バリデーターとは何か?マイナーとはどう違うのか?
バリデーターは、Proof of Stakeコンセンサス機構においてネットワークの運用を維持する役割を担う参加者である:一定量のトークンをステーク(担保)としてロックすることで、新しいブロックの提案者としてランダムまたは重み付けで選ばれる資格、および他のバリデーターが提案したブロックの確認投票を行う資格を得る。バリデーターの役割はProof of Workにおけるマイナーの役割にほぼ対応するが、根底にあるロジックは全く異なる。
マイナーは計算ハードウェアと電力に投資し、数学的パズルを解くことでブロック提案権を競い、物理的リソース(電気代、ハードウェアの減価償却)というコストを払う。一方バリデーターは、ステークしたトークン量とランダム性(または別の重み付け機構)によって提案権を得て、主に資本の機会コスト(ロック中はステークしたトークンを自由に使えない)と、不正行為時にステークがスラッシュされるリスクコストを払う。簡単に言えば、マイナーの罰則機構は「既に費やした電気代の無駄」であり、バリデーターの罰則機構は「既にロックした資本の損失」である。
なぜProof of Stakeネットワークにバリデーターという役割が必要なのか、それはどんな問題を解決するのか?
どんな分散型ブロックチェーンも、「次のブロックにどのトランザクションを入れるかを決め、ネットワーク全体をその決定で合意させる」役割を担う者が必要である。そうでなければ異なるノードが異なるバージョンの台帳を記録し、システム全体が分裂してしまう。Proof of Workは計算競争によって誰にこの権利があるかを決定する。Proof of Stakeは代わりに「どれだけの資本をステークしているか」を資格のしきい値として使う。核心的なロジックは:大きな資本をネットワークにステークしていれば、自身の利益がネットワークの健全な運用と強く結びついており、不正行為(二重支払いの試みや不正なトランザクションの検証など)は自分がステークした資本を直接損なうことになる。これが経済的な自己抑制機構を形成する。
バリデーターモデルはProof of Workのもう一つの大きな問題点、すなわち巨大なエネルギー消費も解決する。Proof of Stakeは計算競争を通じてブロック提案権を争う必要がないため、ネットワーク全体のエネルギー消費が大幅に減少する。これはイーサリアムがProof of WorkからProof of Stakeへ移行した(The Merge)主な動機の一つでもある。
バリデーターは実際に何をするのか、全体のプロセスはどう機能するのか?
バリデーターの日常業務は大きく三つに分かれる。第一に、ブロックの提案——自分の順番が来たとき(ランダムまたは重み付け機構で選出)、処理待ちのトランザクションを新しいブロックにまとめてネットワーク全体に放送する。第二に、検証と投票——他のバリデーターが提案したブロックがプロトコルのルールに従っているか(トランザクション形式が正しいか、二重支払いがないか)を継続的に確認し、有効なブロックに確認票を投じる。第三に、ファイナリティへの参加——十分な割合のバリデーターが同じブロックを確認する投票をすると、そのブロックは「確定」とみなされ、巻き戻すことが非常に困難になる。
バリデーターになるには、通常プロトコルが定める最低限のトークン量をステークする必要があり(初期のイーサリアムでは単一バリデーターに32 ETHのステークを要求していた)、ノードを継続的にオンラインに保ち、提案と投票の作業を期限内に完了させる必要がある。長時間のオフラインや異常な行動(互いに矛盾する二つのブロックに同時に投票する「二重投票」など)は、スラッシュ機構を発動させ、ステークした資金の一部または全部が差し引かれる可能性がある。
自分でバリデーターノードを運用しない場合、この役割は自分の資金とどう関係するのか?
Proof of Stakeチェーンのトークンを保有している場合、バリデーターの行動は資産の安全性に直接影響する——バリデーターの数が多く、ステークされた資本が分散しているほど、少数が共謀してネットワークを操作すること(同じトランザクションに対して矛盾する検証結果を生成するなど)が難しくなる。逆に、ステーキングが少数の大規模バリデーターやステーキングサービス提供者に集中している場合、ネットワークの実際の操作耐性は表面上の「分散化」の主張よりもはるかに弱い。
ほとんどの個人保有者は自分でバリデーターノードを運用しない(技術的障壁、最低ステーキング要件、オンライン継続要件がいずれも高いため)。代わりに、ステーキングサービス提供者や流動性ステーキングトークンを通じて間接的に参加し、トークンを他者に委託して代理で検証してもらい、ステーキング収益の一部を受け取る。この間接参加の代償は、「バリデーターが実際に誠実に運用されているか」という信頼の問題を中間の提供者に委ねることであり、その提供者が委託資金を少数のバリデーターノードに過度に集中させれば、前述のステーキング集中リスクをさらに悪化させる。
イーサリアムは2022年9月にProof of WorkからProof of Stakeへの移行である「The Merge」を完了し、現在アクティブなバリデーター数は110万を超え、単一のバリデーターが参加するには32 ETHのステークが必要である。直近のオンチェーンデータでは、約20万ETH相当のバリデーターが退出キューに並んで待機しており、待機時間は約3日半、参入キューには150万ETH以上が並んでいる。
バリデーターモデルの利点は、Proof of Workのマイニングモデルよりもエネルギー消費がはるかに低く、不正行為に対する経済的な抑止力(スラッシュされたステーク)が単なる電力の浪費よりも直接的かつ効果的であることである。欠点は、最低ステーキング要件とオンライン継続要件により、一般ユーザーが少数の大規模ステーキングサービス提供者に委託する傾向が強まり、バリデーター数とステーク量の集中化を悪化させ、本来の分散化という設計目的を損なう可能性があることである。