イーサリアムの難易度爆弾の5回目の延期は、POWの最終決定が再び延期される可能性があることを意味している。

呉碩 著者 |呉卓成

この号の編集者 |コリン・ウー

8月20日、イーサリアムのコア開発者ティム・ベイコ氏は開発チームの電話会議のレビューで、12月のディフィカルティボムは延期される可能性があるが、合併前に新しいEIPは登場しないだろうと述べた。全体として、難易度爆弾が延期されるのは今回で 5 回目となる可能性があります。難易度爆弾はなぜ繰り返し延期されるのでしょうか?その存在の意味は何でしょうか？ ETH2.0 の合併とどのような関係があるのでしょうか?

1. 難易度爆弾の重要性

ディフィカルティボムは、イーサリアムマイニングにおけるスイッチであり、マイニングの難易度を急激に上昇させます。イーサリアムのマイニングの難易度は、前のブロックのブロック時間だけでなく、ブロックの難易度係数にも関係します。難易度の計算式は以下の通りです。前半は通常の難易度調整で、各ブロックのブロック時間を 13 秒で安定させます。後半部分（赤枠部分）は難易度係数で、難度爆弾の発動時間や爆発速度を決定します。

具体的には、難易度係数には、難易度爆弾を起動するための目標ブロックの高さが含まれます。ブロックの高さが目標値に達しない場合、マイニングの難易度は前のブロックのブロック時間のみの影響を受けます。ブロックの高さが所定の値に達すると、ブロック時間は指数関数的に増加し、その後、100,000 ブロックが採掘されるごとに難易度が調整されます。

2015年8月4日、イーサリアムの元最高事業責任者ステファン・トゥアル氏が初めて難易度爆弾について言及した。

「Serenity フェーズで PoW から PoS への切り替えをどのように実装するかについて、多くの人が疑問を抱いています。これは、今後 16 か月間でハードフォーク ポイントをスムーズに保証する、新たに導入された難易度調整スケジュールを通じて処理されます... 仕組みは次のとおりです。ブロック高 200,000 (2015 年 8 月下旬頃) から、マイニング難易度が急激に増加し始め、約 1 年後には難易度が大幅に増加します。その時点で (Serenity マイルストーンの頃)、マイニング難易度の大幅な増加により、ブロック時間が長くなります。」

PoW から PoS への移行に難易度爆弾が必要なのはなぜですか?この問題を理解することで、難易度爆弾と ETH2.0 の順序を明確にすることができます。まず、ETH2.0の完成後、PoWは歴史の舞台から消え、2つのコンセンサスは共存しなくなるという事実を受け入れる必要があります。これはWu氏の以前の記事でも分析されており、ETH2.0統合フェーズの完了はPoWマイニング方式の終焉を意味します。

これに対して、大規模なマイニングコミュニティでは、イーサリアムが1.0と2.0の統合を完了した後にフォークを実装しようとする声があります。これは間違いなく、Ethereum コミュニティ全体にとって損失となる状況となるため、開発チームはこのような事件の発生を防ぐ方法を見つける必要があります。 Vitalik の存在により、Ethereum 開発チームが一つにまとまりやすくなることはわかっています。しかし、マイナーチームの場合はそうではありません。分散化により、すべてのマイナーが利益共同体を形成することが不可能になります。言い換えれば、マイナー同士が互いに不信感を抱く限り、マイナーは 51% 攻撃を実行するのに十分な計算能力を持たないことになります。

ディフィカルティボムはマイナー間の不信感を生み出す陰謀です。ステファン・トゥアル氏の推定によると、イーサリアムがブロックの採掘がほぼ不可能な難易度レベルに上昇するには、難易度爆弾が発動されてから約 1 年かかります (実際の時間はこれよりも短い可能性があり、各難易度爆弾が発動されてからかかる時間については後で詳しく説明します)。これは、キャンペーンの開始から鉱山労働者が生活を維持できなくなるまで少なくとも数か月かかることを意味し、この期間に鉱山労働者のキャンプはまさに崩壊することになります。

ブロックの高さが高くなるほどフォークを達成するのが難しくなることを考慮すると、マイナーはフォークを開始するために出力がまったくなくなるまで待つことはできず、難易度爆弾がアクティブになったらすぐに行動を起こす必要があります。しかし、考えてみてください。合理的な個人マイナーとして、難易度爆弾が発動されたときにメインチェーンをフォークしようとするでしょうか?実際、あなたは心配するでしょう。もし一部のマイナーが協力してフォークせず、元の最長チェーンでマイニングを続けると、その出力は大幅に増加し、難易度爆弾によって引き起こされた損失を上回ることさえあるでしょう。フォークが失敗すると、これらの「裏切られた」マイナーは多額の利益を得る一方で、「団結した」マイナーは何も得られません。したがって、合理的なマイナーは、メインチェーンに沿ってマイニングを継続することを選択します（または、合理的な終了価格で終了することを選択します）。最終結果がゼロの成果であるとわかっていても、誰も率先してリスクを負おうとはしません。

ディフィカルティボムの重要性を理解することで、その発動時間と ETH2.0 統合時間の順序を自然に理解できるようになります。前述したように、難易度爆弾は、Ethereum 1.0 と 2.0 が統合されるときにマイナー間で集団フォークが発生するのを防ぐために存在します。したがって、イーサリアムが合併を正常に完了した場合、難易度爆弾は意味を持たなくなります。難易度爆弾の最終発動時間が PoW の終焉の先行指標とみなされる理由は、この論理に基づいています。

難易度爆弾が発動した後、イーサリアムの合併は2〜3か月以内に完了する必要があります。完了できない場合、チームは中断して延期することしか選択できません。歴史上、このようなことは3回起こっています。

難易度爆弾を遅らせた2つのEIP

歴史的に、難易度爆弾は 3 回起動され、4 回延期されました。 4回の延期は、ビザンチウムアップグレード、コンスタンチノープルアップグレード、ミュア氷河アップグレード、そして先ほど完了したロンドンアップグレードで発生しました。

上の図は、Ethereum ブロック時間の履歴の変化を示しています。通常の状況では、ブロック時間は 13 ～ 14 秒で維持されますが、3 回の急激な増加があったことがわかります。この3回は難易度爆弾が発動した時です。オンにするたびに、ブロック時間が鋸歯状に増加します。これは、100,000 ブロックがマイニングされるたびに難易度が調整されるためです。最初の 13 秒を例にとると、100,000 ブロックを処理するには約 15 日かかります。最後に時間が 25 秒に増加した場合、100,000 ブロックを処理するのにほぼ 1 か月かかります。そのため、鋸歯状波は徐々に広がる傾向を示しています。 3 つの難易度爆弾は、Ethereum 開発チームが PoS に完全に切り替える準備ができていなかったため、最終的に中断され、延期されました。 PoW モデルにおけるブロック難易度の上昇は、トランザクションの待機時間とアンクルブロックの確率の増加につながり、それによって Ethereum の実用性とセキュリティが低下します。

難易度爆弾の最初の遅延

2017年3月、ブロック高が370万に達し、難易度爆弾が初めて発動し、ブロック時間が急激に増加しました。この間、難易度は6回調整され、10月に30秒に延長されました。この時点で、難易度爆弾が早急に阻止されなければ、イーサリアムのエコシステムに深刻な影響を及ぼすことになるでしょう。開発チームによる議論の後、イーサリアムはブロック高 437 万でハードフォーク、つまりビザンチウム アップグレードを開始しました。アップグレード版には、EIP-649 提案が含まれており、これは、式で使用される疑似ブロック高として現在のブロック高から 300 万を減算することで、難易度爆弾の開始時間を遅らせます。

このときの実際のブロック高は 437 万ですが、難易度爆弾を発動するために使われる疑似ブロック高は 137 万 (437-300) です。単純な計算で、疑似ブロックの高さが再び 370 万に達すると、つまり 233 万 (370-137) ブロック後、つまり実際のブロックの高さが 670 万 (437+233) に達すると、難易度爆弾が再びアクティブになります。

難易度爆弾の2回目の遅延

2019年1月15日、イーサリアム・コンスタンティノープル・アップグレードのコーディネーターであるアフリ・スコデオン氏は、イーサリアムの難易度爆弾が予定通りブロック高670万で起動し、ブロック高約700万で「爆発」したことを発見した。 2日目には、イーサリアムのコア開発者であるエリック・コナー氏（EIP-1559を立ち上げた開発者）がツイッターで、ディフィカルティボムが爆発した後、平均ブロックタイムが14秒から15.5秒に増加し、さらに加速すると指摘した。

2月中旬、イーサリアムのブロックタイムは20秒にまで増加し、イーサリアム開発者は再び問題に直面しました。難易度爆弾の影響に対処する唯一の方法は、フォークしてアップグレードすることでした。 2月28日、コンスタンティノープルアップグレードによりブロック高728万でフォークが完了し、難易度爆弾危機は再び一時的に解決されました。コンスタンティノープル アップグレードに含まれる EIP-1234 は、難易度爆弾を延期するだけでなく、ブロック報酬を 2 ETH に減らすという重要な変更も含まれています。今回爆発を遅らせる方法はビザンチンアップグレードと同じで、難易度係数の擬似ブロックの高さを単純に500万減らすというものです。調整後、実高は728万、疑似高は228万（728-500）となります。疑似高さが370万に戻ると、つまり実高さが870万（370-228+728）に達すると、難度爆弾が再び発動します。今回は142万ブロックしか必要ないので、前回よりも時間が短くなります。

難易度爆弾の3回目の遅延

2019年10月5日、ブロック高860万で難易度爆弾が予定より早く発動しました。 12月中旬にはブロック時間は17秒に増加しました。イーサリアムの開発者は、イスタンブールのアップグレード直後に、920万ブロックで別のハードフォークを実行する必要がありました。これは Muir Glacier アップグレードであり、改善提案は 1 つしかありません (アップグレードは難易度爆弾のみを対象としているため、氷河にちなんで名付けられています。爆弾が完全に爆発すると、ブロック報酬は「凍結」されます。最近検討された 5 番目の延期もこのように命名される可能性があります)。つまり、難易度爆弾をさらに 400 万ブロック、つまり 1,320 万ブロック、つまり約 611 日延期することを目指している EIP-2384 です。

提案にはもう一つ、注目を集める一文があります。それは、難易度爆弾を、ETH2.0 ツール (ファイナリティ ガジェット) の最終バージョンのリリース予定日まで再度延期するのが最善であるというものです。

難易度爆弾の4回目の遅延

今回、イーサリアム開発チームは難易度爆弾が爆発するまで待たなかった。 2021年8月5日、イーサリアムは1296万5000ドルの高値でロンドンアップグレードを開始し、難易度爆弾は再び延期されました。このアップグレードには EIP-3554 が含まれており、難易度係数の疑似ブロックの高さが約 1247 万から 970 万、つまり 277 万削減されます (この高さは現在の実際の高さではなく、プロトコルが提案されたときに設定された推定の高さです)。したがって、難易度爆弾は約 930,000 (370-277) ブロック後に再びアクティブになります。ブロックタイムが 13 秒であることから、約 4.7 か月かかります (公式には 12 月の第 1 週にアクティブ化されると推定されています)。

EIP が難易度爆弾を延期することを提案するのは 5 回目ですか?

7 月に、イーサリアムのコア開発者 Tim Beiko 氏は次のように述べました。「非マージ アップグレードがあると仮定すると (著者注: 12 月の上海アップグレードでは 2.0 マージを完了できないと仮定しますが、実際にはこの仮定は起こりそうです)、別の難易度爆弾遅延以外のものを含めるかどうかを決定する必要があります (著者注: 他のアップグレード プロトコルを含める場合は、「上海」という名前を維持し、そうでない場合は、Muir Glacier アップグレードと同じ理由で、「Glacier Theme」という名前の使用を検討してください)。」

8月20日、ティム・ベイコ氏はイーサリアムコア開発者の電話会議のレビューで、Eth1とEth2の統合に関するコンセンサスの変更に加えて、今後数か月間に取り組む必要がある重要なことが他にもあることに基本的にすべてのチームが同意したと述べました。そのほとんどは、統合のためのクライアントパフォーマンスの最適化、コンセンサスエンジンのより良い分離などです。これを考慮して、参加者は12月に機能フォークを行わないことに同意しました。つまり、難易度爆弾は遅れる可能性があり、その他の小さな（1行の）変更が追加されますが、統合前に新しいEIPは作成されません。

ディフィカルティボムが再び延期されることはほぼ確実と思われますが、これはイーサリアムの合併との関連性に関する当社の以前の分析と一致しています。つまり、合併は PoW の終焉を意味し、難易度爆弾の完全爆発は合併の完了を意味します。以前の記事では、PoWの終焉は早くても2022年第2四半期まで来ず、難易度爆弾は起動から完全爆発までわずか2〜3か月しかかからないと分析しました。したがって、12月に難易度爆弾が発動した場合、イーサリアムは来年の第1四半期に合併を完了する必要があり、これは困難な作業です。

最後の質問は、イーサリアム開発チームは難易度爆弾を延期するために新しい EIP を提案するでしょうか?過去 4 回、開発者は難易度係数の疑似ブロックの高さを減らすことでこれを達成しましたが、コードを変更するには EIP を提案する必要があります。 EIP を提案せずに難易度爆弾を延期する方法については、開発チームからのさらなる説明が必要です (著者は、Tim Beiko が 12 月のアップグレードには難易度爆弾を延期するための EIP のみが含まれ、他の新しい提案は含まれていないため、「Shanghai」を他の「Glacier テーマ」に変更することを検討することを意味していると推測しています)。

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