Vitalik: PoS では PoW と比べてブロック時間が大幅に短縮されないのはなぜですか?

また、私たちはイーサリアム プロトコル内のメカニズムを積極的に研究しており、数秒以内にユーザーに強力なトランザクション確認保証を提供し、次のブロックまたは別の最近のブロックにトランザクションを含めることを期待しています。

ソース | Vitalik Buterin、編集 | PAニュース

2月7日、イーサリアムの共同創設者であるヴィタリック・ブテリン氏は、Redditフォーラムに「なぜプルーフ・オブ・ステークはプルーフ・オブ・ワークに比べてブロック時間を大幅に短縮しないのか？」というタイトルの記事を公開した。 （なぜプルーフ・オブ・ステークはプルーフ・オブ・ワークに比べてブロック時間を大幅に短縮しないのか？）PANewsは関連コンテンツを次のように翻訳しました。

ブロックチェーンのブロック時間制限を短縮することは、セキュリティと分散化に関連しており、具体的には、ネットワーク接続が良好なノードは大きな経済的優位性を得ることができますが、この場合、イーサリアムのマイニングとステーキングがより集中化される（AWSなどの集中型サービスを使用する）などの他のリスクにもつながります。

プルーフ・オブ・ワーク（PoW）における中心的な問題は、ブロックがランダムに出現することです。つまり、平均ブロック時間が 13 秒の場合、次の 2 つのブロックが 1 秒以内に出現する確率は 1/13 であることを意味します。 2 つのブロックが接近して出現した場合、ネットワーク接続の優れたマイナーは、自身のブロックを伝播させるのに有利になります (つまり、ネットワーク接続の優れたマイナーは、最初に自分のブロックをネットワークにブロードキャストできます)。そのため、他のマイナーに勝つことができます。ブロック時間は 13 秒なので、これは許容範囲内です。特に、アンクル報酬によって、わずかに遅れたブロック時間による経済的損失が軽減されるためです。しかし、ブロック時間が 3 秒に短縮されると、大きな問題が発生する可能性があります。 (注: Ethereum では、孤立ブロックはアンクル ブロックと呼ばれます。これらはメイン チェーンのセキュリティに貢献できます。Ethereum の GHOST プロトコルはアンクル ブロックに報酬を支払い、マイナーが新しく発見されたブロックでアンクル ブロックを参照するように促します。)

プルーフ・オブ・ステークでは、イーサリアムブロックチェーンは12秒ごとにブロックを均等に完了するため、上記の問題は発生しません。しかし、別の問題が発生します。イーサリアムのプルーフオブステークメカニズムは、スロット後のブロックに対してより高いレベルの確認を提供しようとしますが、次のスロットに含めるにはスロットごとに数千の署名（現在は約9,100）が必要であり、このプロセスには多くの時間がかかり、遅延が発生します。レイテンシは線形ではなく対数的であり、さらに重要なことは、スロット時間を半分にしてスロットあたり約 4550 の署名を実行することは実現不可能であるということです。これは、スロット時間が短くなっても、スロットあたりにかかる時間はほぼ同じであるためです。それだけでなく、このプロセスでは複数回のネットワーク通信が必要になるため、多数の署名を集約することも大きな問題です。このプロセスが 6 秒以内またはそれより短い時間で安全に完了したとしても、署名の数が多すぎるために時間通りにチェーンにアップロードされない可能性があり、最終的には高度に集中化されたネットワーク参加者 (ノード) に利益をもたらすことになります。現段階では、Ethereum Proof of Stake ネットワークによって設定された 12 秒のブロック時間は控えめですが、このようなリスクに対処するための適切なバッファーを提供することができます。

将来的にスロットあたりの時間が大幅に短縮されるとは予想していません。また、Ethereum ブロックチェーンは、現在のように強力なトランザクション確認だけではなく、最終的には 1 つのスロットでトランザクション確認を完了する (実際に 1 つのスロットでトランザクションを完了する) ようになる可能性が非常に高いです。 Ethereum アプリケーションがトランザクションを迅速に確認する必要がある場合、事前確認シーケンサーを備えたチャネルまたはロールアップに依存する必要があります。つまり、私たちはイーサリアム プロトコル内のメカニズムも積極的に研究しており、関連するメカニズムによって、数秒以内にユーザーに強力なトランザクション確認保証を提供し、次のブロックまたは別の最近のブロックにトランザクションを含めることができるようになることを期待しています。