ヴィタリック・ブテリン：分散化の本当の意味

「分散化」という言葉は暗号経済学で最もよく見られる言葉の 1 つであり、何かがブロックチェーンであるかどうかを判断する基準としてよく考えられています。しかし、この言葉は人々によって定義される最も不適切な言葉である可能性もあります。分散化を実現、保護、改善するために、何千時間もの研究と何十億ドルものハッシュパワーが投入されてきました。人々がプロトコルについて議論し、物事が白熱し始めると、あるプロトコルの支持者（およびそれを拡張する者）が、もう一方のプロトコル提案は「集中化されている」と主張し、それを最終的な議論として使ってもう一方の理論を打ち破るのは非常によくあることです。

しかし、「分散化」という言葉が実際に何を意味するのかについては、多くの混乱が生じることがよくあります。たとえば、まったく役に立たないけれども、あまりにもよくある 3 つのグラフを以下に示します。

それでは、「分散型と非中央集権型の違いは何ですか？」という質問に対する 2 つの異なる答えを見てみましょう。 Quora で。最初の答えは実際には上の図を機械的に言い換えたものですが、2 番目の答えはまったく異なります。 「分散型とは、取引のすべてのプロセスが同じ場所で処理されるわけではないことを意味し、非中央集権型とは、単一の個人が取引の処理を制御できないことを意味します。」同時に、Ethereum Q&A コミュニティ「Ethereum stack exchange」のトップ回答では、上記の図と非常によく似た図が示されていますが、「分散」と「非中央集権」の位置が入れ替わっています。明らかに、この明確化と説明は必要です。

分散化の3つのタイプ

ソフトウェアの分散化について議論する場合、実際には集中化/分散化の 3 つの別々の軸について議論しています。場合によっては、一方が集中化または分散化されずに他方が集中化または分散化される方法がわかりにくいことがあります。一般的に言えば、集中化と分散化は互いに独立しています。 3つの軸は次のとおりです。

1. アーキテクチャの集中化 (非集中化) — このシステムは何台のコンピューターで構成されていますか?システムは、一度に何台のコンピューターがクラッシュしても動作を継続できるでしょうか?

2. 政治的な（非）中央集権化 — システムを構成するコンピューターを最終的に制御する個人や組織はいくつありますか?

3. 論理的 (非) 集中化 — システムはインターフェースとデータベース構造を単一の全体として提示し、維持していますか?それとも非構造化グループですか?単純なヒューリスティックは、このシステムのユーザーとプロバイダーを 2 つに分割した場合、それらは完全に独立したユニットとして動作できるかどうかです。

これら 3 つの側面を 1 つのグラフで図示してみましょう。

このグラフの多くは議論の余地がありますが、理解できるようにしてみましょう。

1. 従来の企業は、政治的に集中化されており（CEO は 1 人）、構造的に集中化されており（本社は 1 つ）、論理的にも集中化されています（実際には半分にすることはできません）。

2. 民法は中央集権的な立法府に依存していますが、慣習法は多くの個々の裁判官によって定められた判例に基づいています。民法は現在、多くの異なる裁判所があり、各裁判所が独自の決定を下す自由を持っているため、構造上はある程度分散化されていますが、コモンローはより分散化されています。民法であろうと慣習法であろうと、論理的には中央集権化されています（法律は法律です）。

3. 言語は論理的に分散化されています。アリスとボブの間で話される英語は、チャーリーとデビッドの間で話される英語と同じである必要はありません。どの言語も、存在するために中央集権的なインフラストラクチャを必要としません。また、英語の文法規則は、1 人の個人によって作成または管理されるものではありません (一方、エスペラント語は、もともとルートヴィヒ・ザメンホフによって発明され、現在では権威のない生きた言語のように進化しています)。

4. BitTorrent は英語と同様に論理的に分散化されていますが、コンテンツ配信ネットワークは英語と同様に単一の企業によって制御されています。

5. ブロックチェーンは、政治的には分散化されており（誰も制御していない）、アーキテクチャ的には分散化されています（インフラストラクチャに中央の障害点がない）が、論理的には集中化されています（一般的に合意された状態があり、システムは単一のコンピューターのように動作します）。

多くの場合、ブロックチェーンのメリットについて話すときは、「中央データベース」を持つことの利便性の利点について説明しています。集中化は論理的な集中化であり、多くの場合、良いことだと考えられます (ただし、IPFS の Juan Benet は、論理的に分散化されたシステムはネットワークの分散化された領域で存続する可能性が高く、接続性の悪い地域などでもうまく機能するため、可能な限り論理的な分散化を推進することを支持しています。また、論理的な分散化を明確に支持している Scuttlebot から始まるこの記事を参照してください)。

アーキテクチャの分散化はしばしば政治的な中央集権化につながりますが、必ずしもそうとは限りません。正式な民主主義では、政治家は会議室で会合し、投票しますが、その会議室の管理者は結果を変えるほどの大きな意思決定権を持っていません。コンピュータ化されたシステムでは、利便性のために集中型フォーラムを使用するオンライン コミュニティがある場合、論理的ではなく構造的な分散化が発生する可能性がありますが、フォーラムの所有者によって違反される広く受け入れられている社会契約がある場合、そのフォーラムの全員が離脱して別のフォーラムに移動します (コミュニティは、他のフォーラムで実際に実施されている検閲を見て反抗的な人々で構成されています)。

ロジックの集中化により、アーキテクチャの分散化は困難になりますが、不可能ではありません。分散型コンセンサス ネットワークが有用であることが証明されていますが、BitTorrent を維持するよりも困難です。論理的な中央集権化は政治的な分散化をより困難にします。論理的に中央集権化されたシステムでは、単純な「他人の生き方を尊重する」アプローチで議論を解決することがより困難になります。

分散化の3つの理由:

次の質問は、なぜ分散化が有用なのかということです。通常、次のような観点があります。

1. 容错力: 分散型システムは、予期せず同時に障害が発生する可能性が低い多くの独立したコンポーネントに依存しているため、予期せず障害が発生する可能性が低くなります。

2. 抗攻击力: 分散型システムには、周囲の経済システムよりも低コストで攻撃できる機密の中心点がないため、攻撃や操作にかかるコストが高くなります。

3. 防勾结串通: 分散型システムの参加者が他の参加者を犠牲にして自分たちの利益を図る共謀を行うことはより困難です。企業や政府のリーダーが、国民、顧客、従業員、そして公衆に害を与えながら、自分たちの利益のために共謀することは、あまりにもよくあることだと言わざるを得ません。

これら 3 つの議論はすべて重要かつ有効です。しかし、意思決定プロトコルについて考え始めると、3 つの議論はすべて、興味深く異なる結論につながります。これらの議論を一つずつ取り上げていきましょう。

フォールト トレランスに関する中心的な議論は単純です。起こる可能性が低いのは、コンピュータの故障でしょうか?それとも、10 台のコンピュータのうち 5 台が同時に故障したのでしょうか?この原理は疑う余地がなく、ジェットエンジン、バックアップ発電機、病院や軍事基地などのインフラストラクチャ、ポートフォリオの多様化、そしてもちろんコンピュータ ネットワークなど、実際の多くの状況で使用されています。

しかし、この効果的かつ重要な分散化は、予測に時々使用される数学モデルにとっては万能薬には程遠い場合があります。理由は共通モード障害です。もちろん、ジェットエンジンが 4 つある場合、1 つある場合よりも故障する可能性は低くなりますが、4 つのジェットエンジンがすべて同じ工場で製造されていたらどうなるでしょうか?そして、これら 4 つのジェット エンジンは同じ資格のない従業員によって製造されたのですか?

今日のブロックチェーンは、共通モード障害に対して効果的に保護できますか?必要ありません。次のシナリオを参照してください。

1. ブロックチェーンのすべてのノードは同じクライアント ソフトウェアを実行しますが、実際にはバグがあります。

2. ブロックチェーンのすべてのノードは同じクライアントソフトウェア上で実行されており、このクライアントソフトウェアの開発チームは実際には社会の腐敗した要素です。

3. アップグレードされたプロトコルを提案した研究開発チームは、社会の腐敗した要素であることが判明しました。

4. プルーフ・オブ・ワーク・ブロックチェーンでは、マイナーの70%が同じ国におり、その国の政府は国家安全保障上の理由からすべてのマイニングファームを押収することを決定しました。

5. マイニングハードウェアのほとんどは同じ会社によって製造されたもので、賄賂を受け取ったり強要されたりして、ハードウェアを自由にシャットダウンできるバックドアを作成させられた。

6. ブロックチェーンのプルーフ・オブ・ステークでは、すべての利子の付く通貨の 70% が同じ取引所にあります。

フォールト トレランスを備えた分散化の全体的な見方では、これらすべての側面を考慮し、それらを最小限に抑える方法を検討します。したがって、このことから、いくつかの結論は当然明らかになります。

1. 多国間の競争関係を築くことが重要である

2. プロトコルのアップグレードの背後にある技術的な考慮事項に関する知識は民主化されなければならず、そうすることで、明らかに悪いプロトコルの変更について、より多くの人がより自然に調査、議論、批判に参加できるようになります。

3. 中核となる開発・研究スタッフは、複数の企業や組織に雇用される（または多くのボランティアで充足される）必要がある

4. マイニング アルゴリズムは、集中化を最小限に抑えることを念頭に置いて設計する必要があります。

5. 理想的には、プルーフ・オブ・ステークを使用してハードウェアの集中化のリスクを完全に排除します (もちろん、プルーフ・オブ・ステークの使用によってもたらされる可能性のある新しいリスクについても十分に注意する必要があります)。

フォールト トレランスの初期形態ではアーキテクチャの分散化が必要であることに注意することが重要ですが、よく考えてみると、コミュニティのフォールト トレランスがプロトコルの継続的な開発を制御するようになると、政治的な分散化も非常に重要であることがわかります。

さて、攻撃耐性を見てみましょう。純粋に経済的なモデルの中には、分散化がまったく重要でなくても、望む結果が得られるものもあります。 51% 攻撃（つまり、ファイナリティへの復帰）が発生した場合にバリデーターが 5,000 万ドルの損失を保証するプロトコルを作成する場合、バリデータが 1 つの企業によって制御されるか、100 の企業によって制御されるかはそれほど重要ではありません。 5,000 万ドルの経済的安全保障マージンは、5,000 万ドルの経済的安全保障の限界費用です。実際、集中化によって経済的安全性の概念が最大化される理由には、深いゲーム理論的根拠があります (既存のブロックチェーンのトランザクション モデルはこの見解を反映しており、ブロックに含まれるトランザクションは、マイナー/ブロック申請者を通過する際に実質的に独裁制の一形態となります)。

しかし、より豊かな経済モデル、特に強制の可能性を認めるモデル（またはノードに対する標的型 DOS 攻撃のようなより軽微なモデル）を採用すると、分散化がより重要になります。人の命を脅かすなら、5000万ドルは彼らにとって何の意味もありません。しかし、5000万ドルが10人の人々に分配されるなら、10倍の人数を同時に脅迫しなければなりません。一般的に、現代の世界は、多くの場合、攻撃者にとって有利な攻撃/防御の非対称性が特徴です。1,000 万ドルの建物は 10 万ドル未満で破壊できますが、攻撃者の影響力は線形以下であることがよくあります。1,000 万ドルの建物を破壊するのに 10 万ドルしかかからない場合、100 万ドルの建物を破壊するのに 3 万ドルしかかからない可能性があります。コストが小さいほど、比率は良くなります。

この推論はどこへ導くのでしょうか?まず、彼はプルーフ・オブ・ワークよりもプルーフ・オブ・ステークを強く推奨しています。その理由は、コンピューターのハードウェアは検出、微調整、攻撃が容易であるのに対し、コインは隠しやすいからです (プルーフ・オブ・ステークは他の理由から他のノードからの攻撃に対してもより耐性があります)。 2 番目に、広範囲に分散した開発チームもサポートします。 3 番目に、彼はコンセンサス プロトコルを設計する際には経済モデルとフォールト トレランス モデルの両方を考慮する必要があることも示唆しました。

最後に、3 つの議論の中で最も複雑な、共謀抵抗について説明します。共謀は定義するのが難しい行為であり、おそらくそれを説明する唯一の真に有効な方法は「誰も好まない組み合わせ」と言うことです。現実の多くの状況では、全員が完璧に調整し協力できるのが理想的な状況ですが、1 人が調整し協力できても、他の人ができない場合は非常に危険です。

単純な例としては、独占禁止法が挙げられます。独占禁止法は、市場の一方の参加者が結集して独占者のように行動し、市場のもう一方の参加者の利益や社会福祉を犠牲にして外部の利益を得ることを困難にするための規制障壁を設けています。もう一つの例は、米国における候補者とスーパーPAC間の調整に関する規則であるが、これは実際には実施するのが難しいことが判明している。より小さな例としては、いくつかのチェスゲームが挙げられます。 1 人のプレイヤーのスコアを向上させるために、2 人のプレイヤーが試合中に複数のゲームをプレイすることを防ぐためのルール。どこを見ても、既存の機関による不必要な調整を防ごうとする試みは至る所で見られます。

ブロックチェーン プロトコルの場合、コンセンサスの背後にある数学的および経済的推論は、重要な非調整選択モデルに依存することがよくあります。あるいは、独立した決定を下すことができる多くの小さなキャラクターで構成されたゲームがあるとします。ある人物がプルーフ・オブ・ワークでマイニングパワーの 1/3 以上を獲得した場合、その人物は個人的にマイニングすることで莫大な利益を得ることができます。しかし、ビットコインのマイニングパワーの 90% が同じ会議に出席できるほど優れている場合、この非協調的な選択モデルは本当に現実的であると言えるのでしょうか?

ブロックチェーンの支持者はまた、ブロックチェーンはルールを自由に変更できないため、より安全であると指摘しています。ただし、ソフトウェアやプロトコルの開発者が全員同じ会社で働いている場合や、家族が同じ部屋に座っている場合、上記のセキュリティは必ずしも保証されません。一般的に、これらのシステムは単一の当事者によって独占されるべきではありません。したがって、関係者間の調整がない場合でも、ブロックチェーンはより高いセキュリティを提供すると言っても過言ではありません。

もちろん、これも根本的な矛盾を示しています。 Ethereum を含む多くのコミュニティは、強いコミュニティ精神を持ち、フォークの実装、リリース、アクティブ化を調整するために迅速に対応し、サーバーのサービス拒否問題を 6 日以内に解決できることで賞賛されることがよくあります。しかし、悪質なマイナーが繰り返し 51% 攻撃を調整して他の人を困らせる「悪い調整」を防ぎながら、この前向きな調整を促進し、改善するにはどうすればよいでしょうか。

この質問に答えるには 3 つの方法があります。

1. 悪い調整問題について考えすぎるのではなく、それに耐えられるプロトコルを構築するように努めてください。

2. プロトコルが進化して前進するのに十分な調整が可能でありながら、攻撃を開始するには不十分な調整を可能にする適切な媒体を見つけるようにしてください。

3. 好ましい調整と好ましくない調整を​​区別することを学び、好ましい調整をより容易にし、好ましくない調整を​​より困難にするようにしてください。

最初のアプローチは主に Casper の設計哲学ですが、経済学だけでは他の 2 つのアプローチの分散化の考慮事項に対処できないため、それだけでは十分ではありません。 2 番目の方法は、プログラム開発、特に長期の開発作業では明確に実行することが難しく、不明瞭な開発事故が頻繁に発生します。たとえば、ビットコインのコア開発者は英語を話すことが多いですが、マイナーのほとんどは中国語を話します。これは素晴らしい偶然です。これは調整をより困難にする「二院制」の管理アプローチを生み出すため、英語圏と中国語圏のコミュニティが距離やコミュニケーションの難しさから意見の相違や議論を起こし、双方が同じ間違いに同意する可能性が低くなり、同一モデルが生産されるリスクを軽減するのに役立ちます。

3つ目は社会的な課題です。この点に関する解決策としては、次のものが考えられます。

1. 社会的介入は、市場の一方の側のプレーヤーが自分の側だけに忠誠を誓うことを防ぐために、ブロックチェーン コミュニティに対する参加者の忠誠心を高めようとします。

2. 同じ文脈ですべての市場参加者間のコミュニケーションを改善し、バリデーター、開発者、マイナーはすべて同じ陣営に属しており、他の陣営に対して自らの利益を守るために調整する必要があることを明確にします。

3. このプロトコルは、バリデーター/マイナーが 1 対 1 の「特別な関係」を築くインセンティブを減らし、集中型の配信ネットワークやその他の同様のスーパープロトコル メカニズムを減らすように設計されています。

4. この合意の基本的な特性が何であるか、何を行うべきでないか、または極端な状況でのみ何が実行できるかを明確にします。

3 番目のタイプの分散化は、不要な調整を回避する分散化です。これはおそらく達成するのが最も難しく、トレードオフは避けられません。おそらく最善の解決策は、非常に分散化されていることが保証されているグループ、つまりプロトコルのユーザーに大きく依存することです。