原文标题：コアブロックチェーンの特性を超えて：「Strong Chain Quality」

原文作者：ittaia、PGarimidi、jneu_net，a16z

原文翻訳：AididiaoJP、Foresight News

チェーンクオリティ（Chain Quality, CQ）はブロックチェーンの中核的な特性の一つです。一般的には、それは次のように定義されます：

もしもあなたがステークの3%を保有しているならば、平均的な時間枠内で、あなたは3%のブロックスペースを制御できるでしょう。

スループットが低い初期のブロックチェーンにとって、チェーンクオリティは既に適用されていました。しかし、現代のブロックチェーンははるかに大きな帯域幅を持ち、単一のブロック内には多くの取引が含まれることがあります。

これにより、より強力で、またより詳細な概念が浮かび上がります。それは単に時間の経過におけるブロックスペースの比率だけでなく、各ブロック内のブロックスペースの分割に焦点を当てたものです。我々はこれを「強力なチェーンクオリティ」（Strong Chain Quality, SCQ）と呼んでいます：

もしもあなたがステークの3%を保有しているならば、各ブロック内で、あなたは3%のブロックスペースを制御できます。

本質的に、この特性により、利害関係者は高いスループットを持つブロックチェーン内で「仮想的な車線」を持つことができ、自身の取引が含まれることが保証されます。

ブロックチェーンにおける「チェーンクオリティ」

ビットコインの主要なイノベーションの一つは、現在ではほとんどのブロックチェーンが採用しているものですが、プロトコルにブロック提案者向けの報酬メカニズムを導入したことです：ステートマシンにブロックを正常に追加すると、新しく鋳造されたトークンと取引手数料を受け取ることができます。これらの報酬は状態遷移関数によって定義され、最終的にシステムの状態に反映されます。

従来の分散計算モデルでは、参加者は正直者と悪意ある者に分けられます。ここでは正直な振る舞いを報酬する必要はありません。なぜなら正直な振る舞い自体がモデルのデフォルトの仮定であるからです。

一方、暗号経済モデルでは、参加者は合理的行為者と見なされ、その効用関数は未知の可能性があります。目標は、これらの参加者が利益を最大化しようとする過程で、プロトコルの成功した運用と自然に一致するように設計されたインセンティブ機構を設計することです。プロトコル内の報酬メカニズムと組み合わせることで、次のようにチェーンクオリティを理想化した定義を得ることができます：

チェーン品質（CQ）：総ステーク率がX％の連合体は、グローバルスタビリティタイム（GST）の後、各ブロックにX％の提案者になる確率がX％あります。

チェーンがチェーン品質の要件から逸脱すると、一部の連合体が通常の割合を超える報酬を受け取る可能性があり、正直な行動の動機が弱まり、プロトコルのセキュリティが脅かされる可能性があります。

多くのブロックチェーンは、この属性を満たすか努力するために、「ステークウェイトに基づくランダムリーダーローテーションメカニズム」を採用しています。

現在直面している典型的な課題には、ビットコインの「自己シェアリングマイニング」問題、Monadのテールフォーク耐性問題、およびイーサリアムLMD GHOSTプロトコルの問題があります。

「強いチェーン品質」の由来

ブロック空間が十分にある場合、ブロック全体の内容を単一の提案者に独占させる必要はありません。代わりに、同じブロックのブロックスペースは複数の参加者によって共同できます。暗号経済の定義である強いチェーン品質が表現するものは、まさにこの考えです：

強いチェーン品質（SCQ）：総ステーク率がX％の連合体は、グローバルスタビリティタイム（GST）の後、各ブロックのX％のブロックスペースを制御できます。

この理想的な属性は、暗示的に「仮想レーン」という抽象的な概念を導いています。つまり、連合体は実際には、各ブロックで専用のブロックスペースの一定割合を制御できます。

経済的な観点から、仮想レーンを持つことは、収益を生み出す生産的資産を持っていることと同等であり、その収益は取引手数料またはMEV（最大排他的価値）から得られる可能性があります。これらのレーンを入手して維持するため、外部エンティティはステーク率を巡って競争することになり、これにより基礎となるL1トークンに持続的な需要が生まれます。レーンが生み出す経済的価値が大きいほど、各当事者がステーク率を競合させる動機が強くなり、これらのブロックスペースにアクセス権を制御するL1ステーク率が蓄積できる価値も高くなります。この抽象を通じて、より強力な検閲耐性を、プロトコルのSCQ有効性属性に転換できます。

強いチェーン品質と検閲耐性

最近の研究によると、検閲に耐えるプロトコルは非常に重要です。これらのプロトコルは、正直な側の入力が最終的に含まれるだけでなく、それらが直ちに含まれることを保証する必要があります。強いチェーン品質（SCQ）は、ブロック容量が制限されている状況でこの属性の拡張であると見なすことができます。

実際のシナリオでは、含める必要がある取引量が利用可能なブロックスペースを超えると、どんなプロトコルも理想的な意味での検閲耐性を満たすことはできません。SCQ はより実用的なアプローチでこの制限に対処します：すべての正当な取引が常に含まれることを強制せず、代わりに各ステーキングノードに「予算」を割り当て、この予算範囲内で取引が含まれることを保証します。

MCP プロトコルは、既存の実用的ビザンティン容錯（PBFT）型合意プロトコルの上に提案されたコンポーネントであり、これらのプロトコルに検閲耐性を付与することを目的としています。このプロトコルは SCQ の要件を満たし、ステーキング量に応じて提案者に適切なブロックスペースを割り当てます。既存の有向非巡回グラフ（DAG）ベースの BFT プロトコルは、マルチライターメンバープールを実現し、ある程度の検閲耐性も提供します。

これらのプロトコルの標準実装は、リーダーが特定の取引サブセットを選択的に遅延させることを許可するため、SCQ を厳密に満たしていない場合があります。ただし、これらのプロトコルを若干変更すれば、SCQ を再実装することが可能です。関連するアプローチの1つは「取引の包含を強制する」ことで、検閲行為を減らすことができます。

MCP は、より強力な属性の実装方法も示しています。この属性を活用すると、利害関係者は仮想のプライベートレーンを作成し、このレーン内のコンテンツは、フルブロックが一般公開された時にのみ明らかにされます。この点については、今後の記事で詳しく説明します。

ストロング リンク クオリティの実現方法

グローバル スタビリティ タイム（GST）の後にストロング リンク クオリティを実現するためには、提案者が利害関係者の入力を任意に検閲できないことを保証することが重要です。これは2ラウンド プロトコルによって実現できます。ほぼすべてのビューティングBFTプロトコルをベースに、2つの小さな変更のみを行えば十分です：

第1ラウンド： 各参加者は、他のすべての参加者に認証された入力を送信します。

第2ラウンド： 各参加者は、参加者 i から認証された入力を受け取った場合、i を自分の含有リストに追加します。その後、その参加者は自分の含有リストをリーダーに送信します。この操作は、自分がそのリストに含まれるすべての入力を含むブロックのみを受け入れることを約束するものです。

BFT 提案： リーダーはこれらのメッセージを受信した後、受信したすべての含有リストの合併をブロックに記録します。

BFT 投票：参加者は、あるブロックがその参加者自身の含むリスト全体を含む場合のみ、賛成票を投じます。

このプロトコルのスケッチに従うと、完全なプロトコルを構築することができることが明らかです。このプロトコルは、グローバルスタビリティタイム（GST）の後に、強いチェーン品質を満たし、検閲耐性を提供し、かつリーダーが誠実な場合に活性を維持します。GSTの前に SCQ も達成する場合は、各ラウンドで十分な数量（法定数）の価値またはリストを待機する必要があります。このプロトコルおよびその拡張形式については、後続の記事で詳しく説明します。

最近の研究によると、強いチェーン品質と検閲耐性を実現するには、通常のBFTプロトコルの投票ラウンドに加えて、さらに二つのラウンドを追加する必要があります（前述のプロトコルスケッチ参照）。この結果についても後続の記事で詳細に説明します。

強いチェーン品質（SCQ）は、連携体が制御できるブロックの空間比率を規定していますが、トランザクションのブロック内での順序には明確な制約がありません。SCQは、各ステーキングノードにスペースを割り当てますが、そのスペース内でのトランザクションの順序には保証はありません。

これにより、トランザクションの順序付けメカニズムの設計に豊富な研究領域が開かれました。良い順序付けメカニズムは、ブロックチェーンエコシステム全体で公正性と効率性をさらに向上させる可能性があります。注目に値する方法の一つは、トランザクションを優先料金に基づいて並べ替えることです。

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