元のタイトル：コアとなるブロックチェーンの性質を超えて：「強いチェーン品質」
元の著者：ittaia、PGarimidi、jneu_net、a16z
元の編集：AididiaoJP、Foresight News
**チェーン品質（Chain Quality, CQ）**は、ブロックチェーンの中核となる属性の1つです。平たく言うと、その意味は：
もしあなたが質権（ステーク）総額の3%を保有しているなら、平均的な時間範囲において、あなたはブロックスペースの3%を制御できるということです。
スループットが低い初期のブロックチェーンにとっては、チェーン品質はすでに十分に機能します。しかし現代のブロックチェーンの帯域幅ははるかに大きく、単一のブロックの中に大量の取引を含められます。
そこで、より強く、よりきめ細かい概念が出てきます。これは、時間で平均したブロックスペースの比率だけを重視するのではなく、各ブロック内部でのブロックスペースの分割のあり方にも着目します。これを「強いチェーン品質」（Strong Chain Quality, SCQ）と呼びます：
もしあなたが質権（ステーク）総額の3%を保有しているなら、各ブロックにおいて、あなたはブロックスペースの3%を制御できます。
本質的に、この属性によって、利害関係者は高スループットのブロックチェーンの内部に「バーチャル・レーン」を持つことができ、それにより自分たちの取引が含まれることを保証できます。
ビットコインの重要なイノベーションの1つ――現在ではほぼすべてのブロックチェーンが備えている――は、プロトコル内部に、ブロック提案者に対する報酬メカニズムを導入したことです。状態マシンにブロックを正常に付加できた側は、新たに鋳造されるトークンと取引手数料を受け取ります。これらの報酬は状態遷移関数によって定められ、最終的にシステム状態へ反映されます。
従来の分散計算モデルでは、参加者は正直な側と悪意のある側に分けられます。ここでは正直な側に報酬を与える必要はありません。なぜなら、正直な振る舞いはモデルにおけるデフォルトの仮定だからです。
一方、暗号経済モデルでは、参加者は合理的な行為者として扱われ、その効用関数は未知であり得ます。目的は、こうした参加者が自身の利益最大化を追求する中で、自然にプロトコルの成功する運用と整合するように、インセンティブを設計することです。プロトコル内部の報酬メカニズムと組み合わせることで、チェーン品質の次のような理想化された定義が得られます：
**チェーン品質（CQ）：**質権（ステーク）総額がX%の連合は、グローバル安定時間（GST）後に、X%の確率で、チェーンに入ってくる各ブロックの提案者になります。
もしあるチェーンがチェーン品質の要件から逸脱すると、いくつかの連合が通常の比率を超える報酬シェアを得てしまい、その結果、正直である動機が弱まり、プロトコルの安全性が脅かされます。
多くのブロックチェーンは、「質権（ステーク）ウェイトに基づくランダムなリーダー・ローテーション」メカニズムによって、この属性を満たすか、満たすよう努力しています。
現在直面する典型的な課題には、ビットコインの「セルフィッシュ・マイニング」問題があります。Monadの末尾分岐耐性の問題。そして、イーサリアムのLMD GHOSTプロトコルにおける問題が含まれます。
ブロックスペースが十分に潤沢であるなら、ブロック全体の内容を単一の提案者が独占する必要はありません。むしろ、同一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分割され得ます。強いチェーン品質という暗号経済の定義が表現しているのは、まさにこの考え方です：
**強いチェーン品質（SCQ）：**質権（ステーク）総額がX%の連合は、グローバル安定時間（GST）後に、各ブロック内のX%のブロックスペースを制御できます。
この理想化された属性は、「バーチャル・レーン」という抽象概念を暗黙に導きます。つまり、連合は実際には各ブロックの中で、一定割合の専用ブロックスペースを制御できるということです。
経済的に見ると、バーチャル・レーンを持つことは、収益を生み出す生産的な資産を保有することに相当します。この収益は取引手数料から得られることもあれば、MEV（最大抽出可能価値）から得られることもあります。外部の主体がこれらのレーンを獲得し維持するために、質権（ステーク）をめぐる競争が起きます。これによって、基盤となるL1トークンには継続的な需要が生まれます。あるレーンが生み出せる経済価値が大きいほど、各陣営の質権を争う動機は強くなり、これらのブロックスペースへのアクセス権を制御するL1の質権が蓄積し得る価値も高まります。この抽象化を通じて、より強い検閲耐性を、プロトコル内のSCQの有効性属性へと変換できるのです。
近年の研究では、検閲耐性プロトコルが非常に重要であることが示されています。この種のプロトコルは、正直な側の入力が最終的に（final）含まれることを保証するだけでなく、それらが「即時に」含まれることも保証しなければなりません。強いチェーン品質（SCQ）は、ブロック容量に制約がある状況でのこの属性の拡張だと考えられます。
実際の場面では、含めるべき取引量が利用可能なブロックスペースを超えているなら、理想的な意味での検閲耐性を満たすプロトコルは存在しません。SCQは、この制約に対してより現実的な考え方で対処します。すなわち、すべての正直な取引が必ず含まれることを強く要求するのではなく、各質権ノードに「予算」を割り当て、その予算の範囲内であれば、その取引が含まれることを保証します。
MCPプロトコルは、既存の実用的なPBFT型のコンセンサスプロトコルの上に組み込むコンポーネントとして提案されています。その目的は、これらのプロトコルに検閲耐性を持たせることです。このプロトコルは、SCQの要件も満たします。つまり、それは質権の比率に応じて提案者へ対応する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）に基づくBFTプロトコルは、複数ライターのメモリプールを実現する方法を提供し、また一定程度の検閲耐性も備えています。
**これらのプロトコルの標準実装は、通常、リーダーが取引の一部の集合を選択的に遅延させることを許してしまうため、SCQを厳密には満たせていません。**ただし、これらのプロトコルに少し修正を加えるだけで、再びSCQを実現できる可能性があります。関連する方向性の1つが「強制的な取引の包含」で、検閲行為を減らすことを狙います。
**MCPは、さらに強い隠匿（hidden）属性の実現方法も示しています。**この属性を用いることで、利害関係者はバーチャルなプライベート・レーンを作成できます。これらのレーンの内容は、分厚い（丸ごとの）ブロックが外部に公開されたときに初めて明らかになります。これについては、後続の記事でさらに詳しく展開します。
グローバル安定時間（GST）後に強いチェーン品質を得るための鍵は、提案者が利害関係者の入力を勝手に検閲できないようにすることです。これは2ラウンドのプロトコルによって実現できます。ほぼすべてのビューに基づくBFTプロトコルの基盤に対し、行うべき変更は2か所だけです：
**第1ラウンド：**各参加者は、認証済みの入力を、他のすべての参加者へ送信します。
**第2ラウンド：**各参加者は、参加者iからの認証済み入力を受け取った場合、そのiを自分自身の包含リストに追加します。その後、その参加者は包含リストをリーダーへ送信します。この操作は、「自分は、そのリスト内のすべての入力を含んだブロックだけを受け入れる」という約束に相当します。
**BFT提案：**リーダーはこれらのメッセージを受け取った後、ブロック内に、受け取った包含リストの結集合（ユニオン）をすべて収録します。
**BFT投票：**あるブロックが、当該参加者自身の包含リスト内のすべての入力を含んでいる場合に限り、その参加者は賛成票を投じます。
このプロトコル草案に従えば、完全なプロトコルを構築できることは難しくありません。このプロトコルは、グローバル安定時間（GST）後に強いチェーン品質を満たし、検閲耐性を提供し、さらにリーダーが正直側であるときに活性（liveness）を維持します。もしGST以前でもSCQを実現したいなら、各ラウンドで十分な数（定足数）の値またはリストを待つ必要があります。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。
近年の研究では、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2ラウンド（上記のプロトコル草案で示したとおり）を追加する必要があることが示されています。この結果についても、後続の記事で詳しく説明します。
強いチェーン品質（SCQ）は、連合が制御できるブロックスペースの割合を規定しますが、ブロック内での取引の並び順（順序）を完全に制約するものではありません。SCQは次のように理解できます。つまり、各質権ノードに対してスペースが予約されるものの、そのスペース内の取引の順序については何の保証もしないということです。
これにより、取引順序付けメカニズムの設計には豊富な研究余地が生まれます。良い順序付けメカニズムは、ブロックチェーン・エコシステムにおいて公平性と効率をさらに高めることが期待できます。注目すべき方向性の1つは、優先手数料に基づいて取引を並べることです。
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