーフ・オブ・ステーク関連データを含むコンセンサスブロックは、引き続きバリデーターにランダムに割り当てられます。
この権力分離は、バリデーターの分散化を維持するのに役立ちますが、重要なコストがあります："専門"タスクを実行する参加者は非常に集中化しやすくなります。これが今日のイーサリアムブロックの構築です：
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2人の参加者が約88%のエーテルブロックの内容を選択しています。この2人の参加者が取引をレビューすることにしたらどうなるでしょうか？答えは見た目ほど悪くはありません：彼らはブロックを再構成できないため、取引が含まれるのを防ぐために51%のレビューはまったく必要ありません：必要なのは100%です。88%のレビュー機構では、ユーザーは平均して9スロット（技術的には平均114秒、ではなく6秒）待つ必要があります。特定のユースケースでは、特定の取引を2分または5分待つことは問題ありません。しかし、他のユースケース、例えばDeFiの清算では、他の人の取引を数ブロック遅延させることができる場合でも、それは重大な市場操作のリスクとなります。
ブロックビルダーが収益を最大化するために使用できる戦略は、ユーザーに他の悪影響を及ぼす可能性があります。 "サンドイッチ攻撃"は、トークン取引を行うユーザーがスリッページにより大きな損失を被る原因となることがあります。これらの攻撃によってブロックチェーンが塞がれてしまうため、他のユーザーのガス価格が引き上げられました。
それは何ですか、それはどのように機能しますか？
先進的なソリューションは、ブロック生成タスクをさらに分解することです：私たちは、取引のタスクを提案者（つまり、ステーキング者）に再び委任し、ビルダーは自分自身の取引を選択して並べ替えたり挿入したりすることしかできません。これが、インクルードリストがやりたいことです。
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時間 T において、ランダムに選ばれたバリデーターが、その時点でのブロックチェーンの現在の状態において有効なトランザクションのリストを含むリストを作成します。時間 T+1 に、ブロック構築者（プロトコル内のオークションメカニズムによって事前に選ばれる可能性がある）がブロックを作成します。このブロックは、リストに含まれるすべてのトランザクションを含む必要がありますが、順序を選択することができ、独自のトランザクションを追加することもできます。
フォークされた選択肢の必須包含リスト(FOCIL)の提案には、各ブロックの複数の包含リスト作成者の委員会が含まれます。 トランザクションを 1 ブロック遅らせるには、含まれているリストの作成者の k (例: k = 16) がトランザクションを確認する必要があります。 オークションを通じて選択された最終的な提案者とFOCILの組み合わせには、インクルージョンのリストを含める必要がありますが、並べ替えたり、新しい取引を追加したりすることができます(「FOCIL + APS」と呼ばれることがよくあります)。
この問題を解決する別の方法は、複数の並行提案者 (MCP) のアプローチであり、例えば BRAID です。BRAID は、ブロック提案者の役割を低規模経済部分と高規模経済部分に分けることを避けようとし、むしろブロック生成プロセスを多くの参加者に分配し、各参加者提案者が中程度の複雑さを持つことで収入を最大化できるようにします。MCP の動作は、k 個の並行提案者が取引リストを生成し、その後、決定論的アルゴリズム（例えば、手数料の高い順にソートする）を使用して順序を選択することです。
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BRAIDは、デフォルトのソフトウェアを実行するダムパイプのブロック提案者を最良の目標として実現しようとはしていません。これができない2つの理解しやすい理由は次のとおりです：
BRAIDでは、証明者は依然として分離され、dumb-pipe機能として動作できます。
この二つの極端の他に、両者の間にある一連の可能なデザインが存在します。例えば、ブロックに追加する権利のみをオークションにかけ、再配置や前置きの権利を持たない役割を持たせることができます。さらに、それらが追加または前置きすることを許可しても、中間に挿入したり再配置したりすることはできないようにすることも可能です。これらの技術の魅力は、オークション市場の勝者が非常に集中する可能性があるため、彼らの権威を低下させることには多くの利点があることです。
メモリプールの暗号化
多くのこのようなデザイン（特に、オークション機能に厳しい制限があるBRAIDまたはAPSバージョン）を成功裏に実施するために重要な技術は、暗号化メモリプールです。暗号化メモリプールは、ユーザーが暗号形式で取引をブロードキャストし、何らかの有効性証明を添付する技術であり、取引は暗号形式でブロックに含まれますが、ブロック構築者はその内容を知りません。取引内容は後で公開されます。
暗号メモリプールを実現する主な課題は、すべての取引が後で開示されることを保証する設計を提案することです：単純な「提出と開示」スキームは機能しません。なぜなら、開示が自発的である場合、開示するかしないかの選択行為自体が利用可能なブロックに対する「最後の推進者」の影響を持つからです。主な2つの技術は(i)閾値復号と(ii)遅延暗号化で、これは検証可能な遅延関数(VDF)に密接に関連する原理です。
既存の研究との関連は何ですか？
MEVとビルダーの集中化の説明：
MEVブースト:
エンシュラインドPBS（早期に提案されたこれらの問題への解決策）：
Mike Neuder の含まれるリストに関する読書リスト：
含まれるリストEIP：
FOCILの:
マックス・レズニックのBRAIDデモ:
「優先順位はあなたが必要とするものです」、著者：ダン・ロビンソン：
多提案者ウィジェットとプロトコルについて：
VDFResearch.org:
検証可能な遅延関数と攻撃（RANDAO設定に重点を置きますが、暗号メモリプールにも適用されます）：
MEV 実行チケットのキャプチャと分散化：
APS 集中化:
多くの MEV と包含リスト：
何をまだする必要がありますか、何を考慮する必要がありますか？
上記のすべてのソリューションは、参加するステークの権限を分割するさまざまな方法と見なすことができ、低スケールエコノミー（「ダムパイプ」）から高スケールエコノミー（「専門化フレンドリー」）の範囲で並べられます。2021年以前、これらの権限はすべて1つの参加者に束ねられていました：
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核心の問題は、利害関係者が握っている有意義な権力は、最終的には「MEV関連」の権力になる可能性があるということです。私たちは、できるだけ多くの権力を持つ高度に分散した参加者のグループを望んでいます。これは、（i）利害関係者に大量の権力を委譲し、（ii）利害関係者ができるだけ分散されるようにすることを意味します。つまり、規模の経済に基づく統合のインセンティブがほとんどない状態です。これは対処が難しい緊張関係です。
特に課題の1つはマルチブロックMEVです:場合によっては、執行オークションの勝者は、複数のスロットを連続してキャプチャし、最後に制御するブロック以外のブロックでMEV関連の取引を行うことが許可されていない場合、より多くのお金を稼ぐことができます。 もしインクルージョンリストがそうせざるを得ない場合、その期間中は全くブロックを投稿しないことで、それを回避しようとすることができます。 ビルダーが提供しない場合、ブロックに直接送信される無条件のインクルージョンリストを作成できますが、インクルージョンリストはMEV関連になります。 ここでの解決策には、人々をインクルージョンリストに賄賂として登録するための低レベルのインセンティブを受け入れるなど、いくつかの妥協が含まれるかもしれません。
私たちはFOCIL + APSを以下のように見ることができます。ステーキング者はスペクトルの左側部分の権利を保持し、スペクトルの右側部分は最高入札者にオークションされます。
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BRAIDは全く異なります。「ステーカー」の部分が大きくなっていますが、これは軽ステーカーと重ステーカーの2つの部分に分かれています。同時に、取引が優先手数料の降順に並べられているため、ブロックのトップの選択は実際には手数料市場によってオークションされ、この仕組みはPBSに似ていると見なすことができます。
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BRAIDのセキュリティは、暗号化されたメモリプールに大きく依存しています。そうでない場合、ブロックトップオークションメカニズムは、戦略的盗用攻撃に非常に脆弱です（本質的には、他の人の取引をコピーし、受取人のアドレスを交換し、0.01％の高額な手数料を支払うことです）。この事前に含まれるプライバシーへの需要が、PBSの実装を非常に困難にしている理由でもあります。
最後に、FOCIL + APS のより「過激な」バージョン、例えば。 APS はブロックの末尾のオプションのみを以下のように特定します：
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残りの主要なタスクは、（i）さまざまな提案を強化し、その結果を分析すること、（ii）その分析をイーサリアムコミュニティの目標に対する理解と結びつけることです。つまり、それがどのような形の中央集権を容認するのかです。各提案は、いくつかの作業を完了する必要があります。たとえば：
さらに注目すべきは、これらの異なる提案が必ずしも互いに互換性のない分岐点ではないということです。例えば、FOCIL + APSの実装は、BRAIDの実装の足がかりとして簡単に行うことができます。効果的な保守戦略は「様子見」アプローチであり、まずはステーキング者の権限が制限されたソリューションを実装し、大部分の権限がオークションにかけられ、その後、時間が経つにつれてリアルタイムネットワークでのMEV市場の運営についての理解が深まるにつれて、徐々に利害関係者の権限を増やしていくことです。
特に、ステーキングの中央集権的ボトルネックは：
これらの四つの問題のいずれかを解決することは、他のいずれかの問題を解決する利益を増加させます。
さらに、ブロック構築パイプラインと単一スロット最終性の間には相互作用があり、特にスロット時間を短縮しようとする場合に顕著です。多くのブロック施工パイプライン設計は、最終的にスロット時間を増加させることになります。多くのブロック構築パイプラインは、プロセスの複数のステップで証明者の役割を含んでいます。したがって、ブロック構築パイプラインと単一スロット最終性を同時に考慮する価値があります。
ステーキング経済学の修正
私たちは何の問題を解決する必要がありますか？
現在、約30％のETH供給量が積極的にステーキングされています。これは、イーサリアムを51％攻撃から守るのに十分です。もしステーキングされるETHの割合がさらに大きくなると、研究者たちは異なる状況が発生することを懸念しています：ほとんどすべてのETHがステーキングされる場合、リスクが生じます。これらのリスクには：
それは何ですか、それはどのように機能しますか？
歴史的に見ると、一つの解決策は次のようになります：もし全員が避けられずにステーキングを行い、流動性ステーキングトークンが避けられないのであれば、実際に信頼を置かない、中立的で最大限に分散化された流動性ステーキングトークンを持つために、ステーキングを友好的にしましょう。簡単な方法は、ステーキングの罰を1/8に制限することで、7/8のステーキングETHを削減できないようにし、同じ流動性ステーキングトークンに入れる資格を与えることです。もう一つの選択肢は、明示的に二層のステーキングを作成することです：「リスクを負う」（削減可能な）ステーキング。
しかし、この方法に対する批判の一つは、それが経済的に見てはるかに単純な事柄と同等であるように思えることである：もし株式がある事前に定められた上限に近づくなら、発行量を大幅に減少させる。基本的な主張はこうである：もし私たちが最終的にリスクを取る層のリターンが3.4%、無リスク層（全員が参加）のリターンが2.6%の世界に入るなら、実際にはETHをステーキングする世界のリターン0.8%と同じであり、ETHを単に保有するリターンは0%である。リスクを取る層のダイナミクス、ステーキングの総量と集中度は、両方のケースで同じである。だから私たちは単純なことをして発行を減らすべきである。
この論点への主な反論は、「無リスク層」を依然として有用な機能と一定のリスクを持たせることができるかどうかです（たとえば、Dankradがここで提起したように）。
これらの二つの提案は、発行曲線の変更を意味しており、株式の数が過剰であれば、リターン率は非常に低くなります。
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左:Justin Drakeによる分布曲線の調整の提案。 右:Anders Elowssonによる別の提案。
一方で、二段階のステーキングでは、二つの報酬曲線を設定する必要があります：（i）「基本」（無リスクまたは低リスク）ステーキングの報酬率、及び（ii）リスクのあるステーキングのプレミアム。これらのパラメータを設定する方法はいくつかあります：例えば、1/8の権益が削減可能であるというハードパラメータを設定した場合、市場の動向が削減可能な権益が得る報酬率のプレミアムを決定します。
ここでのもう一つの重要なテーマは、MEVキャプチャです。今日、MEVの収入（例えばDEXアービトラージ、サンドイッチ……）は提案者、つまりステーキングを行っている者に流れています。これはプロトコルにとって完全に「不透明な」収入です：プロトコルはそれが年利0.01%、1%、あるいは20%であるかを知ることができません。この収入源の存在は、さまざまな観点から非常に不便です：
これらの問題を解決するために、MEV収入をプロトコル内で明確に可視化し、それを捕らえる方法を見つけることができます。最初の提案はFrancescoのMEVスムージングでしたが、現在では、ブロック提案者の権利を事前にオークションにかけるメカニズム（または一般的に、ほぼすべてのMEVを捕らえるのに十分な権力を持つこと）は、同じ目標を達成できると広く考えられています。
既存の研究との関連は何ですか？
wtfを発行する：
エンドゲーム ステーキング経済学、ポジショニングケース：
リリース レベルのプロパティ、Anders Elowsson:
バリデーターの設定サイズ上限：
多層ステーキングのアイデアについての考察：
レインボーステーキング：
Dankradの流動的なステーキング提案：
MEVスムージング、Francesco著:
MEVバーン、著者：ジャスティン・ドレイク：
何をまだする必要がありますか、何を考慮する必要がありますか？
残された主要なタスクは、いずれかの行動を取らないことに同意し、ほぼすべてのETHがLST内にあるリスクを受け入れるか、または上記の提案のいずれかの詳細とパラメーターについて最終的に合意することです。利益とリスクの大まかなまとめは以下の通りです：
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それはロードマップの他の部分とどのように相互作用しますか？
個々のベットに関連する重要な交差点です。今日、イーサリアムノードを実行できる最も安価なVPSの月額費用は約60ドルで、主にハードディスクストレージコストによるものです。32 ETHのステーキング者（この記事執筆時点で84,000ドル）は、これによりAPYが低下します(60 * 12) / 84000 ~= 0.85% 。もし総ステーキングリターン率が0.85%未満であれば、このレベルにいる多くの人々にとって個別ステーキングは実行不可能です。
もし私たちが個別のステーキングを引き続き可能にしたいのであれば、ノードの運営コストを削減する必要性がさらに強調されます。これはVergeで達成されます：ステートレスはストレージの必要性を排除し、これ自体が十分かもしれません。そして、L1 EVMの有効性証明がコストを無視できるものにします。
一方で、MEVの廃棄は個別のステーキングを助けると言えます。全体のリターンは減少しますが、より重要なのは分散を減少させ、ステーキングがもはや宝くじのようではなくなることです。
最後に、発行のいかなる変化も、ステーキング設計の他の根本的な変化（例えば、虹ステーキング）と相互作用します。特に注目すべき問題は、ステーキング報酬が非常に低くなる場合、次の2つの選択肢の間で選ばなければならないということです：(i) 罰則の厳しさを減少させ、不正行為に対する抑制要因を減らすこと；(ii) 高い罰則の厳しさを維持することで、善意の検証者であっても、技術的な問題や攻撃に遭遇した場合には、偶然に負の報酬を受け取ることになる可能性があるという一連の状況が増加します。
アプリケーション層ソリューション
上述部分重点紹介了イーサリアム L1 の変化、これらの変化は重要な中央集権リスクを解決することができます。しかし、イーサリアムは単なるL1ではなく、エコシステムであり、上述のリスクを軽減するための重要なアプリケーションレイヤー戦略もあります。いくつかの例は次のとおりです：
Justin Drake、Caspar Schwarz-Schilling、Phil Daian、Dan Robinson、Charlie Noyes、Max Resnick のフィードバックとレビュー、そして ethstakers コミュニティとの議論に感謝します。