Kiayias教授、Science of Blockchain Conference 2025でコンセンサスの進化を探求

2025 Science of Blockchain Conference（SBC）は、UCバークレーで主要な研究者、エンジニア、学者を集め、今日のブロックチェーンシステムを支える理論的基盤を探求した。このイベントでは、Input | Output (IO)の代表が強力な存在感を示し、厳格な研究と実践の橋渡しをするという同組織の継続的なコミットメントを示した。

IOの主任科学者であり、エディンバラ大学のサイバーセキュリティおよびプライバシー学科長を務めるAggelos Kiayias教授は「The Evolving Art of Agreement（進化する合意形成のアート）」と題した基調講演を行い、コンセンサスプロトコルがブロックチェーン時代にどのように発展してきたかについて考察した。

Kiayias教授のプレゼンテーションは、コンセンサスメカニズムの歴史的な視点と、ブロックチェーンコミュニティが直面する今後の課題の分析の両方を提供した。

ブロックチェーンの革新

Kiayias教授はまず、ブロックチェーンが実際に解決するコンセンサスは、どのような種類のものなのか、という基本的な問いから始めた。その答えはステートマシンレプリケーション（SMR）、特に彼が「台帳コンセンサス」と呼ぶものにある。

ブロックチェーンコンセンサスへのアプローチは、地方や国の世論調査などのような、参加者が既知である他の合意形成手法とは異なる。ブロックチェーンプロトコルは、次のような環境で動作する。

• 参加者認証されていない
• 参加者数が動的に変動する
• 設定された権限ではなく、リソースの所有がアクセスを決定する

ボトムアップ革命

ブロックチェーンは、SMRをゼロからブートストラップするサービスとして再考する。関心のある参加者は、システムが定める通貨ポリシーに従ってコインをミントし、台帳に貢献するためにリソースを投資する。そして、彼らはこれらのコインを、台帳に直接アクセスしたいユーザーに販売し、SMRを中心とした自立的な経済を作り出す。

このボトムアップアプローチは、15年以上継続して動作しているビットコイン、イーサリアム、Cardanoなどのシステムを通じて成功を証明してきた。

エネルギーの難問を解決するためのギャンビット

Kiayias教授はまた、ブロックチェーンの主要な懸念の1つであるエネルギー消費についても言及した。ビットコインのプルーフオブワークのメカニズムは大量のエネルギーを消費するため、「このコストなしで同じセキュリティ保証を達成できるか」という疑問を生じさせる。

その答えは彼が「プルーフオブステークのギャンビット」と呼んだもの、すなわち計算能力ではなく仮想リソース（ステーク）を使用することにつながった。このアプローチは公開鍵のディレクトリを必要とするため、セットアップの透明性をいくらか犠牲にするが、エネルギー効率やビザンチンフォールトトレランス性（BFT）技術の統合が容易になるなどの大きな利点をもたらす。

Ouroborosという功績

エネルギー消費の問題は、Cardanoを動かす汎用プルーフオブステーク分散台帳であるOuroborosプロトコルファミリーの開発を動機付けた。Ouroborosは、エネルギー消費を最小限に抑えながらビットコインの特性の多くを維持する方法を示している。

このプロトコルファミリーには複数のバージョンがあり、それぞれが特定の課題に対処している。

• Ouroboros Praos：遅延に上限を設けた、イベント駆動型プロトコル
• Ouroboros Genesis：動的な可用性と普遍的な構成可能性
• Ouroboros Crypsinous：メンテナーのプライバシー
• Ouroboros Chronos：プロトコル内のクロック同期

Ouroborosプロトコルファミリーは、ビットコインのコンセンサス能力に匹敵するだけでなく、より速い決済と高いスループットによってそれを上回る。

暗号学的安全性から経済的安全性へ

プレゼンテーションの洞察の1つは、暗号学的安全性から経済的安全性への進化の考察だった。従来の暗号学的議論は、実際に検証するのが難しいしきい値の仮定に依拠しているが、経済的安全性に関する議論は、攻撃をその経済的コストという観点から解釈することで、これらの仮定を潜在的に減らすことができる。

この移行は新たな課題をもたらす。人々がプロトコルの運用経済について議論し始めると、参加者は戦略を変え、当事者が自らのアプローチを継続的に最適化するナッシュ動学につながる可能性がある。

分散化の課題

Kiayias教授は、主要な懸念として「制御されていないプーリング」を強調した。規模の経済と報酬のばらつきにより、参加者はリソースをプールする傾向があるため、プロトコルのセキュリティ仮定を損ない、分散性を危うくする可能性がある。

これに対処するために、研究は、オンチェーンでのプーリングを促進しつつ、分散化を推進する革新的な報酬分配スキームに発展した。Cardanoの設立団体はこのアプローチをうまく展開し、幅広い分散型ステークプールオペレーター（SPO）の拡散を実現した。これは理論モデルが実際の参加者と実際の報酬で機能することを示すものだ。

今後の見通し

今後に関して、Kiayias教授はブロックチェーンコミュニティのいくつかの重要な課題を提示した。

• 経済的安全性と分散化：検証不可能な仮定をすべて経済的観点から説明するために、両概念のより良い理解と測定が必要
• サステナビリティと通貨ポリシー：ブロックチェーン経済はどのように外因性ショックを吸収できるのか。このためにオンチェーンで「中央銀行」の機能が必要になる可能性も
• ガバナンス：デジタル立憲主義の時代を見据えて、健全な意思決定と電子投票機能が不可欠
• 暗号的アジリティ：Kiayias教授が言うように、システムは走行中に安全に自己更新すること、言わば、運転中に車を修理することができなければならない

科学的進歩の基盤

Kiayias教授はブロックチェーンコミュニティへのメッセージで締めくくった。すなわち、簡潔な問題提起を策定し、明確に述べる能力が科学的進歩の礎石であると。これにより、互いの取り組みを理解し、それを土台として、これらのシステムが成功するために必要な規模で協力することができるようになる。

IOGでは、この哲学が研究インフラへの継続的な投資を推進している。私たちは、厳密な学術調査、形式手法、査読付き科学が、未来の包摂的で公正な分散型システムを構築するための不可欠な基盤であると信じている。

Kiayias教授が会議で再認識させたように、ブロックチェーンシステムの根本的な問題を理解することにより、最終的に誰もがより民主的な条件で情報技術を再交渉することが可能になる。

IO研究の学術論文は、IOGライブラリーから無料で入手可能。