分散型台帳技術における公平性：DAGに注目

分散型台帳技術（DLT）は、複数の参加者が中央権限なしで共通のデータベースを共有・管理できるシステムだよ。DLTの一種は、指向性非循環グラフ（DAG）に基づいた構造を持っている。この論文では、これらのシステムにおける公平性について議論するよ、特に現在のブロックチェーン技術で見られる問題に関連してね。

#DLTと公平性の紹介

最近、DLTはさまざまな用途があることから人気が高まってる。最も知られているDLTはブロックチェーンで、ビットコインのような暗号通貨の基盤となってる。ただ、従来のブロックチェーンはスケーラビリティや公平性の面で深刻な問題を抱えてる。スケーラビリティは、システムが増大する取引量を処理できる能力を指す。公平性は、全参加者がシステム内で平等な機会を持つことを保証するもので、マイナーの特定の行動によってしばしば損なわれているんだ。これがマイナー抽出可能価値（MEV）などの問題につながるんだよ。

DAGベースのDLTは、スケーラビリティと公平性を改善するために設計された異なる構造を持っている。ブロックの直線的な連鎖を形成するのではなく、DAGは取引をより複雑な方法でリンクすることができるから、複数の取引が同時に発生できるんだ。

#DLTにおける公平性の重要性

公平性は、DLTのユーザー間の信頼を築くために重要だよ。もし一部の参加者が他の参加者に対して常に有利な立場を得ていると、新しいユーザーが参加するのを思い留まらせ、システムの整合性を損なう可能性がある。DLTが広く受け入れられるためには、公平性をデザインに積極的に取り入れる必要があるんだ。

公平性を考慮する必要があるいくつかの側面：

1. バリデーターの公平性： バリデーターは取引を確認して台帳に追加するノード。公平性は、すべてのバリデーターが自分のブロックを追加する平等なチャンスを持つことを保証する。

2. クライアントの公平性： クライアントは台帳に取引を提出するユーザー。公平なアクセスを持つということは、クライアントの取引が他の取引に比べて不当に遅延することなく処理されることを意味する。

3. 取引の順番の公平性： 取引が公平に順序付けられることを保証するのは、バリデーターによる操作や価値の抽出を防ぐために重要だよ。

#DAGベースのDLTにおける公平性

DAGベースのシステムは、複数のノードが同時に台帳の進行に貢献できる構造のおかげで、公平性が向上することを約束してる。これらのシステムでは、いくつかの方法で公平性が達成できるんだ。

#バリデーターの公平性

従来のブロックチェーンでは、単一のマイナーがブロック追加プロセスを支配することが多く、不公平な優位性を生んじゃう。一方、DAGベースのシステムでは、すべてのバリデーターが平等に貢献できるのが理想的なんだ。公正なシステムでは、遅くても誠実なバリデーターの貢献が認められるべきだよ。

アレフやブルシャークのようなプロトコルは、異なるバリデーターからのブロックが指定された期間内に含まれるようにして、公平性を高めようとしている。これによって、支配的なバリデーターがプロセスを独占するのを防げるんだ。

#クライアントの公平性

クライアントもシステムへの公平なアクセスを享受するべきだよ。悪意のあるバリデーターがクライアントの取引を処理させないようにすることができれば、そのクライアントは不当に不利益を被ることになる。クライアントの公平性は、提出後にその取引が無駄な待機期間なしにネットワークに渡されるべきということなんだ。

いくつかのシステムでは、クライアントが複数のバリデーターに取引を提出することを奨励している。これにより、取引が公平かつ迅速に処理される可能性が高まる。けど、クライアントが取引を繰り返し再送信すると、帯域幅の問題につながることもある。

#取引順序の公平性

順序の公平性も重要な側面だよ。これは取引が実行される順序が、提出された順序を反映することを確保するもの。従来のシステムでは、コンセンサスのリーダーが取引の順序を自分の利得のために操作することがある。この操作によって、特定のクライアントが優遇されたり、取引が利益最大化のために遅延させられることがあるんだ。

これに対抗するために、システムは、早く到着した取引を優先する時間ベースの順序付けのような技術を使ったりする。別のアプローチは、取引の内容が順序が確定するまで考慮されない盲目的な順序付けで、操作の可能性を減少させるんだ。

#DAGベースのDLTの構造

DAGベースのDLTでは、各取引が複数の前の取引を参照できるので、より複雑だけど効率的な構造となっている。この配置は、より早い確認と高いスケーラビリティを実現するのに役立つよ。

従来のブロックチェーンとは違って、ブロックが単一の前のブロックを参照するのではなく、DAGは相互にやり取りできる取引のネットワークを作る。これにより、多くの取引が同時に処理できるから、スループットが大幅に向上するんだ。

#現在の公平性の課題

DAGベースのシステムには潜在的な利点があるけど、課題も残ってる。研究は主にパフォーマンス指標の改善に集中してきたけど、公平性には十分な注意が払われていない。公平性に取り組むことは重要で、不公平なシナリオはユーザーの不満を引き起こし、DLTの普及を遅らせる可能性があるんだ。

#スケーラビリティと公平性

DAGベースのシステムはスケーラビリティを改善するように設計されているけれど、公平性を維持しながらこれを達成するのは難しいんだ。多くの既存のDLTはパフォーマンスを高めるためのさまざまな方法を提案してきたけど、しばしば公平な参加を確保するためのバランスが犠牲になってる。

ナーホワルのような一部のDAGベースのプロトコルは、パフォーマンスを維持するために古いデータを削除するガベージコレクションのメカニズムを実装し始めた。でも、これが遅いけど誠実なノードの貢献を意図せず排除することにつながり、公平性の問題を引き起こす可能性があるんだ。

#DAGベースのDLTにおける公平性の改善

DAGベースのDLTにおける公平性を改善する方法はいくつかあるよ。これらの方法のいくつかは：

1. アクセス制御メカニズム： より多くのノードがブロックや取引を提案できるようにすることで、DLTは公平な参加のためのフレンドリーな環境を作れる。書き込みアクセスを制限するシステムは、力を少数のノードに集中させる傾向があるから公平性が低くなるんだ。

2. 報酬分配モデル： 公平な報酬メカニズムは、各ノードが貢献に応じて報酬を得ることを保証できるんだ。中央集権への懸念に対処することで、少数の参加者が報酬を独占するのを防ぐことができる。

3. 堅牢なティップ選択戦略： 公平なティップ選択方法を開発することで、すべての取引が平等に処理されるチャンスを持つようにできる。これによって遅延を防ぎ、ネットワークの問題で取引が不当に無視されることを防げるんだ。

4. 暗号技術の利用： 暗号的な解決策を用いることで、順序の公平性を強化できる。取引の詳細が順序が確定するまで隠されることで、フロントランニングやその他の操作的な行動から保護できるんだ。

#結論

DLTにおける公平性は複雑だけど重要なんだ。DAGベースのDLTは、従来のブロックチェーンシステムで見られる既存の問題を解決する革新的なアプローチを提供している。バリデーターとクライアントの両方にとっての公平性、そして公平な取引の順序を確保することで、これらのシステムはより公平になる可能性があるよ。

今後の研究は、DAGベースのDLTにおける公平性の概念を探求・体系化し続けるべきだ。パフォーマンスと公平性のバランスを取るための研究が重要で、より強固で信頼できるシステムの開発につながる可能性があるんだ。公平性は単なる理想じゃなくて、分散型技術の受け入れと成功に必須なんだよ。