Ethereumの研究者らが10月21日に公開した草案は、ネットワークの2つのコンセンサス投票プロセスを別々のメッセージストリームに変換することで、想定されるトランザクション最終性時間を約16分から約4分に短縮することを目指している。Decoupled Consensus草案は、現在もオープンかつ未マージのままである。

Ethereumの高速最終性(hard-finality)関連の取り決めを統括する役割を担うと自己紹介するBen Edgington氏は、プルリクエストを公開し、Francesco D'Amato氏、Roberto Saltini氏、Yann Vonlanthen氏、Mikhail Kalinin氏と共同で草案を執筆した。プルリクエスト上の同氏のメモには「多くの側面が未確定(TBD)である」と記され、当面の目標はEIP番号の取得だとされている。EIPsリポジトリのレビュー担当者が同日に8453番を提案し、提案が議論されるフォーラムであるEthereum Magiciansでディスカッションスレッドを開くよう執筆者らに求めた。プルリクエストはオープンかつ未マージのまま残っている。

最終性に依然として約分かかる理由

最終性(finality)とは、Ethereumのバリデータがブロックを取り消さなくなる時点を指す。これに到達するには2回の投票ラウンド、すなわちチェックポイントをjustifyするラウンドとそれをfinaliseするラウンドが必要で、各ラウンドは32個の12秒スロットからなる1エポックにわたる。Ethereum Foundationのプロトコルコンセンサスブログの5月11日の投稿で、Edgington氏は最小時間を768秒、トランザクションの想定時間を約960秒とし、通常条件では最新の63〜95個のブロックが未確定のままだと述べた。

これらの最近のブロックは再編成される可能性がまだある。ノードは競合するブロック列に切り替わり、除外されたブロックのトランザクションを再度取り込むためにメモリープールへ戻すことがある。確定済みブロックははるかに改変が困難だ。取り消すには攻撃者が全ステークの3分の1超を保有する必要があり、スラッシングにより少なくともステークされたETHの3分の1を失うことになる。

同じ投稿では、より早期のシグナルを提供するよう設計された高速確認ルールについて説明している。ネットワークが正常に稼働し、過大な攻撃者が存在しない場合、約13秒以内にブロックが再編成されないことを示せる。このルールには攻撃者への経済的ペナルティがなく、ネットワーク遅延を許容しないため、ネットワーク障害時には完全な最終性へフォールバックする。まさにサービスが確実性を最も必要とする時にだ。

そのため、Ethereumのトランザクションを処理するサービスは、最終性待ちのうちどれだけを許容するかを選択することになる。この投稿は複数の例を挙げており、その一つがUSDC向けのCircle社のCross-Chain Transfer Protocol(CCTP)である。(出典:Ben Edgington、Ethereum Foundationプロトコルコンセンサスブログ、2026年5月。)

より高速な最終性は、ステーブルコインブリッジや、JPMorganがEthereumにもたらす銀行預金といった新しいトークン化製品の双方において、これらの経路間の差を縮めるだろう。Edgington氏はクロスチェーンブリッジングで最も目に見える改善が得られると期待している。

1つのアテステーションが2つのメッセージに

Ethereumの現在のコンセンサス設計であるGasperは、各バリデータアテステーションに2つの投票をまとめている。一方は次のプロポーザーがどのブロックの上構築すべきかを示すフォークチョイスルールであるLMD GHOSTに供給される。もう一方はチェックポイントを確定させるより遅いプロセスであるCasper FFGに供給される。両者が一緒に送信されるため、フォークチョイスはスロットごとに約30,000のバリデータからのアテステーションに依存しているが、草案の研究者らによれば、はるかに少ない数で十分だという。

この草案EIPは、これらの投票をネットワーク上を個別に伝送され独立して処理される別々のメッセージへと変える:

• ヘッド投票。 スロットごとに約512人のバリデータからなる委員会が、各バリデータの実効残高(プロトコルが認めるステーク)に比例した確率で選出され、どのブロックがチェーンのヘッドで、どの最近のブロックが確認済みかを決定する。
• 最終性アテステーション。 バリデータ全体が、独自のスケジュールに従うラウンドで、どのブロックがjustify済みで確定済みかを決定し、各段階でアクティブステークの3分の2以上を必要とする。

独自のスケジュールを持つことで、最終性ラウンドは投票期間全体の帯域幅を利用でき、スロットの仕組みを再設計することなく後で短縮できる。執筆者らの初期目標は、まだ特定されていないパラメータに左右されるものの、最終性時間を少なくとも4分の1に削減することだ。現在の16分の想定時間に適用すれば、4分の1への削減は約4分を意味するが、草案自体は数値を示していない。

4分の1削減がより長期的な計画に占める位置

同じ5月の投稿で、Edgington氏はより長期的な野心として、最終性時間を約1,000秒から約10秒に短縮するという目標を示した。同氏はこれを公式ロードマップではなく個人的見解として提示した。

single-slot finalityやthree-slot finalityといった従来の設計は、すべての問題を一度に解決する必要があったため頓挫したと同氏は書いている。新しいアプローチは作業を段階的に進める。「Decoupled finalityが大きな鍵(unlock)だ」と同氏は書き、この段階だけで低い1桁台の倍率の高速化が得られ、草案の4分の1という目標と一致すると予想している。さらなる改善は、以下の個別のアップグレードからもたらされる:

• バリデータの統合： Electraアップグレード以降、大規模オペレーターは最大64のバリデータを1つに統合でき、最終性投票の数を削減できる。Edgington氏は進捗を遅いと評した。
• 送信元での投票の一括化： 1つのノードの背後で多数のバリデータを運用するオペレーターは、ブロードキャスト投票をまとめることができる。
• バリデータセットのローテーション： 任意の時点でバリデータの一部のみが最終性に参加し、誰も排除したり上限を設けたりしない。
• より高速なネットワーキングと集約： ピアツーピアのアップグレードとSNARKベースの集約により、投票をより効率的に伝送できる。
• 単一ラウンド最終性： 2回ではなく1回の投票ラウンドにすれば待ち時間はほぼ半減するが、その代償としてフォールトトレランスがステークの3分の1から約20%または17%に低下する。

草案自体にはこれらの段階は含まれていない。Edgington氏の計算によれば、それぞれ3倍の改善をもたらす4つの改良で、100倍という野心に近づくという。また同氏は、Strawmapロードマップがdecoupled consensusを、2027年の可能性が高いとされるI*と暫定的に名付けられたアップグレードのヘッドライナー候補として、ストレッチゴールとして挙げていたことにも言及した。

Ethereumが高速化のために停止しない理由

Tendermintのような古典的なビザンチンフォールトトレラント型プロトコルは、ブロックを迅速に確定するが、あまりに多くのバリデータがオフラインになるとブロック生成を停止する。研究者のLuca Zanolini氏は、Ethereum Researchフォーラムの3月の投稿で、停止はEthereumの設計と相容れないと論じた。同氏は、availability-finalityジレンマとして知られる証明済みの限界を指摘した。すなわち、参加率が増減しながら成長を続け、かつネットワーク分断時にも安全性を維持できる単一のプロトコルは存在しない。Ethereumの答えは、オンラインのバリデータと共にブロック構築を続ける層と、その背後で確定を行う第2の層という構成だ。

Zanolini氏はこのネットワークの実績を引用した。2023年5月、合計でバリデータの半数超を運用していたPrysmとTekuクライアントのバグが最終性を混乱させ、Ethereum初のメインネット非活動リークを引き起こした。しかし、ブロック提案はスロットの約90%を下回ることなく、トランザクションは処理され続けた。対照的に、Solanaは2024年2月の時に5時間ブロックを生成せず、ネットワーク上のDeFiプロトコルは運用不能となった。

Decoupled Consensusはこの構成を維持する。最終性には依然として3分の2の定足数が必要なため、十分な規模の障害が発生すれば最終性は停滞する一方、残りのバリデータはブロック構築を続ける。ほとんどのアプリケーションは動作し続けられるが、最終的な決済を必要とするものは待たなければならない。参加が回復しない場合、非活動リークがオフラインのバリデータのステークを徐々に減らし、最終性が再開できるようにする。このリークが新しい設計の下でどう機能するかは、まだ策定されていない。

ポスト量子対応の理由が最優先

高速な最終性が注目を集めるが、執筆者らのリストでは3番目だ。プルリクエストは、将来のポスト量子移行の基盤を最初に、フォークチョイスのセキュリティを2番目に挙げており、草案の動機も同じ順序に従っている。

鍵となるのは署名の集約だ。バリデータはBLSで署名する。これは多くの署名を1つのコンパクトな署名に統合できるスキームである。Zanolini氏は、実用的なサイズで匹敵する集約を提供するポスト量子スキームは存在しないと記した。数百人のバリデータからなるヘッド投票委員会であれば、署名を並べて送信できるため、この問題を回避できる。同氏は、これにより、バリデータ全体からの最終性投票の集約が解決される前に、ブロック生成層のポスト量子版が実現し得ると論じた。草案はこの経路に備えているが、ポスト量子署名スキームは選定していない。

新しい防御策はより小さな標的と共に

現在のフォークチョイスは、各バリデータの最新投票を期限なしで保持する。草案によれば、これにより攻撃者は投票を差し押さえ、戦略的なタイミングで公開してノードを特定のブランチへ誘導できる。この提案の下では、フォークチョイスは最近のスロットからの投票のみを、到着期限を指定した上で考慮する。

ロック機構が、チェーンが確認済みのブロックを保護する。スロットの委員会の半数以上がタイムリーにヘッド投票を送り、どのバリデータも両方に投票しなければ、ブロックはfast-lockedとなる。ロックは失効し、競合ブロックへの最近の投票はロックをより前のブロックへ戻すことができ、状況の変化に応じてチェーンが回復できる。プロポーザーは、バリデータの見解を一致させるため、最近の投票を自身のブロックに含めることになる。view-mergeと呼ばれるこの手法は、タイリーなブロックに現在付与される追加のフォークチョイス重みであるproposer boostを置き換え、バランシング攻撃と再編成(reorg)攻撃を標的とする。

小規模な委員会がトレードオフだ。投票者が少ないほど各スロットの署名作業は減るが、無作為抽出により攻撃者が委員会で過大な割合を獲得する可能性が高まり、攻撃者にとってはサービス拒否(DoS)攻撃でオフラインにする集団が小さくなる。検証可能ランダム関数による非公開の委員会選出が研究中の選択肢の一つだ。規模も未確定である。以前の研究投稿では約256人のバリデータが描かれており、草案は512人という数値と選出方法の両方を未決のまま残している。

アップグレード前に必要なこと

Decoupled Consensusの有効化にはコンセンサスレイヤーのハードフォークが必要で、コンセンサスおよびバリデータクライアントが新しい投票職責、ブロック・状態フォーマット、フォークチョイルールをサポートする必要がある。報酬とペナルティ、スラッシング条件、タイミングとロックのパラメータ、フォーク移行ルール、実行可能なテストケース、完全な安全性と活性の分析は、すべてまだ策定されていない。作業中の仕様が、Ethereumのコンセンサス仕様のフィーチャーブランチにある。草案はバリデータ報酬の総予算を変更しないが、支払いがヘッド投票と最終性職責の間で移動する可能性がある。

より大きなトレードオフは、この草案の先にある。Edgington氏は、ホームステーカー、ソロステーカー、遠隔地のステーカーを排除せずに十分に高速な最終性を望んでおり、コミュニティはいずれ、さらなる最終性の高速化とステーキングの多様性を比較衡量する必要があるかもしれないと記している。

今後の注目点

• EIPの状況： プルリクエストが8453番としてDraftとしてマージされ、Ethereum Magiciansでディスカッションスレッドが開かれるかどうか。
• 仕様策定： TBDとされている報酬、スラッシング、非活動リークのセクションの進捗。
• アップグレードの範囲決定： コア開発者がdecoupled consensusをI*のヘッドライナーとして選定するかどうか。リストから漏れれば、2027年のストレッチゴールは後倒しとなる。