DVTの動作原理と代表的なプロジェクトを一文で理解する

2023.02.08

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DVTの動作原理と代表的なプロジェクトを一文で理解する

本稿は、イーサリアムノードの運営原理から出発し、ネットワークの非中央集権化にとって分散型検証技術が不可欠であることを示したうえで、その技術を採用するObol NetworkおよびSSV Networkの技術的特徴を簡単に分析している。

2023.02.08 - 08:37:08

DVTObolNetworkSSV

Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察

著者：Tyrannosaurus Haym

翻訳：FIHRY Isla、Biteye コア貢献者

イーサリアムは非中央集権的で弾力性を持つノードネットワーク上に構築されているが、現状では多くのノードが中央集権的であり、比較的脆弱な側面を持っている。以下ではDVT（Distributed Validator Technology：分散型検証者技術）、Obol Network、SSV Network、および今後のイーサリアムのさらなる非中央集権化へのロードマップについて重点的に紹介する。

一文でわかる分散型検証技術 DVT の動作原理と代表的プロジェクト

（現在、1つのイーサリアムノードは1台のコンピュータがEVM実行レイヤーとPoS合意レイヤーを同時に管理しているが、分散化された「ノード」は複数のサーバーから構成される可能性がある）

01 イーサリアムノードの動作原理

周知の通り、イーサリアムは「世界のコンピュータ」と称され、約2万台のコンピュータ（ノード）からなるネットワークである。各ノードは現実世界の実際のコンピュータ（サーバー）であり、P2Pで直接通信を行う。

これほど大量のイーサリアムサーバーを維持する唯一の目的は、安定かつ信頼できる共有計算プラットフォーム——イーサリアム仮想マシン（EVM）を提供することである。

EVMは取引（計算）のための環境を提供し、ユーザーがブロックチェーン上で行うすべての操作はEVM内で発生する。

各ノードはローカル版のEVMを実行しており、それを「ステークドプルーフ」（PoS）プロセスを通じてブロックチェーンに接続し、他のすべてのEVMコピーと完全に同期を保っている。

現時点でのアーキテクチャでは、イーサリアムの各ノードは2つのソフトウェアを同時に実行している。

実行クライアント（例：@go_ethereum, @nethermindeth）——EVMを実装する。

合意クライアント（例：@ethnimbus，@sigp_io）——PoSを監視し、イーサリアムの安全性を確保する。

$ETHを一切ステーキングしていない場合でもノードは存在可能だが、報酬は得られず、ブロック生成も担当せず、ネットワークデータの同期のみを行う。一方、ノードオペレーターが32ETHをステーキングすると、そのノードは新しいバリデータ（検証者）を作成し、PoSに参加し始める。

（訳者注：1台のサーバーはその性能と保有ETH量に応じて複数のバリデータを作成できる。）別の理解としては：

- 複数のノードが現実世界の1台のコンピュータを形成し、各ノードが同期することで、イーサリアムネットワークが継続的な接続を維持し、EVMが安全に同期される

- バリデータはノードによって操作される仮想的エンティティであり、ノードサーバー内に存在し、PoSに参加する

このネットワーク全体は数千〜数万ものノードからなり、すべてのノードに影響を与える事象は稀であるため、今日のイーサリアムネットワークは長年にわたり良好な運用記録を保っている。しかし個々の観点からはどうか？巨額のイーサリアムネットワークを制御するという観点では、障害耐性は完璧とは言えない。

簡単な例を挙げよう。あなたが家庭でステーキングを行う個人（home staker）だと仮定し、数時間停電したとする。あなたのノードが停止している間、罰金（その期間中に得られた報酬と同等額が差し引かれる）が発生する。数時間だけオフラインであれば、ブロックチェーンの最新ヘッドとの再同期にはそれほど時間がかからない。しかし、オフライン時間が長くなるほど再同期に必要な時間も増加し、完全な再同期には数日かかる場合もある。

この期間中、あなたは継続的にペナルティを受けることになる。家庭ステーカーにとってはすでに深刻な問題だが、Lido FinanceやCoinbaseのような巨大なステーキング・アズ・ア・サービス（staking-as-a-service）プロバイダーを想像してみよう。データセンターのダウンや設定ミスが、DeFi全体の発展に影響を及ぼす可能性がある。ここで誰かが「バックアップノードを用意すればいい」と提案するかもしれない——メインノードに問題が起きたら、秘密鍵をバックアップに読み込んで検証を継続できる。しかし、現行の技術ではこれはリスクを伴う行為だ。

一文でわかる分散型検証技術 DVT の動作原理と代表的プロジェクト

（このユーザーは新しいハードウェアにノードを切り替えた際に、古いハードウェアが完全に停止しておらず、二重署名によりペナルティを受けた。）ここで紹介する分散型バリデータ技術（DVT）は、こういった問題を完全に回避できる。

02 DVT 技術とは何か

簡単に言えば、通常のノードは合意層とEVM層から構成されるが、DVTノードは複数のマシンに分散された合意クライアントと実行クライアントから構成される。

32ETHがイーサリアムのデポジット契約に預け入れられると、n人のメンバーからなるDVTクラスターが形成され、m-of-nの共有バリデータ鍵（m < n）が生成される。このバリデータ鍵がPoSに参加する際には、毎回少なくともm人のメンバーが同意しなければならない。

プロトコルの観点から見れば、イーサリアムの円滑な運営の根本は、各バリデータが指定されたラウンドで検証責任をタイムリーに果たすことにある。

DVTはまさに、この検証者の署名責任をより安定的かつ安全に果たすための暗号技術であり、個人の責任をm-of-nのグループに安全に分散させる。家庭ステーキングの話に戻ろう。DVTがあれば、あなたと私、そしてV神がDVTクラスターを結成し、必要に備えてCoinbaseをバックアップとして組み込むことができる。

例えば、私がいるシンガポールで全域停電が起きても、大理にいるあなたとカナダにいるV神が電気を持っていれば、検証作業は継続可能なので安心できる。DVTはイーサリアムのさらなる非中央集権化に必要なツールを提供し、インターネット決済層としての信頼できる中立性をさらに強化する。DVTはあくまで一種の技術であり、今後さまざまな実装形態が登場する可能性がある。

03 現在DVT技術を使用しているプロジェクト

以下で、DVTを利用している2つのプロジェクトを見てみよう。

Obol Network

Obol Networkは最近、1250万ドルを調達し、その計画を実行に移している。簡単に言うと、通常のネイティブノードは1つの実行クライアントと1つの合意クライアントを動かすが、Obolノードはそれに加えて第三者クライアントを追加する。

一文でわかる分散型検証技術 DVT の動作原理と代表的プロジェクト

現在Obol Networkはまだ本番稼働していないが、ユーザーは以下のDVTランチャーボードのスクリーンショットからDVTの動作モードをよく理解できる。

一文でわかる分散型検証技術 DVT の動作原理と代表的プロジェクト

（クラスターサイズを選択し、オペレーターのアドレスを追加し、バリデータ数を選択し、デプロイする。）

SSV Network

SSVは先日、5000万ドル規模のエコシステム基金を発表した（喜ばしいことに、これはDVT分野における大イベントである）。SSV Networkも同じDVT技術の概念を使用しているが、真の特徴はそのオペレーターネットワークにある。

一文でわかる分散型検証技術 DVT の動作原理と代表的プロジェクト

バリデータのデプロイに関心のあるユーザーはETHをSSVに持ち込み、SSVは4人のオペレーターからDVTクラスターを構成する。これは単なる始まりに過ぎない。DVTはより安定したイーサリアムノードを創出するためだけでなく、ノードとバリデータの概念を明確に分離し、それぞれの意味を明確にする役割も果たす。最も直感的な例はイーサリアムの次のロードマップに見られる。Dankshardingを実現するために必要なコア技術の一つは、各ブロック上で高度な楕円曲線暗号を実行することである。これは現行のイーサリアムノードにとって計算負荷が大きい可能性があるが、DVTクラスターを利用すればより容易に実現可能となる。

Dankshardingの詳細については関連リンクを参照。