OrbsのPoSユニバース： ガーディアンの時代

ネットワークのエコシステムが安定する前のプロジェクト元年には、バリデータとガーディアンを分離していました。そうすることで、完全な状態ではなくとも、アプリケーションの実装を可能にしていました。

最低限の必須技術デューデリジェンスの中で、バリデータとの直接コミュニケーションをとることで、アプリケーションにとって安定したネットワークを実現し、且つパーミッションレスのガーディアンの役割により、PoSのエコシステムを繁栄させることができたのです。 Orbs V2：「The Age of Guardiansーガーディアンの時代ー」では、バリデータとガーディアンの役割が統一されました。OrbsガーディアンはOrbsコミュニティの代表です。彼らはネットワークのセキュリティを維持し、ネットワークの成功のために時間と労力を費やします。ネットワークにおける最も重要なステークホルダーとして、アプリケーション開発者に必要なセキュリティと可用性を提供するのに最も適しています。 Orbs V3：マルチチェーン・ステーキングは、Orbs PoS UniverseをPolygonに拡張し、Ethereumスタックを最大限に活用したものです。ベースレイヤーとしてイーサリアムのセキュリティ、L2としてPolygonのスケーラビリティと低料金を利用します。 Orbsユニバースでは、日常的な業務としての関わりを持たずともOrbsに貢献できる方法として、コミュニティメンバーがガーディアンにステークを委ねる機会を提供しています。それによりガーディアンは、セルフステークと委任されたステークの合算値の投票の重みを持つことができ、バリデータノードを操作してブロックに署名する運用をスムーズに実行することができます。委任されたステークは、ネットワークのセキュリティの担保にもなり、多くステーキングされることにより、アプリケーションの運用に対する信頼性を高めます。さらに、委任されたステークは、例えネットワークの乗っ取りを図る悪意のある攻撃者が現れたとしても、短期間で、既存のガーディアンとそのコミュニティよりも多くのステークを保有することが難しいため、ネットワークに対する攻撃の防止にも重要な役割を果たします。

ガーディアンは、ネットワークのセキュリティと運用に責任を持つ重要な役割を持っています。またガーディアンは、デリゲータ・コミュニティとの信頼を構築し、ネットワークへの関心を持ってもらうための責任を果たすことが期待されています。

デリゲータに分配される報酬は、ガーディアンに委ねられています。なお報酬分配の設定機能をガーディアンに提供することで、コミュニティとの関係の強化にもつながると考えています。ガーディアンへの報酬の最低額はプロトコルで定めており、ガーディアンは自身とデリゲータ間の分配比率を設定できる仕組みです。 ガーディアンは、報酬の分配プロセスにおいて重要な役割を果たしています。V2 では、ガーディアンからデリゲータに分配される報酬額は、新しいメカニズムの中で、ガーディアン・インターフェースの一部として自動化されています。 このメカニズムでは、ガーディアン傘下の各デリゲータのステーキング期間とその量に基づいて、報酬の量が算出されます。ステーキングを促す魅力的な報酬と持続可能なインフレとの間のトレードオフに対処するため、年間報酬は最大、委任されたステークの合計額の10％（「報酬」を参照）としています。報酬の1/3はガーディアンに保証され（すなわち、年間報酬の最大値は3.33％）、残りの2/3がデリゲーターに付与されます（すなわち、年間報酬の最大値は6.66％）。新しい自動化されたツールでは、ガーディアンがデリゲータの報酬配分を変更することができます。 この最適化された報酬分配アーキテクチャは、プロトコル自体を介して行われ、スケーラブルでガス効率が良い設計です。このシステムでは、ガーディアンによって分配比率が設定されると、それぞれの報酬がプロトコルによってガーディアンとデリゲータの両方に自動的に分配されます。デリゲータとガーディアンは、いつでも報酬トークンを請求することが可能です。 ガーディアンとデリゲータの請求タイミングに柔軟性を持たせることで、ガーディアンの費用を大幅に削減できることなど、複数の重要なメリットがあります。 報酬分配メカニズムについては、GitHubのドキュメントをご覧ください。

ハイブリッドブロックチェーンである Orbs は、Orbs の PoS アーキテクチャの利点と、外部チェーンであるイーサリアムの利点の両方を常に利用することができます。

ORBSトークン、ステーキング、委任、投票は、V1期間中にすでにEthereumコントラクト上で稼働しており、客観的な監査人としてのEthereumの価値を活用しています。V2では、Orbsプラットフォームのアーキテクチャが更新され、選挙ロジックのコアがEthereum上で実行されるようになりました。選挙ロジック全体、報酬計算、分配はEthereumコントラクトを使って行われ、複数のメリットがあります。 第一に、特に小規模なクライアントに対して高いレベルの透明性を提供できます。Orbsのクライアントは、アプリケーションのデータの正確性を、 ガーディアンによって選出されたバリデータに依存しています。Orbs上で動作するあらゆるアプリケーションが、小規模なクライアントが設定したバリデータを、常時監査をせずとも、実行できるPoSロジックは、ビジネス・アプリケーションにとって高い価値があります。 第二に、サブスクリプション（利用料）の支払いやステーキングにEthereum上にあるトークンが使われ、Orbsの手数料や報酬の分配を完全に自動化するために、選定されたバリデータ・ノード・セットの有効性が必要となります。 第三に、PoWにPoSアーキテクチャを重ねることで、ネットワークをより安全なものにします。2つのネットワークを使用することで、当然攻撃者の攻撃にかかる費用も2倍になるため、Orbsネットワークは結合されたネットワークとしての保護を受けることができます。特に、強固なエコシステムを持つEthereumを使用することで、その参加者は大部分、Orbsネットワーク上で起こることに関して公平であるため、イーサリアムを悪用してOrbsへの攻撃を行うことが困難になります。このアーキテクチャのセキュリティ上の利点は、さまざまな形で現れます。例えば、攻撃者が、同じ生成ブロックから始まる、有効なチェーンと見分けがつかない代替チェーンを作成し、ユーザーを欺いて悪意のあるチェーンを使用させるという長距離攻撃への対策があります。PoSアーキテクチャが長距離攻撃を受けやすいのは、PoWチェーンとは異なり、長いチェーンを作るための余分な費用がかからないためです。そのため、PoSでは通常、アプリケーションが現在のPoSの状態を検証するために、すべてのネットワーク・トラフィックを監査する必要があります。Orbsのアーキテクチャでは、Ethereumが提供するセキュリティを活用することで、この問題を回避しています。 最後に、このハイブリッドアーキテクチャを使用することで、Orbsのガーディアンの投票と、選挙の機能を切り分けることができます。したがって、Ethereumネットワーク上で選挙を処理することで、Orbsのガーディアンが選挙プロセスを操作できないという外部保証が得られます。 Orbs V3: マルチチェーン・ステーキングは、Orbs PoSユニバースをPolygonに拡張し、Ethereumスタックを最大限に活用したものです。ベースレイヤーとしてEthereumのセキュリティ、L2としてPolygonのスケーラビリティと低料金を活用することができます。 PoS V3の一環として、Orbs PoS SolidityコントラクトのフルセットがPolygonメインネットにリリースされました。これには、Orbsステーキング・コントラクト、ステーキング報酬を計算するコントラクト、報酬を分配するコントラクトが含まれます。 その結果、ガーディアンはEthereumとPolygonの両方のネットワークで委任を受けることができるようになりました。同様に、デリゲータもトークンをどのネットワークでステークするか、EthereumかPolygon（またはその両方）か選ぶことができるようになりました。既存のEthereumメインネットのスマートコントラクトはそのまま残っているため、ORBSはこれまで通りEthereumでステークすることができます。どちらのネットワークも同じステーク報酬を支払い、同じステーキング解除のためのクールダウン期間がありますが、ガス料金はPolygonの方が安いので、Polygon上のすべての活動にかかる手数料はわずかで済みます。

Orbs のアーキテクチャは、一般と認定の2 つの委員会のハイブリッドモデルを展開しています。この革新的な 2 つの委員会によるアプローチは、オープンでパーミッションレスな PoS エコシステムを維持しつつ、開発者のニーズに応え、参入障壁を下げるために導入されました。

最初の主要な委員会は、一般委員会です。認定されているかどうかに関係なく、最も委任されたステークを持つ上位22人のガーディアンで構成されます。一般委員会は、ORBSのステークホルダーの大半を占めているため、ほとんどのアプリケーションに適した高品質のオペレーションを提供しています。

対照的に、認定委員会には、一定の要件を満たし、指定された情報の提供と認証プロセスを経たガーディアンのみが含まれています。認定委員会は、ブロックチェーン上でアプリケーションを実行したいが規制上の制限がある開発者に適したソリューションです。また、開発者は、摩擦を減らすために最初は認定委員会を使用し、時間の経過とともに一般委員会に移行することもできます。

Orbs のインセンティブは、2 つの委員会間で最大に重複するように構築されています。重複率が高いということは、各委員会のステーキングへの関与が高いことを意味します。要件を満たしたガーディアンは、認定委員会へ参加して追加の報酬を獲得できるように 設計されています。認定されたガーディアンは、一般委員会の報酬を累積的に高めるために、高い委任を受けるモチベーションになります。

OrbsのPoSアーキテクチャにおける手数料と報酬には、2つの重要な目的があります。1つ目は、バリデータ・ノードを運用するための報酬です。2つ目はステーキングによるネットワークセキュリティへの貢献に対する報酬です。報酬モデルは、ネットワークの運営とセキュリティに貢献したと認められる人に報酬を支払うことを目的にしています。 バリデータ・ノードの運用には、計算量にかかる費用と運用費用の両方がかかります。これらの費用をカバーするために、2種類の報酬が用意されています。まず、仮想・チェーンの手数料は、仮想・チェーンを立ち上げたネットワーク・ユーザーによってORBSトークンで支払われます。各仮想チェーンに支払われる料金は、費用に利益率を加えたものになると考えられます。ネットワークが成熟し、より多くの仮想チェーンが稼働し始めると、仮想チェーン毎に割り当てられた計算リソース費用はほぼ一定になると予想されています。これは、使用量の増加に伴い、ガーディアンの利益が増加することを示し、スケーラブルなソリューションであることを意味します。

認証委員会への参加を促すために、認証委員会に参加するガーディアンには追加のブートストラップ基金を用意しました。この資金は、多くのDeFiアプリケーションで人気のあるUSDにペッグされたDAIで分配されます。これにより、トークンの価値が変動しても利益を得ることができます。さらに、このファンドは、ネットワークの初期段階において、少数の仮想チェーンを運用しながらバリデータノードの運用にかかる費用をカバーするように設計されています。そうすることでORBSトークンに予想外の価格変動があっても、ネットワークが継続して運営されるという安心感を開発者に提供することができます。

バリデータノードを運用し、認証委員会に参加するための認証プロセスを経たガーディアンは、年間合計で3000DAIを受け取る権利があります。この基金は、ガーディアンが認証委員会に参加するインセンティブとなるため、この委員会への参加率を高めると同時に、アプリケーションユーザーにとってネットワークがより魅力的なものになります。運営費用の削減については、次のエピソードでさらに詳しく説明します。

仮想チェーンの手数料とブートストラップ基金は、ガーディアンがバリデータノードを運用することで得られます。したがって、ステーキング報酬とは異なり、手数料とブートストラップ基金はバリデータノードを運用するガーディアンに直接分配されます。それらはORBSトークンではないためステーキングされず、デリゲータにも共有されないため、ガーディアンは費用をカバーするためだけに利用することができます。手数料とブートストラップ基金は、ガーディアンが認定委員会に参加している期間中与えられます。本報酬は、ガーディアンがいつでも請求することができます。 ステーキング報酬は、選出されたガーディアンとそのデリゲータがネットワークセキュリティに貢献するために配分したステークに対して与えられます。なお、報酬、手数料、ブートストラップ基金を受け取ることができるのは、​選出された上位22名のガーディアンに限られています。 年間報酬の最大値は、委任されたステーキング合計量の10%に相当し、魅力的な報酬と持続的なインフレとの間のトレードオフに対応しています。報酬の1⁄3はガーディアンに（つまり、年間報酬の最大値は3.33％）、分配アプリケーションのデフォルト値では、残りの2⁄3をデリゲータに（つまり、年間報酬の最大値は6.66％）付与されます。

Orbs PoS ユニバースV2.5 は、Orbs ネットワークでバリデータ・ノードを運用および維持するための費用を大幅に削減しました。そこにガーディアン向けの新しい自動化ツールを組み合わせることで、 既存のガーディアンの運用費用が削減されるだけでなく、Orbs ユニバースへの新しいガーディ アンの参加障壁が低くなり、Orbs ネットワークの分散化のレベルが向上します。

ここでは、効率化と費用削減の観点から、主な改善点をご紹介します。

• 運用費用を大幅に削減しました。
• AWSで実装されたノードの場合：ベースインフラの月額費用を削減することができます。また事前にリソースを予約することでさらなる費用削減が可能です。
• クラウド・アーキテクチャを活用し、ネットワーク利用時に必要なコンピュートやストレージのリソース割り当てを可能にするエラスティック・アーキテクチャです。
• EFS/NFSベースのブロックス・トレージ・アーキテクチャに移行することで、ストレージ・コストを大幅に削減し、仮想チェーンの分離を維持しながら、仮想チェーン間でより柔軟なリソース共有が可能になりました。
• Ethereumクライアント・アーキテクチャを軽くすることで、Ethereumサービス運用のコスト削減を実現しました。
• 自動的かつシンプルなノード設定と、充実したログ・監視ツールにより、運用のオーバーヘッドを削減します。

デリゲータは ORBSトークンの保有者であり、自身の保有する投票の重み（ステーク）をガー ディアンに委任します。これにより、ネットワークのセキュリティを維持し、エコシステムの 長期的なビジョンを実現します。したがって、Orbs のデリゲータは自身が保有する ORBS トー クンをステーキングすることで、ネットワークの成功に貢献することができるわけです。

Orbsの​ロックメカニズム​ は、安定性と安全性をOrbsネットワークにもたらす重要な仕組みです。さらに、Orbsチームは専用のステーキング・ウォレットであるTETRA​を開発し、ORBSトークン保有者は誰でも、簡単にステーキングができ、ガー ディアンを選択することができます。どちらもOrbsコミュニティに広く受け入れられています。 さらに、OrbsのPoSは、新しいステーキング・コントラクトを使うことで、デリゲータがガーディアンを変更する際の手間を簡素化しています。デリゲータは、新しいTETRAウォレットを使い、 度々ステーキングを解除することなく、ガーディアンの変更が簡単にできます。

アクティブなガーディアンに委任したトークンホルダーは、その持ち分に比例して報酬を受け取れます。報酬を受け取るためには、バリデータ・ノードを適切に運用しているガーディアン に委任する必要があります。責任を果たさないガーディアンは、ネットワークに害を及ぼす可能性があり、デリゲータは報酬を失うことになります。したがって、デリゲータは自ら選択したガーディアンを監視し、そのガーディアンがしっかりと責任を果たしていることを確認することが重要です。上記の新機能により、デリゲータはスムーズにガーディアンを選択することができ、必要に応じてガーディアンを切り替えることもできるため、ネットワークを安全かつ効率的に運用するための重要な役割を果たすことができます。

Orbsの報酬割り当ておよび配布アーキテクチャは、Orbsデリゲータに、報酬割り当ての信頼性と予測可能性を提供します。このアーキテクチャでは、ステーキング報酬は継続的にOrbsデリゲータに直接配布されます。この継続的な報酬の割り当てにより、ガーディアンとデリゲータの両方が報酬を請求する割合を決めることができます。またこのアーキテクチャでは、デイゲータはコントラクトに請求トランザクションを送信することで簡単に報酬を請求できます。これは、Tetraステーキング・インターフェイスを使用して実行できます。請求取引にはガス代がかかるため、デリゲータは、ニーズと現在のガス価格に基づいてこれらの取引を行う必要があります。なお、現在のガス価格は大きく変動します。

Orbs PoS V3のリリースに伴い、Orbsデリゲータは、各自の好みや考慮事項に基づいて、EthereumとPolygonへのステーキングを選択できるようになります。