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回答>分散化のトレードオフについて学ぶ>バリデーターの集中化について解説 // Tags
バリデーターの集中化ステーキングの集中化
要約：バリデーターの集中度とは、ステークやマイニングパワーがネットワーク全体にどのように分散しているかを表す指標です。少数の主体がステークの過大な割合を支配している場合、ネットワークは集中していると見なされます。多くのバリデーターが同程度の量を保有している場合は、分散が良好であると言えます。 集中度が高いと、検閲や共謀のリスクが高まり、大規模なバリデーターがオフラインになった場合にネットワークの稼働が脅かされる。その水準はチェーンによって大きく異なる。by チェーン：Ethereum のナカモト係数は約30、Solana は約20、BNBチェーンは約7である。原因としては、規模の経済、デリゲーションの習慣、リキッドステーキング、取引所によるステーキングなどが挙げられる。対策としては、プロトコルのインセンティブ、ステークの上限設定、ステーカーの意識向上などが挙げられる。
わかりやすい説明
プルーフ・オブ・ステーク（ブロックチェーン ）では、バリデーターは担保として資本（ステーク）をロックアップします。その見返りとして、バリデーターはブロックを生成し、報酬を得ることができます。バリデーターが管理するステークが多ければ多いほど、生成するブロックの数も増え、影響力も大きくなります。
総保有株式の33％を保有する事業体は、コンセンサスを乱す可能性がある。
51％の持分を有する事業体は、どの取引を含めるかを独自に決定することができます。
これを株主の投票のようなものだと考えてみてください。何千人もの小口株主が会社を所有している場合、誰一人として結果を一方的に決定することはできません。一方、3つの機関投資家が合わせて60％の株式を保有している場合、他の株主がどう望もうと、彼らは会社を支配することになります。バリデーターの集中とは、所有権の集中に相当するブロックチェーン 上の現象です。
集中力の測定方法
ナカモト係数は、バリデーターの集中度を測定する主な指標です。これは、ネットワークのコンセンサス重みの33%以上を支配するために共謀する必要がある実体の最小数を表します。係数が高いほど、ネットワークを侵害するために必要な実体の数が増え、より健全な分散状態にあることを示しています。
最近のデータによると：
Ethereum:約30なので、ステークの3分の1を支配するには、およそ30の独立したステーキング主体が結託する必要がある
BNB Chain：約7。これは、アクティブなバリデーターがわずか40体という、より集中した構成を反映している。
濃度を測定するその他の方法には、次のようなものがあります：
上位3位、上位10位、および上位20位のバリデーターの保有割合
バリデーターの設置場所
どのホスティングプロバイダーを利用しているか
リキッド・ステーキング・プロトコルと独立したバリデーターの間で、どれだけのステークが流通しているのか
集中力がなぜ危険なのか
少数のバリデーターが、特定のトランザクションを排除できるほどのステークを掌握している場合、検閲が可能になります。上位5つのバリデーターがステークの40％を保有し、特定のアドレスに対するトランザクションを検閲することに合意した場合、たとえ他のバリデーターがそれらのトランザクションを承認しようとしても、それらのトランザクションは大幅な遅延に見舞われることになります。
Ethereum では、制裁対象のアドレスをフィルタリングするOFAC準拠のブロックビルダーやリレーをめぐり、検閲に関する懸念が提起されている。
大規模なバリデーターがダウンすると、ライブネスリスクが高まります。ネットワークのステークの10％を保有する1つのエンティティがオフラインになると、参加率は急激に低下します。例えば、共有インフラの障害などにより、複数の大規模なバリデーターが同時に機能停止した場合、ネットワークはブロック生成に必要な閾値に達しない可能性があります。
共謀は最悪のシナリオです。十分な数の大規模なバリデーターが連携すれば、トランザクションの順序を変更してMEVを搾取したり、特定のユーザー やアプリ を検閲したり、極端な場合にはチェーンを停止させたり、二重支払いを実行したりすることが可能になります。
集中力の原因
規模の経済は、大規模な運営者に有利に働きます。バリデーターを大規模に運用する場合、ステーク単位あたりのコストは、1台だけを運用する場合よりも安くなります。大規模な運営者は、より高性能なハードウェア、冗長化された構成、専任の運用チームチーム を確保できるため、稼働率が高まり、報酬もより安定して得られます。
委任の傾向が集中化を招きます。ステークホルダーがバリデーターにステークを委任するチェーンでは、ステークの大部分が最大規模で知名度の高いバリデーターに集中します。小規模なバリデーターは、同等のパフォーマンスを発揮していてもステークを集めるのに苦労し、この悪循環がさらに加速していきます。
Lidoのようなリキッド・ステーキング・プロトコルは、集中リスクの主要な要因となっています。Ethereum によると、Lidoはノードオペレーターのネットワークを通じて、ステーキングされているETH全体の約28～30％を管理しています。Lidoは社内でそのステーキング分を多くのオペレーターに分散させていますが、それでも単一のガバナンス主体であり、単一のスマートコントラクトリスクとなっています。
取引所でのステーキングでは、ステークが集中する傾向があります。これは、取引所が数百万人のユーザー に対してワンクリックでステーキングできるサービスを提供しているためです。ユーザー がCoinbase、Binance、またはKrakenを通じてステーキングを行う場合、資金は数百万人の個人から集まったものであっても、取引所がバリデーターを運営し、ステークを管理することになります。
緩和策
プロトコルレベルのインセンティブは、より良い分散化を促進する可能性があります。一部のブロックチェーンでは、反相関ペナルティが適用されています。つまり、バリデーターの障害が他のバリデーターの障害と一致した場合、その損失が大きくなる仕組みであり、これはインフラの共有を示唆しています。これにより、独立して運用することが報われることになります。Ethereum は、大規模なグループと同期してアテステーションを行うバリデーターの報酬を減らすことで、多様化に向けた経済的な圧力を生み出しています。
ステーク上限は、1人のバリデーターがステークできる上限額を制限するものです。主要なPoSチェーンではあまり一般的ではありませんが、一部のネットワークでは、権力の集中を防ぐためにバリデーターごとの上限額を設定しています。
コミュニティの意識が高まることで、ステーカーたちは、デフォルトで最大規模のバリデーターに委任するのではなく、小規模で独立したバリデーターに委任することがなぜ重要なのかを理解できるようになります。
「ナカモト係数」とは何ですか？
ナカモト係数は、バリデーターの集中度を測る指標として最も広く用いられている。これは、ネットワークのコンセンサスウェイトの3分の1以上を支配するために共謀しなければならない独立した主体の最小数を表す。これが、彼らがコンセンサスを妨害しうる閾値となる。この数値が高いほど、チェーンを攻撃したり機能停止させたりするために必要な当事者の数が増え、分散化が健全であることを示している。一方、数値が低い場合は、ごく少数のバリデーターがネットワークの主導権を握っていることを意味する。
集中型ネットワークと分散型ネットワークの違いは何ですか？
集中型のネットワークと分散型のネットワークは、複数の種類のリスクにおいて同時に違いが見られます。以下の表では、実際のチェーンを参考例として、この2つを比較しています。
アスペクト | 集中型ネットワーク | 広範囲に張り巡らされたネットワーク |
|---|
中本係数 | 低い、多くの場合一桁台 | 高い、しばしば数十 |
検閲のリスク | より高い | 低い |
停止時のライブ性 | 壊れやすい | 回復力のある |
共謀のリスク | 高所 | ミニマル |
参考例 | BNB Smart Chain （約7） | Ethereum （約30） |
主要なブロックチェーン 間において、バリデーターの集中度はどのように異なるのでしょうか？
ネットワークによって集中度は大きく異なります。これは主に、各チェーンがサポートするバリデーターの数や、それらへのステークの流入状況によって決まります。以下の表は、広く利用されている3つのプルーフ・オブ・ステーク（PoS）ネットワークのおおよそのナカモト係数をまとめたものです。ブロックチェーン の各ノードセットの構成はそれぞれ異なるため、これらは正確な数値ではなく、あくまで目安としてお考えください。
ブロックチェーン | ナカモト係数の近似値 | それが何を反映しているか |
|---|
Ethereum | 約30 | 数多くの独立したステーキング事業体 |
Solana | 約20 | 規模は大きいものの、より集中したバリデーターセット |
BNB Smart Chain | 約7 | アクティブなバリデーターはわずか40人ほど |
バリデーターの集中は、ライヴネスと稼働時間にどのような影響を与えるのでしょうか？
集中化は、検閲の問題だけにとどまりません。稼働時間の問題でもあります。ステークの大部分が1つのオペレーターや1つのホスティングプロバイダーに集中していると、たった1回の障害でネットワークの大部分が一度にオフラインになってしまう可能性があります。十分な量のステークが失われると、チェーンはブロックの確定に必要な参加閾値を満たせなくなる恐れがあります。最悪の場合、チェーンが停止してしまうこともあります。だからこそ、ステークの分散と同様に、高可用性と多様なインフラも重要なのです。
なぜ高性能なチェーンは、より集中する傾向があるのでしょうか？
処理速度と分散性は、しばしば相反する関係にあります。非常に高いスループットを追求するチェーンでは、高性能で高価なバリデーター用ハードウェアが必要となる場合が多くあります。その結果、小規模なオペレーターは参入できなくなり、資金力のある少数のオペレーターにステークが集中することになります。これこそが、分散性とパフォーマンスのトレードオフの核心です。つまり、処理能力を高めるための選択が、知らず知らずのうちにバリデーターの数を減少させてしまうのです。
よくある質問
適切なナカモト係数とはどのようなものですか？
普遍的な合格基準はありませんが、数値が高いほど良いと言えます。係数が1桁であれば、少数の主体が結託してチェーンを妨害できる可能性がありますが、係数が数十であれば、攻撃には多くの独立した当事者間の連携が必要となります。チェーンの数値を単独で評価するのではなく、同種のチェーンと比較して判断してください。
リキッド・ステーキングはバリデーターの集中化を招くのでしょうか？
その通りです。リキッド・ステーキング・プロトコルは、内部的に多くのノード運営者にステークを分散させていますが、それでも単一のガバナンス主体であり、単一のスマートコントラクトへの依存関係を形成しています。そのため、基盤となる運営者が多様に見えても、大規模なプロトコルでは実質的に影響力が集中することになります。
バリデーターの集中度はファイナリティに影響を与えるのでしょうか？
はい。ファイナリティを実現するには、ブロックの認証にステークの過半数以上の賛成が必要となります。そのため、特定のバリデーターが集中している場合、それらがオフラインになったり認証を拒否したりすると、チェーンはファイナリティの達成に苦戦し、直近のブロックが通常よりも長い期間、取り消される可能性が残ることになります。
集中化という観点から、インフラの多様性はなぜ重要なのでしょうか？
一見独立しているように見えるバリデーターであっても、同じクラウドリージョンや同じホスティングプロバイダー上で稼働している場合、一斉に障害が発生する可能性があります。バリデーターを複数のプロバイダーや地域に分散させることは、インフラの冗長性を確保する手段の一つであり、相関した障害によってステークの大部分が一度にオフラインになるリスクを低減します。
バリデーターの集中化は解決できるのでしょうか？
集中度は低減することはできるが、完全に排除することはほとんどない。相関した障害に対してペナルティを課すプロトコル上のインセンティブ、ステークの上限設定、そしてステーカーが意図的に小規模なオペレーターに委任することなどは、いずれも分散の向上につながる。規模の経済が完全に消滅することはないため、集中度を低く抑えることは、一度きりの対策ではなく、継続的な取り組みとなる。
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Quicknode これにより、インフラの分散化がさらに進み、by では14以上のリージョンにまたがる複数のクラウドおよびベアメタルプロバイダー上でノードが稼働しています。インフラを複数のプロバイダーや場所に分散させることで、相互に関連した障害が発生するリスクを低減できます。ステーキングツール、ダッシュボード、またはデリゲーションインターフェースを構築するチーム 向けに、Quicknode のCore APIは、サポートされているチェーン全体におけるバリデーターの状態、ステーキングの配分、ネットワークの健全性を照会するためのRPCアクセスを提供します。
参考資料
