バリデーターゲームとは何ですか、または「プルーフオブステークブロックチェーンを起動する方法」

さて、あなたのチームはブロックチェーンのアルファ版を完成させ、テストネットを立ち上げ、次にメインネットを立ち上げる時が来ました。 独立した参加者、優れた経済モデル、セキュリティを備えた本物のブロックチェーンがあり、ガバナンスを設計したので、今度はこれらすべてを実際に試してみましょう。 理想的な暗号化アナーキーな世界では、ネットワーク上にジェネシス ブロックを投稿し、ノードとバリデータの最終コードがすべてを自動的に起動し、すべての補助サービスを起動し、すべてが自動的に行われます。 ただし、これは架空の世界の話で、現実の世界では、バリデーターが安定したネットワークを立ち上げるのを支援するために、チームはかなり多くの補助ソフトウェアとさまざまな操作を準備する必要があります。 これがこの記事の内容です。

バリデーターがシステム トークン所有者の投票によって決定される「プルーフ オブ ステーク」タイプのコンセンサスに基づいてネットワークを立ち上げることは、かなり特殊なイベントです。なぜなら、数十、数百のサーバーを備えた従来の集中管理システムを立ち上げることさえ簡単ではないからです。タスク自体が重要であり、ブロックチェーンは努力に忠実だが独立した参加者によって開始される必要があります。 また、企業内で、起動時に管理者がすべてのマシン、ログ、一般的な監視に完全なアクセス権を持っている場合、バリデーターはサーバーへのアクセスを誰にも許可せず、アクセスを制御するため、インフラストラクチャを独立して構築することを好む可能性が高くなります。バリデーターの主要な資産、つまり有権者のステークに。 この動作により、安全な分散ネットワークの構築が可能になります。使用されるクラウド プロバイダー、仮想サーバーと「ベアメタル」サーバー、さまざまなオペレーティング システムの独立性により、そのようなネットワークへの攻撃は非常に非効率的になります。ソフトウェアが使用されます。 たとえば、イーサリアムは Go と Rust の XNUMX つのメイン ノード実装を使用しており、一方の実装では有効な攻撃がもう一方の実装では機能しません。

したがって、ブロックチェーンを起動して操作するすべてのプロセスは、バリデーター、またはバリデーターの少数のグループがいつでも自分のコンピューターを窓から放り出して立ち去ることができる一方で、何も壊れず、残りのバリデーターが安全に作業を行うことができるように編成する必要があります。引き続き運用ネットワークを効果的にサポートし、新しいバリデーターを接続します。 ネットワークを立ち上げるとき、XNUMX 人のバリデーターがヨーロッパ、XNUMX 人目が南米、XNUMX 人目がアジアにある場合、数十の独立したグループの調整作業を達成し、結果としてそれらのグループに関心を寄せることは非常に困難です。

バリデーター

仮想の現代的なブロックチェーンの立ち上げを想像してみましょう (説明されている内容のほとんどは、プルーフ・オブ・ステークのコンセンサスを提供するイーサリアム、EOS、ポルカドット、コスモスなどの現代的なブロックチェーン ファミリに基づくブロックチェーンに適しています。このようなブロックチェーンはバリデーターチームであり、新しいブロックを検証して生成する独自の独立したサーバーのインストールに従事し、コンセンサスに参加する人々にネットワークから提供される報酬を受け取ります。新しいネットワークを立ち上げるには、数十のバリデーターが必要です（現在、多くのバリデーターが可能です）多かれ少なかれ効果的には数秒で合意に達するため）、プロジェクトは登録を発表し、バリデーターは自身に関する公開情報をユーザーと共有し、立ち上げられたネットワークに高品質のサービスを提供するつもりであることをユーザーに納得させます。

検証は、バリデーターの潜在的な収入を極めて正確に評価し、プロジェクト間で迅速に権限を移譲することを可能にするビジネスです。また、選択したネットワークが成功すれば、バリデーターは DAO の本格的な参加者および責任者として、次のことを行うことができます。プロジェクトを開発するか、完全に透明で正直に稼いだお金のために優れた技術サービスを提供するだけです。 バリデーターへの報酬を計算するとき、プロジェクトはバリデーターのコストを考慮して、このビジネスが利益を生むようにブロックの報酬を設定しようとしますが、同時にバリデーターが資金を大量に注ぎ込んで経済を破壊することを許さないようにします。他のネットワーク ユーザーからその情報を奪うことになります。

バリデーターのビジネスでは、サービスの高い耐障害性を確保する必要があります。これは、DevOps と開発者に対する高レベルのトレーニングと高価なコンピューティング リソースを意味します。 たとえプルーフ・オブ・ワーク・ネットワークでハッシュをマイニングする必要がなくても、ブロックチェーン・ノードは大量のメモリを消費し、多くの計算、検証、ディスクへの書き込み、および大量のデータのネットワークへの送信を行う大規模なサービスです。 。 ブロック内に数千の小規模なトランザクションを含むブロックチェーンのトランザクション ログとブロック チェーンを保存するには、現在 50 GB 以上のストレージが必要であり、ブロックの場合は SSD でなければなりません。 スマート コントラクトをサポートするブロックチェーンの状態データベースは、すでに 64 GB の RAM を超える可能性があります。 必要な特性を備えたサーバーは非常に高価で、イーサリアムまたは EOS ノードの費用は月額 100 ～ 200 ドルになる場合があります。 これに加えて、一部のバリデーターは別の半球に簡単に配置できるため、立ち上げ期間中は夜間でも問題を解決する開発者と DevOps の 10 時間体制の仕事に対する賃金の増加も加わります。 ただし、適切なタイミングでバリデーター ノードを所有すると、多額の収入がもたらされる可能性があります (EOS の場合、000 日あたり最大 XNUMX ドル)。

検証は、起業家や企業にとって新たな可能性のある IT の役割の XNUMX つにすぎません。プログラマーが誠実さに報い、詐欺や窃盗を罰する、ますます洗練されたアルゴリズムを考案するにつれて、重要なデータ (オラクル) の公開、監視の機能を実行するサービスが登場します。 （デポジットの削減と、欺瞞の証拠を公開することによる詐欺師の処罰）、紛争解決サービス、保険、オプション、さらにはガベージ コレクションさえも、データ ストレージの料金を支払う必要があるスマート コントラクト システムでは潜在的に大きな市場となる可能性があります。

ブロックチェーンの立ち上げの問題

ブロックチェーンのオープン性により、どの国のコンピューターもネットワークに自由に参加できるようになり、GitHub の指示に従ってスクリプトキディを簡単にネットワークに接続できるようになりましたが、必ずしも利点があるわけではありません。 新しいトークンを追求すると、レートが上昇し、収益をすぐに捨てる機会を期待して、バリデーターは「最初に新しいコインをマイニングする」ことを余儀なくされることがよくあります。 また、これは、あなたのバリデーターは誰でも、たとえ匿名であっても、他のバリデーターと同じように投票できることを意味します (ただし、匿名の人が自分のために利害関係者の票を集めるのは難しいため、匿名の仮想通貨に関する怖い話は政治家に任せましょう）。 それにもかかわらず

プロジェクト チームには、将来的にノードの安定した動作を保証し、セキュリティを理解し、問題を迅速に解決する方法を知り、他のバリデーターと協力して一緒に行動することができる人材を何らかの方法でネットワークに参加させるという課題があります。ネットワーク参加者が時間とリソースを投資するトークンは、まさにこれらの品質に完全に依存しています。 適切な創設者は、リスクを評価する際に、この規模のソフトウェアを起動する場合、必ずコードとノードの構成でエラーが発生すること、ネットワークの安定性は開発者と検証者が共同してどれだけうまく解決できるかに依存することをよく理解しています。そういった問題。

チームはメインネット上でバリデーターに投票する準備ができています。ただ、どのバリデーターが良いのかを知るためです。 最大のポートフォリオは？ 今では持っている人はほとんどいません。 チームの Linkedin プロフィールに基づいていますか? 経験豊富な開発者やセキュリティ専門家は、Linkedin プロファイルを提供しません。 チャット、投稿、準備段階での他の人の発言によると? それは良いことですが、主観的で不正確です。

このような状況では、全員の問題をうまく解決するもの、つまり最良のバリデーターを選択できるゲームが残りますが、主なことは、ブロックチェーンの強度をテストし、ブロックチェーンの本格的な戦闘テストを実施することです。アクティブな使用状況におけるブロックチェーン、コンセンサスの変化、エラーの出現と修正。 この手順は、Cosmos プロジェクトのメンバーによって最初にゲームとして提示されました。このアイデアは間違いなく、信頼性が高くフォールト トレラントなメインネットの立ち上げに向けてネットワークを準備する優れた方法です。

バリデーターのゲーム

EOS フォークに基づく DAO.Casino (DAOBet) ブロックチェーン用に設計したバリデーターのゲームについて説明します。このブロックチェーンは Haya と呼ばれ、同様のガバナンス メカニズムを備えています。バリデーターは、任意のアカウントからの投票によって選択されます。バリデーターへの投票に使用された残高は凍結されます。 残高にメイン BET トークンがあるアカウントは、残高のどの部分でも選択したバリデーターに投票できます。 投票が合計され、その結果に基づいて上位のバリデーターが構築されます。 異なるブロックチェーンでは、このプロセスの構成は異なります。通常、新しいブロックチェーンが親ブロックチェーンと異なるのはこの部分です。私たちの場合、EOS はその名前にある「OS」を完全に正当化していると言わざるを得ません。実際に EOS を使用しています。 DAOBet タスク用のブロックチェーンの修正バージョンを展開するためのベース オペレーティング システムとして使用されます。

個々の問題と、ゲーム内でそれらを解決する方法について説明します。 サーバーが公然と攻撃される可能性があるネットワークを想像してみましょう。バリデーターの立場を維持するには、ネットワークと継続的に対話し、バリデーターを宣伝し、バリデーターがブロックを生成し、それらが時間通りに他のバリデーターに配信されるようにする必要があります。そうしないと、バリデーターがリストから除外されます。

上位入賞者の選び方は？

ゲームの主な技術要件は、その結果が公的に検証可能であることです。 これは、ゲームの結果、つまり上位勝者は、参加者であれば誰でも検証できるデータに厳密に基づいて形成されなければならないことを意味します。 集中型システムでは、各バリデーターの「稼働時間」を測定し、最も多くオンラインになったユーザー、または最大のネットワーク トラフィックを通過したユーザーに報酬を与えることができます。 プロセッサーとメモリーの負荷に関するデータを収集し、うまく働いた人に報酬を与えることができます。 しかし、そのようなメトリクスの収集は収集センターの存在を意味し、ノードはすべて独立しており、必要に応じて動作し、あらゆるデータを送信できます。

したがって、自然な解決策は、ブロックチェーンからのデータに基づいて勝者を決定することです。これは、どのバリデーターがどのブロックを生成し、どのトランザクションがブロックチェーンに含まれているかを確認するために使用できるためです。 私たちはこの数値をバリデーター ポイント (VP) と呼び、これらを獲得することがゲームにおけるバリデーターの主な目標です。 私たちの場合、バリデーターの「有用性」の最も単純で、簡単に公的に検証でき、効果的な指標は、VP = 一定期間内にバリデーターによって生成されたブロックの数です。

この単純な選択は、EOS のガバナンスがすでに多くの新たな問題に対応しているという事実によるものです。EOS は、複雑なネットワーク管理における豊富な経験を持つ実際に動作する XNUMX 世代のブロックチェーンの継承者であり、ネットワーク、プロセッサ、ディスクを使用すると問題が XNUMX つだけ発生します。つまり、署名するブロックが減り、仕事の対価として受け取る支払いが減り、これも単純に署名されたブロックの数につながります。EOS にとって、これは優れたシンプルなオプションです。

他のブロックチェーンでは、バリデーターポイントの計算方法が異なる場合があります。たとえば、pBFT ベースのコンセンサス (Tendermint/Cosmos、Parity Substrate からの Aura コンセンサス) では、各ブロックが複数のバリデーターによって署名される必要があるため、個々のバリデーターをカウントすることが合理的です。他のバリデーターのリソースを無駄にする不完全なコンセンサスラウンドを考慮することは理にかなっているかもしれませんが、これは一般にコンセンサスの種類に大きく依存します。

実際の動作条件をシミュレートする方法

創設者の任務は、集中管理を行わずに、現実に近い条件でバリデーターをテストすることです。 この問題は、バリデーターと他の全員に同量のメイン トークンを配布するフォーセット コントラクトを使用して解決できます。 残高上のトークンを受け取るには、トランザクションを作成し、ネットワークがそれをブロックに確実に含める必要があります。 したがって、勝つためには、バリデーターは常に新しいトークンで残高を補充し、自分自身に投票して、自分自身をトップに昇格させる必要があります。 このアクティビティによりネットワークに一定の負荷がかかり、リクエストのフローが完全なネットワーク テストに十分なほど厳しいものになるようにパラメーターを選択できます。 したがって、ネットワークを立ち上げるための重要なツールとしてフォーセット契約を事前に計画し、事前にそのパラメーターの選択を開始してください。

蛇口からトークンを要求し、投票を検証することは、特に極度に負荷の高いモードでは、依然として弾頭の動作を完全にはエミュレートしていません。 したがって、ブロックチェーン チームは、ネットワークに負荷をかけるために何らかの方法で追加のベンチマークを作成する必要があります。 これにおける特別な役割は、別個のサブシステムのテストを可能にする特別に作成されたスマート コントラクトによって果たされます。 ストレージをテストするために、コントラクトはランダム データをブロックチェーンに保存し、ネットワーク リソースをテストするために、テスト コントラクトは大量の入力データを必要とするため、任意の時点でそのようなトランザクションのフローを開始することにより、トランザクションの量が増大します。チームはコードの安定性とバリデーターの強度を同時にテストします。

別の問題は、ノードのコードの更新とハード フォークの実行です。 バグ、脆弱性、または悪意のあるバリデーターの共謀が発生した場合に備えて、バリデーターはバリデーターのゲーム内ですでに策定された行動計画を持っている必要があります。 ここでは、たとえば、ノード コードの新しいバージョンをまだロールアウトしていないすべてのバリデーターを罰することによって、ハード フォークを迅速に適用するために VP を獲得するスキームを思いつくことができますが、これは実装が難しく、計算が複雑になります。 特定のブロックのブロックチェーンを人為的に「破壊」することで、ハード フォークの緊急使用の状況をシミュレートできます。 ブロックの生成は停止し、最終的には最初に参加してブロックに署名を開始した人が勝者となるため、署名されたブロックの数に基づく VP はここでは適切です。

参加者にネットワークのステータスを通知し、エラーを修正する方法

バリデーター間の不信感にもかかわらず、ネットワークの状態に関する最新情報をタイムリーに受信することは、意思決定を迅速化するために全員にとって有益であるため、プロジェクト チームはバリデーター サーバーから多くのメトリクスを収集して視覚化するサービスを立ち上げています。これにより、ネットワーク全体の状況を同時に確認できるため、何が起こっているかを迅速に判断できます。 また、プロジェクト チームが見つかったエラーを迅速に修正することはバリデーターとプロジェクトの両方にとって有益であるため、メトリクスの収集に加えて、ブロックチェーンにアクセスできるマシン上のバリデーターのマシンからログとエラー データの収集をすぐに開始することは理にかなっています。開発者。 ここで、情報を歪曲することは誰にとっても有益ではないため、これらのサービスはプロジェクトチームによって開発されており、信頼できます。 バリデーターからシステム メトリクスを収集することは理にかなっています。そしてもちろん、ブロックチェーン自体 (DAOBet の場合) の最も重要なメトリクスは、ファイナライズ時間と、最後にファイナライズされたブロックのラグです。 このおかげで、チームはベンチマークの実行時にノードのメモリ消費量が増加し、個々のバリデーターに問題が発生することを確認しました。

バリデーターゲームを実施する際の注意点

結局のところ、バリデーターが互いのマシンを攻撃することを公式に許可したい場合 (非公式にはいずれにせよ、これを行うことができます)、一部の国の法律では DDoS 攻撃やネットワーク攻撃が行われる可能性があるため、これをセキュリティ テストとして法的に別途策定する必要があります。罰せられた。 もう XNUMX つの重要な問題は、バリデータに報酬を与える方法です。 当然の賞品はプロジェクト トークンであり、メインネットに転送されますが、ノードを起動できた人にトークンを大量に配布することも最良の選択肢ではありません。 おそらく、次の XNUMX つの極端なオプションの間でバランスをとる必要があります。

獲得したVPに応じて賞金プール全体を分配します
これは非常に民主的であり、バリデーター ゲームに時間とリソースを投資したすべての人がお金を稼ぐことができます。
しかし、準備されたインフラストラクチャがなければ、ランダムな人々をゲームに引きつけます

ゲームの結果に基づいて上位 N 位の賞金プールをバリデーターに分配します
勝者は、ゲーム中に最も安定して持続し、勝つことを非常に厳しく決意したバリデーターである可能性が高いです。
特に参加者に由緒あるバリデーターが含まれている場合、一部のバリデーターは参加したくないため、勝つ可能性が低く評価されます。

どのオプションを選択するかはあなた次第です

もう XNUMX つポイントがあります。あなたの呼び出しに応じて数十人のバリデーターが急いでゲームに参加するということはまったく事実ではありません。また、試してみようと決めたバリデーターのうち、全員がノードをインストールして起動するわけではありません。通常、この段階では、プロジェクトのドキュメントはかなり少なく、エラーが発生し、時間のプレッシャーの下で作業している開発者は質問にすぐには答えません。 したがって、ゲームを起動する前に、必要なバリデーターの数に達しない場合のアクションを用意する必要もあります。 この場合、ゲームの開始時に、不足しているバリデーターがプロジェクト チームによって起動され、コンセンサスに参加しますが、勝者になることはできません。

まとめ

結論として、私は上記に基づいて、検証ゲームを効果的に実行するために考え、作成し、開始する必要があるもののリストをまとめてみました。

実際のバリデーター ゲームを実行するには次のことを行う必要があります。
独自のブロックチェーンを開発してください:)

• Web インターフェースを作成および生成し、バリデーターに投票するための CLI を提供する
• 実行中のバリデーターノードからのメトリクスを集中サービス (Prometheus など) に送信できることを確認します。
• バリデーター ゲーム用のメトリクス収集サーバー (Prometheus + Grafana) を起動します。
• バリデーターポイント (VP) の計算方法を理解する
• ブロックチェーンからのデータに基づいてバリデーター VP を計算するパブリック スクリプトを開発する
• 上位のバリデーターとそのバリデーターのゲームステータス (終了までの残り時間、誰がどれだけの VP を持っているかなど) を表示する Web インターフェイスを開発します。
• 任意の数の独自のノードの起動を開発および自動化し、バリデーターをゲームに接続するプロセスを設計します (ノードを切断するタイミングと方法、ノードへの投票を送信および削除する)
• 発行する必要があるトークンの数を計算し、フォーセットコントラクトを作成する
• ベンチマーク スクリプトを作成する (トークン転送、大量のストレージ使用量、大量のネットワーク使用量)
• すべての参加者を XNUMX つのチャットに集めて迅速なコミュニケーションを実現
• ゲーム開始より少し早くブロックチェーンを起動する
• スターティングブロックを待って、ゲームを開始します
• いくつかのタイプのトランザクションでネットワークをテストする
• ハードフォークを展開する
• バリデーターのリストを変更する
• ステップ 13,14,15、XNUMX、XNUMX を順序を変えて繰り返し、ネットワークの安定性を維持します
• 最後のブロックを待ち、ゲームを終了し、VP をカウントします

バリデーターのゲームは新しい物語であり、数回しか実行されていないため、このテキストを既成のガイドとして受け取るべきではないと言わなければなりません。 現代の IT ビジネスに類似するものはありません。銀行が、決済システムを立ち上げる前に、顧客取引を行うのに最も優れているのは誰かを確認するために相互に競争していると想像してください。 従来のアプローチでは大規模な分散ネットワークの構築に役立つ可能性は低いため、新しいビジネス モデルをマスターし、ゲームを実行し、価値のあるものを特定して報酬を与え、分散システムを迅速かつ安定して実行し続ける必要があります。

出所： habr.com