ビザンチン合意の進展：ゴリラスンドグラス

簡単に言うと、ビザンチン合意は、ノード（参加者）が単一の値に同意する方法についてで、いくつかのノードが故障していたり、グループの利益に反する行動をとっても大丈夫なんだ。この状況は、信頼できない当事者がいる現実のシナリオを反映している。問題は、全ての参加者が正直だと仮定せずに、信頼できる合意を達成すること。

ナカモト合意はビットコインによって広まったもので、中央権威の許可なしに合意を得られることを示している。でも、このアプローチは、確率的な合意しか提供しないから、いつも成功するわけじゃないんだ。

#過去のアプローチの問題

悪意のある参加者、つまりビザンチンノードの脅威の下で機能するより良い合意プロトコルを作成しようとした試みがいくつかあった。従来のプロトコルは厳格なタイミングに依存していて、故障したノードの数が制限されることが多い。これによって、攻撃者が十分なリソースを持っていたり、ネットワークが遅い場合にシステムが失敗するシナリオが生まれる。

サンドグラスのようなプロトコルは、決定論的な合意（結果が常に保証される）を改善するために進歩を遂げたが、依然として限界がある。特定の条件が常に存在するとは限らないんだ。サンドグラスは、ノードの動作についての前提が楽観的すぎるため、優しい環境でしか機能しない。

#ゴリラスンドグラスの紹介

ゴリラスンドグラスは、ノードが自由に参加したり離脱したりできる許可不要の環境で強い合意を達成する方法を提供することで、以前のプロトコルを改善することを目指している。ノードの故障について特定の条件に依存する以前のプロトコルとは違って、ゴリラはより堅牢なソリューションを提供し、安全性と生存性の両方を実現できる。つまり、ノードが参加し続けることを許しながら、安全に合意に達することができるんだ。

ゴリラは、検証可能な遅延関数（VDF）というコンポーネントを使う。VDFの主な機能は、特定の時間が経過するまで値が生成されないようにすることで、メッセージがどれくらい速く送信・処理されるかを調整するのに役立つ。

#ゴリラの動作

ゴリラの基本構造はシンプルだ。プロトコルはステップで進行する。各ステップで、ノードは仲間からVDFの解を集め、これらの解をもとに進んでいく。正しいノードは、コミュニケーションに対する組織的で構造化されたアプローチのおかげで、常にビザンチンノードよりも速く動くはずだ。

1. ステップベースの実行: ノードが十分な有効メッセージを受け取るたびに、次のラウンドに進む。
2. メッセージコフレ: 各メッセージには以前のメッセージが含まれていて、全ての正しいノードが提案において一致することを確保する。
3. 優先順位とランダム選択: 複数の選択肢があるとき、ノードは最高の優先順位に基づいて選ぶか、ランダムに値を選択して、公平性を保ち、操作を防ぐ。

#正しさの確立

ゴリラが正しく動作することを証明するために、研究者たちはゴリラ内の潜在的な失敗シナリオを、サンドグラスのような既存のプロトコルにマッピングする。これは、ゴリラ内で失敗が起こるとしたら、サンドグラスの証明された安全性内でも矛盾が生じる必要があることを確立する方法だ。

このマッピングは二つのフェーズで機能する：

1. 実行のマッピング: ゴリラの任意のシナリオは、全ての安全要件が満たされているサンドグラス内の同等のシナリオに変換できる。
2. 安全性の証明: ゴリラで合意が違反された場合はサンドグラスでも違反が起こることを確立することで、ゴリラが合意を維持しなければならないと結論づける。

#ゴリラの限界

ゴリラはビザンチン環境で決定論的な合意を達成することが可能であることを示しているが、それでも限界がある。多くの通信ラウンドを必要とするから、現実のアプリケーションでは実用的でなくなることがある。交換されるメッセージの数は指数関数的に増えることがあり、迅速な意思決定が必要なシナリオには適用が難しい。

#将来の方向性を探る

ゴリラの成功は、次に何が来るのかという新たな疑問を提起する。効率的なプロトコルを作成するためにそのフレームワークを基にできるのか？目標は、ゴリラの強力な安全保証を維持しつつ、多くの通信ラウンドに関連するオーバーヘッドと複雑さを減らすことだ。

#結論

ゴリラスンドグラスは、許可不要の環境で決定論的な安全性と生存性を提供する合意プロトコルの分野で重要な進展を示している。ビザンチンの失敗問題の挑戦を認識しつつ、現実のシナリオに適用可能な実用的なソリューションを作成するためのさらなる研究と探求の扉を開いている。ビザンチン合意の未来は明るく、ゴリラがより効果的で効率的なプロトコルへの道を切り開いている。