Avalanche: コンセンサスプロトコルの新しいファミリー

概要

Avalanche プラットフォーム 2020/06/30 ケビン・セクニキ、ダニエル・レイン、スティーブン・バットルフ、エミン・グラン・サイラー 抽象的。このペーパーでは、Avalanche プラットフォームの最初のリリースのアーキテクチャの概要を説明します。 コードネームはAvalancheボレアリス。 $AVAX とラベル付けされたネイティブ token の経済学の詳細については、 5 付属の token ダイナミクス ペーパー [2] に読者を誘導します。 開示: この文書に記載されている情報は暫定的なものであり、いつでも変更される可能性があります。 さらに、この文書には「将来の見通しに関する記述」が含まれる場合があります1。 Git コミット: 7497e4a4ba0a1ea2dc2a111bc6deefbf3023708e 1 はじめに 10 このペーパーでは、Avalanche プラットフォームのアーキテクチャの概要を説明します。重要な焦点は 3 つのキーです プラットフォームの差別化要因: エンジン、アーキテクチャ モデル、ガバナンス メカニズム。 1.1 Avalanche 目標と原則 Avalanche は、高性能、スケーラブル、カスタマイズ可能、そして安全な blockchain プラットフォームです。対象は3つ 幅広い使用例: 15 – 許可付き (プライベート) と許可なし (パブリック) にわたる、アプリケーション固有の blockchain の構築 展開。 – 拡張性の高い分散型アプリケーション (Dapps) を構築および起動します。 – カスタム ルール、約款、特約 (スマート アセット) を使用して、任意に複雑なデジタル アセットを構築します。 1 将来の見通しに関する記述は通常、将来の出来事または当社の将来の業績に関連しています。これには以下が含まれますが、含まれません。 Avalanche の予測パフォーマンスに限定されます。そのビジネスとプロジェクトの予想される発展。実行 そのビジョンと成長戦略について。現在進行中、開発中、または進行中のプロジェクトの完了 それ以外は検討中です。将来の見通しに関する記述は、経営陣の信念と仮定を表しています。 このプレゼンテーションの日付時点でのみ。これらの記述は、将来のパフォーマンスや不当なパフォーマンスを保証するものではありません。 それらに依存すべきではありません。このような将来予想に関する記述には、必然的に既知および未知の情報が含まれます。 実際の業績や将来の結果が予測と大きく異なる可能性があるリスク ここに明示または暗示されています。 Avalanche は、将来の見通しに関する記述を更新する義務を負いません。とはいえ 将来の見通しに関する記述は、それが行われた時点での当社の最善の予測であり、それを保証するものではありません。 実際の結果と将来の出来事は大幅に異なる可能性があるため、正確であることが判明します。読者は注意してください 将来の見通しに関する記述に過度に依存すること。

導入

10 このペーパーでは、Avalanche プラットフォームのアーキテクチャの概要を説明します。重要な焦点は 3 つのキーです プラットフォームの差別化要因: エンジン、アーキテクチャ モデル、

エンジン

60 Avalanche プラットフォームの説明は、プラットフォームを駆動するコア コンポーネントから始まります。 コンセンサスエンジン。 背景 分散支払いと、より一般的には計算には、セット間の合意が必要です 機械の。したがって、ノードのグループが合意を達成できるようにするコンセンサス プロトコルは、 blockchain の中心部だけでなく、展開されているほぼすべての大規模産業用分散システムも同様です。トピック 65 ほぼ50年にわたって広範な精査を受けてきたが、その努力により現在までに誕生したのはわずか2家族だけである プロトコルの種類: 全対全通信に依存する古典的なコンセンサス プロトコルと、ナカモト コンセンサス これは、最長チェーン ルールと組み合わせた proof-of-work マイニングに依存します。一方、古典的なコンセンサスプロトコル 低レイテンシーと高スループットを実現できますが、多数の参加者に対応できません。 メンバーシップの変更があった場合でも堅牢であり、そのため、ほとんどが許可されたメンバーに追いやられています。 70 静的展開。一方、ナカモトのコンセンサスプロトコル [5、7、4] は堅牢ですが、 確認の待ち時間が長く、スループットが低く、セキュリティのために一定のエネルギー消費が必要です。 Avalanche によって導入された Snow プロトコル ファミリは、古典的なコンセンサス プロトコルの最良の特性と、nakamoto コンセンサスの最良の特性を組み合わせています。軽量なネットワーク サンプリング メカニズムに基づいて、 正確なメンバーシップについて合意する必要がなく、低遅延と高スループットを実現します。 75 システム。コンセンサスプロトコルに直接参加することで、数千人から数百万人の参加者までうまく拡張できます。さらに、このプロトコルは PoW マイニングを利用していないため、その法外な採掘を回避します。 エネルギー消費とその後のエコシステム内での価値の漏洩により、軽量、環境に優しい、静かな環境が得られます。 プロトコル。 メカニズムとプロパティ Snow プロトコルは、ネットワークのサンプリングを繰り返すことによって動作します。各ノード 80 小規模で一定のサイズのランダムに選択された近傍セットをポーリングし、超過半数の場合はその提案を切り替えます。 異なる値をサポートします。サンプルは収束に達するまで繰り返されますが、収束は急速に起こります。 通常の操作。 具体例を用いて動作メカニズムを解説します。まず、トランザクションが作成されます。 ユーザーに送信され、コンセンサス手順に参加するノードである検証ノードに送信されます。そのときです 85 うわさ話を通じてネットワーク内の他のノードに伝播します。そのユーザーが競合するコマンドも発行した場合はどうなりますか4 ケビン・セクニキ、ダニエル・レイン、スティーブン・バットルフ、エミン・グラン・サイラー 取引、つまり二重支払いですか？競合するトランザクションの中から選択して二重支払いを防ぐために、すべてのノードはノードの小さなサブセットをランダムに選択し、競合するトランザクションのどれをクエリするかを問い合わせます。 クエリされたノードは、それが有効なものであると考えます。クエリを実行しているノードが圧倒的多数の賛成応答を受け取った場合 1 つのトランザクションの場合、ノードはそのトランザクションに対する自身の応答を変更します。ネットワーク内のすべてのノード 90 ネットワーク全体が競合するトランザクションの 1 つに関して合意に達するまで、この手順を繰り返します。 驚くべきことに、動作の中心となるメカニズムは非常に単純ですが、これらのプロトコルは高度な処理につながります。 大規模な導入に適した望ましいシステム ダイナミクス。 – パーミッションレス、チャーンに対してオープン、そして堅牢。最新の多数の blockchain プロジェクトでは古典的な手法が採用されています コンセンサスプロトコルに準拠しているため、メンバーシップに関する完全な知識が必要です。パー95のセット全体を知る 参加者は、クローズドで許可されたシステムでは十分にシンプルですが、オープンなシステムではますます難しくなります。 分散型ネットワーク。この制限により、既存の企業に高いセキュリティ リスクが課せられます。 そのようなプロトコル。対照的に、Snow プロトコルは、2 つのノードのネットワーク ビュー間に十分に定量化された不一致がある場合でも、高い安全性の保証を維持します。 Snow プロトコルのバリデーター 継続的なメンバーシップの完全な知識がなくても検証できる機能を享受できます。したがって、それらは堅牢です 100 公共のblockchainに非常に適しています。 – スケーラブルで分散化 Snow ファミリの中核的な機能は、コストを発生させることなくスケーリングできることです。 基本的なトレードオフ。 Snow プロトコルは、validator のサブセットに委任することなく、数万または数百万のノードに拡張できます。これらのプロトコルはクラス最高のシステム分散化を実現しており、 すべてのノードを完全に検証します。継続的に直接参加することはセキュリティに深い影響を及ぼします 105 システムの。大規模な参加者セットに拡張しようとするほぼすべての proof-of-stake プロトコルでは、 典型的な運用モードは、検証をサブ委員会に委任することでスケーリングを可能にすることです。当然のことながら、これは、システムのセキュリティが、システムの破損コストとまったく同じになったことを意味します。 分科会。さらに小委員会はカルテル形成の対象となります。 Snow タイプのプロトコルでは、このような委任は必要なく、すべてのノード オペレーターが最初の 110 権限を持つことができます。 いつでもシステム内でハンドセイを言います。通常、状態シャーディングと呼ばれる別の設計では、次のような試みが行われます。 validators の独立したネットワークへのトランザクションのシリアル化を並列化することで、スケーラビリティを提供します。 残念ながら、そのような設計におけるシステムのセキュリティは、最も簡単に破損する可能性があるものと同じ程度にしか高くありません。 独立したシャード。したがって、サブ委員会の選出もシャーディングも適切なスケーリング戦略ではありません 暗号プラットフォーム向け。 115 – 適応型。他の投票ベースのシステムとは異なり、Snow プロトコルは、 敵は小さいですが、大規模な攻撃に対して非常に回復力があります。 – 非同期的に安全。 Snow プロトコルは、最長チェーン プロトコルとは異なり、同期性を必要としません。 安全に動作するため、ネットワークが分断されても二重支出を防止できます。 Bitcoin では、 たとえば、同期性の仮定に違反した場合、独立したフォークを操作することが可能です。 120 Bitcoin ネットワークに長時間アクセスすると、フォークが完了するとトランザクションが無効になります。 癒す。 – 低遅延。現在のほとんどの blockchain は、取引や日次取引などのビジネス アプリケーションをサポートできません。 小売支払い。トランザクションの確認に数分、さらには数時間も待つことは不可能です。 したがって、コンセンサスプロトコルの最も重要でありながら、非常に見落とされている特性の 1 つは、 125 ファイナリティまでの時間。 Snow プロトコルは、通常 1 秒以内にフィナリティに達しますが、これは、Snow プロトコルよりも大幅に短いです。 最長チェーンのプロトコルとシャード化された blockchain の両方。通常、どちらも問題の最終段階にまで及びます。 分の。Avalanche プラットフォーム 2020/06/30 5 – 高スループット。 Snow プロトコルは、線形チェーンまたは DAG を構築でき、完全な分散化を維持しながら、1 秒あたり数千のトランザクション (5000 tps 以上) に達します。と主張する新しいblockchainソリューション 130 高 TPS は通常、分散化とセキュリティを引き換えに、より集中化された安全でない方を選択します。 コンセンサスメカニズム。一部のプロジェクトでは、高度に制御された設定からの数値を報告するため、誤って報告されます。 真のパフォーマンス結果。 $AVAX について報告された数値は、AWS 上の 2000 ノードで実行され、ローエンドで世界中に地理的に分散された実際の完全に実装された Avalanche ネットワークから直接取得されたものです。 機械。より高い帯域幅を想定することで、より高いパフォーマンス結果 (10,000+) を達成できます 135 各ノードと署名検証用の専用ハードウェアをプロビジョニングします。最後に、次のことに注意してください。 前述のメトリクスはベースレイヤーにあります。レイヤー 2 スケーリング ソリューションは、これらの結果を即座に強化します。 かなり。 コンセンサスの比較表 表 1 は、既知の 3 つのファミリー間の相違点を示しています。 一連の 8 つの重要な軸を通じたコンセンサスプロトコル。 140 中本 クラシック 雪 堅牢 (オープン設定に適しています) + - + 高度に分散化 (多数のバリデーターを許可) + - + 低レイテンシーと迅速なファイナリティ (高速トランザクション確認) - + + 高スループット (多数のクライアントを許可) - + + 軽量 (システム要件が低い) - + + 静止状態 (決定が実行されない場合は非アクティブ) - + + 安全性をパラメータ化可能 (敵対的存在が 51% を超える) - - + 高度な拡張性 - - + 表 1. コンセンサスプロトコルの 3 つの既知ファミリー間の比較表。 Avalanche、雪だるま、そして フロスティはすべて Snow* ファミリーに属します。

プラットフォームの概要

このセクションでは、プラットフォームのアーキテクチャの概要を示し、さまざまな実装について説明します。 詳細。 Avalanche プラットフォームは、チェーン (およびその上に構築されるアセット)、実行という 3 つの懸念事項を明確に分離します。 環境と展開。 3.1 建築 145 サブネットワーク サブネットワーク (サブネット) は、コンセンサスを達成するために連携する validator の動的なセットです。 blockchain のセットの状態について。各 blockchain は 1 つのサブネットによって検証され、サブネットは検証できます。 任意の数のblockchain。 validator は、任意の数のサブネットのメンバーになることができます。サブネットが決定します 誰がそれを入力することができ、その構成要素である validator が特定のプロパティを持つことを要求する場合があります。 Avalanche プラットフォームは、任意の数のサブネットの作成と操作をサポートします。新しいサブネットを作成するには 150 または、サブネットに参加するには、$AVAX 建ての料金を支払う必要があります。

6 ケビン・セクニキ、ダニエル・レイン、スティーブン・バットルフ、エミン・グラン・サイラー サブネット モデルには、次のような多くの利点があります。 – validator が特定のサブネット内の blockchain を気にしない場合、そのサブネットには参加しません。 これにより、ネットワーク トラフィックが削減され、validator に必要な計算リソースも削減されます。これは 他の blockchain プロジェクトとは対照的に、すべての validator はすべてのトランザクションを検証する必要があります。 155 彼らは気にしない人たちです。 – サブネットに誰が入ることができるかはサブネットによって決定されるため、プライベート サブネットを作成できます。つまり、それぞれのblockchain サブネットは、信頼できる validator のセットによってのみ検証されます。 – 各 validator が特定のプロパティを持つサブネットを作成できます。たとえば、次のように作成できます。 各 validator が特定の管轄区域内にある、または各 validator が何らかの管轄区域にバインドされているサブネット 160 現実世界の契約。これはコンプライアンス上の理由から有益である可能性があります。 デフォルト サブネットと呼ばれる特別なサブネットが 1 つあります。すべての validator によって検証されます。 （つまり、順番的には サブネットを検証するには、デフォルト サブネットも検証する必要があります。) デフォルト サブネットは、次のセットを検証します。 $AVAX が存在し、取引される blockchain を含む、事前定義された blockchain。 仮想マシン 各 blockchain は、仮想マシン (VM) のインスタンスです。VM は、 165 blockchain は、クラスがオブジェクト指向プログラミング言語におけるオブジェクトの設計図であるのとよく似ています。の blockchain のインターフェイス、状態、動作は、blockchain が実行する VM によって定義されます。以下の blockchain のプロパティなどは VM によって定義されます。 – ブロックの内容 – ブロックが受け入れられたときに発生する状態遷移 170 – blockchain によって公開される API とそのエンドポイント – ディスクに永続化されるデータ blockchain は、特定の VM を「使用する」または「実行する」と言います。 blockchain を作成するときは、VM を指定します blockchain の生成状態と同様に、実行されます。新しい blockchain は、既存のblockchain を使用して作成できます。 VM、または開発者が新しい VM をコーディングできます。同じ VM を実行する任意の数の blockchain が存在する可能性があります。 175 各 blockchain は、同じ VM を実行している場合でも、論理的に他のものから独立しており、その状態を維持します。 自分自身の状態。 3.2 ブートストラッピング Avalanche に参加するための最初のステップはブートストラップです。このプロセスは 3 つの段階で行われます。 接続 アンカー、ネットワークと状態の検出をシードし、validator になります。 180 シード アンカー 許可なしで (つまりハードコーディングされて) 動作するピアのネットワーク システム。 ID のセットには、ピア検出のための何らかのメカニズムが必要です。ピアツーピア ファイル共有ネットワークでは、一連の トラッカーが使用されます。暗号ネットワークでは、典型的なメカニズムは DNS シード ノードの使用です (これを参照します)Avalanche プラットフォーム 2020/06/30 7 からシード アンカーとして)、明確に定義されたシード IP アドレスのセットで構成され、そのアドレスから他のメンバーが送信されます。 ネットワークを検出できます。 DNS シード ノードの役割は、セットに関する有用な情報を提供することです。 185 システムのアクティブな参加者の数。同じメカニズムが Bitcoin コア [1] でも採用されています。 ソース コードの src/chainparams.cpp ファイルには、ハードコーディングされたシード ノードのリストが保持されます。間の違い BTC と Avalanche の違いは、BTC には正しい DNS シード ノードが 1 つだけ必要であるのに対し、Avalanche には単純な DNS シード ノードが必要であるという点です。 アンカーの大部分は正しいはずです。たとえば、新しいユーザーはネットワーク ビューをブートストラップすることを選択できます。 確立された信頼できる一連の取引所を通じて行われますが、そのいずれかが個別に信頼されるわけではありません。 190 ただし、ブートストラップ ノードのセットはハードコーディングまたは静的である必要はなく、 ユーザーによって提供されますが、使いやすさを考慮して、クライアントは経済的な内容を含むデフォルト設定を提供する場合があります。 取引所など、クライアントが世界観を共有したい重要な関係者。障壁はありません シード アンカーになるため、シード アンカーのセットはノードが入るか入らないかを決定することはできません。 ノードはシードのセットに接続することで Avalanche ピアの最新のネットワークを検出できるため、ネットワーク 195 アンカー。 ネットワークと状態の検出 シード アンカーに接続されると、ノードは最新のネットワーク セットをクエリします。 状態遷移。この一連の状態遷移を許容フロンティアと呼びます。チェーンにとって受け入れられるフロンティア 最後に受け入れられたブロックです。 DAG の場合、受け入れられたフロンティアは、受け入れられたものの、まだ存在しない頂点のセットです。 受け入れられた子供はいません。シードアンカーから受け入れられたフロンティアを収集した後、状態は次のように遷移します。 200 大多数のシード アンカーによって受け入れられると、受け入れられるように定義されます。正しい状態が抽出されます サンプリングされたノードと同期することによって。シード アンカーに正しいノードの大部分が存在する限り 設定されている場合、受け入れられた状態遷移は、少なくとも 1 つの正しいノードによって受け入れられたものとしてマークされている必要があります。 この状態検出プロセスは、ネットワーク検出にも使用されます。ネットワークのメンバーシップ セットは次のとおりです。 validator チェーンで定義されています。したがって、validator チェーンと同期すると、ノードは次のことを検出できるようになります。 205 現在の validator のセット。 validator チェーンについては、次のセクションで詳しく説明します。 3.3 シビルの制御とメンバーシップ コンセンサス プロトコルは、しきい値までの値を想定してセキュリティを保証します。 システム内のメンバーが敵対的になる可能性があります。 Sybil 攻撃。ノードが安価にネットワークをフラッディングします。 悪意のある ID を使用すると、これらの保証が簡単に無効になる可能性があります。基本的に、このような攻撃は次の場合にのみ可能です。 210 偽造が困難なリソース [3] の証拠と存在感を取引することで抑止されます。過去のシステムでは、次のような用途が検討されてきました。 proof-of-work (PoW)、proof-of-stake (PoS)、経過時間の証明に及ぶシビル抑止メカニズム (POET)、時空間証明 (PoST)、および権限証明 (PoA)。 これらのメカニズムはすべて、本質的には同じ機能を果たします。各メカニズムは、各参加者が次のことを必要とします。 何らかの経済的コミットメントの形で「ゲーム内の一部」が提供され、それによって経済的な利益が提供されます。 215 その参加者による不正行為に対する障壁。それらはすべて、形式を問わず何らかの賭け金を伴います。 マイニング リグと hash 電力 (PoW)、ディスク領域 (PoST)、信頼できるハードウェア (POET)、または承認された ID の数 (PoA)。この賭け金は、参加者が発言権を獲得するために負担しなければならない経済的コストの基礎を形成します。のために たとえば、Bitcoin では、有効なブロックを提供できる能力は、ブロックの hash 乗に直接比例します。 提案参加者。残念ながら、コンセンサスプロトコル間でも大きな混乱が生じています。8 ケビン・セクニキ、ダニエル・レイン、スティーブン・バットルフ、エミン・グラン・サイラー 対シビル制御メカニズム。コンセンサスプロトコルの選択は、ほとんどの場合、次のように行われることに注意してください。 Sybil 制御メカニズムの選択と直交します。これは、Sybil 制御メカニズムが次のようなものであるということではありません。 特定の選択が根底にあるものに影響を与える可能性があるため、お互いのドロップイン置換 コンセンサスプロトコルの保証。ただし、Snow* ファミリーは、既知のこれらの多くと組み合わせることができます。 メカニズムを大幅に変更することなく。 225 最終的には、セキュリティのため、また参加者のインセンティブが確実に利益につながるようにするためです。 ネットワークでは、$AVAX がコア Sybil 制御メカニズムへの PoS を選択します。一部の形式のステークは本質的に 集中化: たとえば、採掘リグ製造 (PoW) は本質的に少数の人の手に集中化されています。 適切なノウハウを持ち、競争力のある VLSI に必要な多数の特許にアクセスできる人材 製造業。さらに、PoW マイニングでは、毎年多額のマイナー補助金が支払われるため、価値が漏洩します。同様に、 230 ディスクスペースは、大規模なデータセンター運営者によって最も豊富に所有されています。さらに、すべてのシビル制御メカニズム 継続的に発生するコスト、例: hashing の電気代は、言うまでもなく、エコシステムから価値を漏洩します。 環境を破壊する。これにより、token の実現可能性が低下します。 短い時間枠での価格変動により、システムが動作不能になる可能性があります。 Proof-of-Work は本質的に以下を選択します 鉱山労働者の能力とはほとんど関係なく、安価な電力を調達するコネを持つ鉱山労働者 235 トランザクションまたはそのエコシステム全体への貢献をシリアル化します。これらのオプションの中から私たちが選択するのは、 proof-of-stake、それは環境に優しく、アクセスしやすく、誰にでも開かれているからです。ただし、$AVAX は PoS、Avalanche ネットワークにより、PoW および PoS を使用してサブネットを起動できるようになります。 ステーキングは、直接的な経済的利益を可能にするため、オープン ネットワークに参加するための自然なメカニズムです。 議論: 攻撃が成功する確率は、明確に定義された金銭的コストに正比例する 240 機能。言い換えれば、ステーキングするノードは、経済的な動機で、 彼らの賭け金の価値を損なう可能性があります。さらに、この賭け金には追加の維持費（その他の維持費）はかかりません。 次に、別の資産に投資する機会費用）、鉱山機械とは異なり、 壊滅的な攻撃に使用されると完全に消費されます。 PoW 運用の場合、マイニング機器は簡単に使用できます。 再利用されるか、所有者が決定した場合は完全に市場に売り戻されます。 245 ネットワークに参加したいノードは、最初に固定された杭を立てることで自由に参加できます。 ネットワークへの参加期間中。ユーザーは賭け金額の期間を決定します。 一度受け入れられると、ステークを元に戻すことはできません。主な目標は、ノードが実質的に ネットワークのほぼ安定したビューも同様です。最小 staking 時間を 1 秒程度に設定する予定です。 週。 250 同様に PoS メカニズムを提案する他のシステムとは異なり、$AVAX はスラッシュを使用しません。 したがって、staking 期間が終了すると、すべての賭け金が返還されます。これにより、次のような望ましくないシナリオが防止されます。 コインの損失につながるクライアント ソフトウェアまたはハードウェアの障害。これは私たちの設計哲学と一致します 予測可能なテクノロジーの構築: ソフトウェアやソフトウェアが存在する場合でも、賭けられた token は危険にさらされません。 ハードウェアの欠陥。 255 Avalanche では、参加したいノードが特別なステーク トランザクションを validator チェーンに発行します。 ステーキング トランザクションでは、ステーキングする金額、参加者の staking キー (staking)、期間、 検証が開始される時刻。取引が承認されると、資金は次の期限までロックされます。 staking期間の終わり。最小許容量はシステムによって決定され、強制されます。賭け金 参加者が与えた金額は、参加者が社会に与える影響力の量の両方に影響を及ぼします。Avalanche プラットフォーム 2020/06/30 9 後で説明するように、コンセンサスプロセスと報酬。指定された staking 期間は次の期間である必要があります。 δmin と δmax は、ステークをロックできる最小時間枠と最大時間枠です。と同様に、 staking 額、staking 期間もシステム内の報酬に影響します。の紛失または盗難 staking キーはアセットではなくコンセンサス プロセスでのみ使用されるため、staking キーはアセットの損失につながることはありません 転送。 265 3.4 $AVAX のスマート コントラクト Avalanche は、起動時に Ethereum 仮想マシン (EVM) を介して標準の Solidity ベースの smart contract をサポートします。私たちは、プラットフォームがより豊富で強力な smart contract のセットをサポートすることを想定しています。 以下を含むツール: – オフチェーン実行とオンチェーン検証を備えたスマートコントラクト。 270 – 並列実行によるスマート コントラクト。同じ状態で動作しないsmart contract Avalanche 内のすべてのサブネットは並行して実行できます。 – Solidity++ と呼ばれる改良された Solidity。この新しい言語はバージョン管理と安全な数学をサポートします 固定小数点演算、改良された型システム、LLVM へのコンパイル、ジャストインタイム実行。 開発者が EVM サポートを必要としているが、プライベート サブネットに smart contract を展開したい場合、 275 新しいサブネットを直接スピンアップできます。これは、Avalanche が機能固有のシャーディングを有効にする方法です。 サブネット。さらに、開発者が現在デプロイされている Ethereum スマートとの対話を必要とする場合は、 コントラクトを作成すると、Ethereum のスプーンである Athereum サブネットと対話できます。最後に、開発者であれば、 Ethereum 仮想マシンとは異なる実行環境が必要なため、デプロイを選択する場合があります DAML などのさまざまな実行環境を実装するサブネットを介した smart contract 280 またはWASM。サブネットは、VM の動作以外の追加機能をサポートできます。たとえば、サブネットは smart contract を長期間保持する、より大きな validator ノードのパフォーマンス要件、または コントラクト状態をプライベートに保持する validator。 4 ガバナンスと $AVAX トークン 4.1 $AVAX ネイティブ トークン 285 金融政策 ネイティブ token、$AVAX は供給上限があり、上限は 720,000,000 tokens に設定されています。 メインネットの起動時に 360,000,000 token が利用可能です。ただし、他の供給上限付き token とは異なります。 \(AVAX is designed to react to changing economic conditions. In particular, the objective of \)AVAX の金融政策は、token を賭けるユーザーのインセンティブのバランスをとることです。 プラットフォーム上で利用可能なさまざまなサービスと対話するためにそれを使用するのではなく。プラットフォームの参加者 290 集合的に分散型準備銀行として機能します。 Avalanche で利用可能なレバーは staking の報酬、手数料、 およびエアドロップ。これらはすべて管理可能なパラメーターの影響を受けます。ステーキング報酬はオンチェーンガバナンスによって設定され、上限供給量を決して超えないように設計された機能によって管理されます。ステーキングが誘発される可能性がある 料金を増やすか、staking の報酬を増やすことによって。一方で、エンゲージメントの向上を誘導することもできます Avalanche プラットフォーム サービスでは、手数料を引き下げ、staking の報酬を削減します。10 ケビン・セクニキ、ダニエル・レイン、スティーブン・バットルフ、エミン・グラン・サイラー 用途 支払い 真の分散型ピアツーピア支払いは、次のような理由により、業界にとってはほとんど実現されない夢です。 現職企業の現在のパフォーマンスの欠如。 $AVAX は、を使用した支払いと同じくらい強力で使いやすいです。 Visa は、完全にトラストレスで分散型の方法で、世界中で毎秒数千件の取引を可能にします。 さらに、世界中の加盟店にとって、$AVAX は Visa よりも直接的な価値提案を提供します。 300 料金。 ステーキング: システムの保護 Avalanche プラットフォームでは、sybil 制御は staking を介して実現されます。順番に 検証するには、参加者はコインをロックアップするか、賭け金を賭ける必要があります。バリデーターはステーカーとも呼ばれます。 staking 金額と staking 期間などに基づいて検証サービスに対して補償されました プロパティ。選択した補償関数は分散を最小限に抑え、大規模なステーカーが分散を回避する必要があります。 305 不当に多くの報酬を受け取る。また、参加者は次のような「運」要素の影響を受けません。 PoWマイニング。このような報酬スキームは、マイニングや staking プールの形成を妨げます。 ネットワークへの分散型でトラストレスな参加。 アトミック スワップ システムの中核となるセキュリティを提供するだけでなく、$AVAX token はユニバーサル ユニットとしても機能します。 交換の。そこから、Avalanche プラットフォームはトラストレス アトミック スワップをネイティブにサポートできるようになります。 310 このプラットフォームは、Avalanche 上で直接、あらゆる種類の資産のネイティブで真の分散型交換を可能にします。 4.2 ガバナンス 他のすべてのタイプと同様に、ガバナンスはあらゆるプラットフォームの開発と導入にとって重要です。 のシステム – Avalanche も自然な進化と更新に直面するでしょう。 $AVAX はオンチェーン ガバナンスを提供します 参加者がネットワークへの変更について投票できるネットワークの重要なパラメータについて、 315 ネットワークのアップグレードに関する決定を民主的に決定します。これには、最小staking金額などの要素が含まれます。 鋳造レートやその他の経済パラメータ。これにより、プラットフォームはクラウド oracle を通じて動的パラメーターの最適化を効果的に実行できるようになります。ただし、他の一部のガバナンス プラットフォームとは異なります。 Avalanche では、システムの任意の側面に対する無制限の変更は許可されていません。代わりに、 事前に決められた数のパラメータをガバナンスを通じて変更できるため、システムがより予測可能になります 320 そして安全性の向上。さらに、すべての管理可能なパラメータは特定の時間範囲内で制限されます。 ヒステリシスを導入し、システムが短い時間範囲にわたって予測可能であることを保証します。 システムパラメータのグローバルに許容される値を見つけるための実行可能なプロセスは、管理者のいない分散システムにとって重要です。 Avalanche はコンセンサス メカニズムを使用して、次のことを可能にするシステムを構築できます。 本質的にシステム全体の投票である特別なトランザクションを誰でも提案できます。参加しているノードは、 325 そのような提案を出します。 名目報酬率は、デジタル通貨であろうとフラット通貨であろうと、あらゆる通貨に影響を与える重要なパラメーターです。残念ながら、このパラメータを修正する暗号通貨は、デフレやインフレなどのさまざまな問題に直面する可能性があります。 そのために、名目報酬率は、事前に設定された境界内でガバナンスの対象となります。これにより、 token 保有者は、$AVAX が最終的に上限付きであるか、上限なしであるか、さらにはデフレ的であるかを選択できるようになります。Avalanche プラットフォーム 2020/06/30 11 集合 F で示される取引手数料もガバナンスの対象となります。 F は事実上、さまざまな指示やトランザクションに関連する手数料を記述するタプルです。最後に、staking 回と金額 も統治可能です。これらのパラメータのリストを図 1 に定義します。 – Δ: $AVAX 建てのステーキング額。この値は、次のように配置する必要がある最小限の賭け金を定義します。 システムに参加する前に絆を深めてください。 – δmin : ノードがシステムにステーキングするために必要な最小時間。 – δmax : ノードがステーキングできる最大時間。 – ρ : (π∆, τδmin) →R : 鋳造レートとも呼ばれる報酬率関数は、報酬 a を決定します。 参加者は、公開されている π 個のノードを考慮して、staking 額に応じて請求できます。 τδmin ≤δmax となるように、τ 連続する δmin タイムフレームの期間にわたって、その所有権の下で。 – F : 手数料構造。さまざまな取引に対するコストを指定する一連の管理可能な手数料パラメータです。 図 1. Avalanche で使用される主要な非コンセンサスパラメータ。すべての表記は最初の使用時に再定義されます。 金融システムにおける予測可能性の原則に従って、$AVAX のガバナンスにはヒステリシスがあり、 つまり、パラメータの変更は最近の変更に大きく依存します。限界は2つある 335 時間と範囲などの各制御可能なパラメータに関連付けられています。ガバナンスを使用してパラメータが変更されると トランザクションが完了すると、すぐに再度大量に変更することが非常に困難になります。こういった難しさは 値の制約は、最後の変更から時間が経過するにつれて緩和されます。全体として、これによりシステムが 短期間で劇的に変化するため、ユーザーはシステムパラメータを安全に予測できます。 短期的には強力な制御性と柔軟性を備えながら、長期的には優れています。 340

ガバナンス

1.1 Avalanche 目標と原則 Avalanche は、高性能、スケーラブル、カスタマイズ可能、安全な blockchain プラットフォームです。対象は3つ 幅広い使用例: 15 – 許可付き (プライベート) と許可なし (パブリック) にわたる、アプリケーション固有の blockchain の構築 展開。 – 拡張性の高い分散型アプリケーション (Dapps) を構築および起動します。 – カスタム ルール、約款、特約 (スマート アセット) を使用して、任意に複雑なデジタル アセットを構築します。 1 将来の見通しに関する記述は通常、将来の出来事または当社の将来の業績に関連しています。これには以下が含まれますが、含まれません。 Avalanche の予測パフォーマンスに限定されます。そのビジネスとプロジェクトの予想される発展。実行 そのビジョンと成長戦略について。現在進行中、開発中、または進行中のプロジェクトの完了 それ以外は検討中です。将来の見通しに関する記述は、経営陣の信念と仮定を表しています。 このプレゼンテーションの日付時点でのみ。これらの記述は、将来のパフォーマンスや不当なパフォーマンスを保証するものではありません。 それらに依存すべきではありません。このような将来予想に関する記述には、必然的に既知および未知の情報が含まれます。 実際の業績や将来の結果が予測と大きく異なる可能性があるリスク ここに明示または暗示されています。 Avalanche は、将来の見通しに関する記述を更新する義務を負いません。とはいえ 将来の見通しに関する記述は、それが行われた時点での当社の最善の予測であり、それを保証するものではありません。 実際の結果と将来の出来事は大幅に異なる可能性があるため、正確であることが判明します。読者は注意してください 将来の見通しに関する記述に過度に依存すること。2 ケビン・セクニキ、ダニエル・レイン、スティーブン・バットルフ、エミン・グラン・サイラー Avalanche の包括的な目的は、 20 デジタル資産。 構造上、Avalanche は次の特性を備えています。 スケーラブルな Avalanche は、非常にスケーラブルで、堅牢で、効率的になるように設計されています。コアコンセンサスエンジン は、低遅延で 1 秒あたりのトランザクション数が非常に多く、シームレスに動作する、インターネットに接続された潜在的に数億台の低出力デバイスと高出力デバイスのグローバル ネットワークをサポートできます。 25 Secure Avalanche は堅牢で高いセキュリティを実現するように設計されています。古典的なコンセンサスプロトコルは次のとおりです。 最大 f 人の攻撃者に耐えるように設計されており、サイズ f + 1 の攻撃者に直面すると完全に失敗します。 ナカモトのコンセンサスは、鉱山労働者の 51% がビザンチン人である場合、安全を提供しません。対照的に、 Avalanche は、攻撃者が特定のしきい値を下回る場合に非常に強力な安全性を保証します。 システム設計者がパラメータ化でき、攻撃者が制限を超えた場合に適切な機能低下を実現します。 30 この閾値。攻撃者が 51% を超えた場合でも、安全性 (ただし生存性ではない) の保証を維持できます。それは このような強力なセキュリティ保証を提供する最初のパーミッションレス システムです。 分散型 Avalanche は、前例のない分散化を実現するように設計されています。これはコミットメントを意味します 複数のクライアント実装に対応しており、いかなる種類の集中制御もありません。エコシステムは、次のことを避けるように設計されています。 異なる興味を持つユーザーのクラス間の分割。重要なことは、マイナー間には区別がありません。 35 開発者もユーザーも。 統治可能で民主的な $AVAX は、誰もがそのプラットフォームに接続できる、非常に包括的なプラットフォームです。 ネットワークを構築し、検証に参加し、ガバナンスに直接参加します。 token 所有者は誰でも投票できます。 主要な財務パラメータを選択し、システムがどのように進化するかを選択します。 相互運用性と柔軟性 Avalanche は、多数のユーザーにとって普遍的で柔軟なインフラストラクチャとなるように設計されています。 40 blockchains/assets のベース $AVAX はセキュリティおよび交換のアカウント単位として使用されます。の システムは、価値中立的な方法で、その上に構築される多くの blockchain をサポートすることを目的としています。プラットフォーム は、既存の blockchain を簡単に移植したり、残高をインポートしたり、 複数のスクリプト言語と仮想マシンをサポートし、複数の展開を有意義にサポートします。 シナリオ。 45 概要 この文書の残りの部分は 4 つの主要なセクションに分かれています。セクション 2 では、その詳細を概説します。 プラットフォームに動力を供給するエンジン。セクション 3 では、プラットフォームの背後にあるアーキテクチャ モデルについて説明します。 サブネットワーク、仮想マシン、ブートストラップ、メンバーシップ、および staking。セクション 4 ではガバナンスについて説明します 主要な経済パラメータの動的な変更を可能にするモデル。最後に、セクション 5 ではさまざまな点について説明します。 潜在的な最適化、ポスト量子暗号、現実的なものなど、興味深い周辺トピック 50 敵対者。

Avalanche プラットフォーム 2020/06/30 3 命名規則 プラットフォームの名前は Avalanche で、通常は「Avalanche」と呼ばれます。 「プラットフォーム」であり、「Avalanche ネットワーク」、または単に Avalanche と交換可能/同義です。 コードベースは、「v.[0-9].[0-9].[0-100]」というラベルが付いた 3 つの数値識別子を使用してリリースされます。 最初の番号はメジャー リリースを示し、2 番目の番号はマイナー リリースを示し、3 番目の番号はマイナー リリースを示します。 55 パッチを識別します。コードネーム Avalanche Borealis と呼ばれる最初の公開リリースは v. 1.0.0 です。ネイティブ token プラットフォームの名前は「$AVAX」です。 Avalanche プラットフォームで使用されるコンセンサス プロトコルのファミリーは次のとおりです。 Snow* ファミリーと呼ばれます。 Avalanche、Snowman、および という 3 つの具体的なインスタンス化があります。 冷ややかな。

議論

5.1 最適化 多くの blockchain プラットフォーム、特に Bitcoin などのnakamoto コンセンサスを実装しているプラットフォームのプルーニング 永続的な状態の成長に苦しんでいます。これは、プロトコルにより、すべての履歴を保存する必要があるためです。 取引。ただし、blockchain が持続的に成長するには、古い歴史を刈り込むことができなければなりません。 345 これは、Avalanche など、高パフォーマンスをサポートする blockchain にとって特に重要です。 Snow* ファミリーでは剪定が簡単です。 Bitcoin (および同様のプロトコル) とは異なり、プルーニングは行われません。 アルゴリズム要件に従って可能であるため、$AVAX ノードは、DAG の一部を維持する必要がありません。 深くて献身的です。これらのノードは、新しいブートストラップに対する過去の履歴を証明する必要がありません。 したがって、アクティブな状態、つまり現在の残高とコミットされていない状態を保存するだけで済みます。 350 取引。 クライアント タイプ Avalanche は、アーカイブ、フル、ライトという 3 つの異なるクライアント タイプをサポートできます。アーカイブ ノードには、$AVAX サブネット、staking サブネット、および smart contract サブネットの履歴全体が保存されます。12 ケビン・セクニキ、ダニエル・レイン、スティーブン・バットルフ、エミン・グラン・サイラー つまり、これらのノードは、新しい受信ノードのブートストラップ ノードとして機能します。さらに これらのノードは、validator として選択した他のサブネットの完全な履歴を保存する場合があります。アーカイブ 355 ノードは通常、ダウンロード時に他のノードによって料金が支払われる、高ストレージ機能を備えたマシンです。 古い状態。一方、完全なノードは検証に参加しますが、すべての履歴を保存する代わりに、 アクティブな状態 (現在の UTXO セットなど) を保存するだけです。最後に、単に安全にやり取りする必要がある人向けです。 最小限のリソースを使用するネットワークでは、Avalanche は、次のようなライト クライアントをサポートします。 履歴のダウンロードや同期を必要とせずに、一部のトランザクションがコミットされたことを証明します。ライト 360 クライアントは、安全なコミットメントとネットワーク全体を確保するために、プロトコルの繰り返しサンプリング フェーズに参加します。 コンセンサス。したがって、Avalanche のライト クライアントは、フル ノードと同じセキュリティ保証を提供します。 シャーディング シャーディングは、パフォーマンスを向上させるためにさまざまなシステム リソースを分割するプロセスです。 そして負荷を軽減します。シャーディング メカニズムにはさまざまな種類があります。ネットワーク シャーディングでは、参加者のセット アルゴリズムの負荷を軽減するために、個別のサブネットワークに分割されます。状態シャーディングでは、参加者は次のことに同意します 365 グローバル状態全体の特定の部分のみを保存および維持する。最後に、トランザクションのシャーディングでは、 参加者は、受信トランザクションの処理を分離することに同意します。 Avalanche Borealis では、シャーディングの最初の形式はサブネットワーク機能を通じて存在します。のために たとえば、ゴールド サブネットと別の不動産サブネットを起動することができます。これら 2 つのサブネットは完全に次の場所に存在できます。 平行。サブネットは、ユーザーが保有する金を使用して不動産契約を購入したい場合にのみ対話します。 370 この時点で、Avalanche によって 2 つのサブネット間のアトミック スワップが有効になります。 5.2 懸念事項 ポスト量子暗号 ポスト量子暗号は最近広く注目を集めています。 量子コンピューターとアルゴリズムの開発の進歩によるものです。量子に関する懸念 コンピュータは、現在導入されている暗号プロトコルの一部、特にデジタルを破ることができるということです。 375 署名。 Avalanche ネットワーク モデルは任意の数の VM を有効にするため、耐量子性をサポートします。 適切なデジタル署名メカニズムを備えた仮想マシン。いくつかの種類のデジタル署名が予想されます 量子耐性のある RLWE ベースの署名を含む、展開されるスキーム。コンセンサスメカニズム コア動作にはいかなる種類の重い暗号も想定していません。この設計を考えると、次のことは簡単です。 量子安全暗号プリミティブを提供する新しい仮想マシンでシステムを拡張します。 380 現実的な敵対者 Avalanche 論文 [6] は、攻撃者の存在下で非常に強力な保証を提供します。 強力で敵対的な敵。完全なポイントツーポイント モデルではラウンド適応型敵として知られています。で 別の言い方をすれば、敵対者は常にすべての単一の正しいノードの状態に完全にアクセスでき、 すべての正しいノードをランダムに選択するだけでなく、その前後でいつでも自身の状態を更新できます。 正しいノードには、自身の状態を更新する機会があります。事実上、この敵は次の点を除いてすべて強力です。 385 正しいノードの状態を直接更新したり、正しいノード間の通信を変更したりする機能 ノード。それにもかかわらず、実際には、そのような敵は純粋に理論上のものです。 考えられる最強の敵は、ネットワーク状態の統計的近似に限定されます。したがって、 実際には、最悪のシナリオの攻撃を展開するのは難しいと予想されます。Avalanche プラットフォーム 2020/06/30 13 包括性と平等 パーミッションレス通貨でよくある問題は、「富裕層の獲得」です。 390 もっと豊かに」。 PoS システムが不適切に実装されていると、実際には 富の創出は、システムにおけるすでに大規模な利権保有者に不釣り合いに起因している。あ 簡単な例は、リーダーベースのコンセンサスプロトコルです。このプロトコルでは、小委員会または指名されたリーダーが組織されます。 操作中にすべての報酬を収集します。報酬を収集するために選ばれる確率は次のとおりです。 賭け金に比例し、強力な報酬複利効果が得られます。さらに、Bitcoin などのシステムでは、 395 大手マイナーが小規模マイナーよりも有利な条件を享受する、「大企業がさらに大きくなる」現象が起きています。 孤児も減り、失われる仕事も減りました。対照的に、Avalanche は鋳造の平等な分布を採用しています。 staking プロトコルのすべての参加者には、賭け金に基づいて公平かつ比例的に報酬が与えられます。 非常に多くの人が staking に直接参加できるようにすることで、Avalanche は 何百万人もの人々が平等にstakingに参加できるようになります。参加に必要な最低金額は、 400 プロトコルはガバナンス対象になりますが、幅広い参加を促すために低い値に初期化されます。 これは、代表団が少ない割り当てで参加する必要がないことも意味します。 6 結論 このペーパーでは、Avalanche プラットフォームのアーキテクチャについて説明しました。現在の他のプラットフォームと比較して、 これらは、古典的なスタイルのコンセンサスプロトコルを実行するため、本質的にスケーラブルではない、または 405 ナカモト式のコンセンサスは非効率的で高い運用コストがかかり、Avalanche は軽量であり、 高速、スケーラブル、安全、そして効率的です。ネイティブ token。ネットワークの保護と料金の支払いに使用されます。 さまざまなインフラストラクチャ コストはシンプルで下位互換性があります。 $AVAX は他の提案を超える能力を持っています より高いレベルの分散化を達成し、攻撃に抵抗し、クォーラムなしで数百万のノードに拡張する または委員会の選挙であるため、参加に制限を課すことはありません。 410 コンセンサス エンジンに加えて、Avalanche はスタックを革新し、シンプルだが重要な機能を導入します。 トランザクション管理、ガバナンス、および他のプラットフォームでは利用できないその他の多数のコンポーネントに関するアイデア。プロトコルの各参加者は、常にプロトコルの進化に影響を与える発言権を持ちます。 強力なガバナンスメカニズムによって可能になります。 Avalanche は高度なカスタマイズ性をサポートしており、 既存の blockchain とほぼ瞬時にプラグアンドプレイできます。 415