本稿について
BlockStream開発のLiquid（Strong Federations）のホワイトペーパー、最終更新日: 2017/1/6時点のものを対象とします。本稿では「III. Technical Details」の「C. Achieving Consensus in Strong Federations」の日本語訳を掲載します。
原文はこちらになります。
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3. 技術詳細（続き）
C. Strong Federationにおけるコンセンサスの形成
ファンクショナリーがStrong Federationの正しい動作に協力する経済的利益があることは重要である。明らかな価値を持つ商業的サイドチェーンのサポートをボランティアの任意の組合せに頼るのは明らかな誤りだ。ネットワークの信頼性を確保しようとするインセンティブは、サイドチェーンに含まれているあらゆる価値を抜き出してしまおうと試みるインセンティブ以上ではない。Strong Federationはその有する価値を参加者がほぼ同等に持つときに最もセキュアである。しかし、これはビジネスでよく表れるパターンだ[25]。インセンティブはエスクローや職員割当、あるいは保険証券や保証証券などの外部の法的機構を通じて調整することができる。
1)Strong Federationsにおけるブロック署名：Strong Federationを低レイテンシにして任意の悪意ある少数派からのreorgリスクを排除するため、動的なマイナーセットを肯定の署名者セットに置き換える。プライベートチェーン[26]と同様に、スクリプトのバリデーション（定められたルールを変更したり、変更できなくしたりできる）はプルーフオブワークのコンセンサスルールを置き換える。Federated Chainでは、このスクリプトがk of nのマルチシグスキームを実装する。このメカニズムには一定の閾値の署名者が署名するブロック、要するにn人中k人が署名するブロックが必要である。このようにしてBitcoinのビザンチンロバスト性をエミュレートできるので、セキュリティ侵害を受けた少数の署名者はシステムに影響を及ぼすことができなくなる。
図4はStrong Federationにおいてどのようにコンセンサスが形成されるかを示したものである。これは連合ブロック署名（federated blocksigning）と言われ、いくつかのフェーズから成る。
- ステップ1：ブロック署名者はラウンドロビン方式でその他全ての署名参加者に候補ブロックを提案する。
- ステップ2：各ブロック署名者は提案された候補ブロックに署名するため、事前コミットを行って意思表示をする。
- ステップ3：閾値Xに達したら各ブロック署名者はブロックに署名する。
- ステップ4：閾値Y（Xと異なっていてよい）ニッタしたらブロックは受け入れられてネットワークに送信される。
- ステップ5：ラウンドロビン方式で次のブロックが次のブロック署名者により提案される。
もちろんその他のブロックチェーンベースプロトコルに見られるように、ファンクショナリーの署名行為を調整する別の方法も考えうる。しかし、今回提案するスキームは、第1章のAで論じた単一障害点や相当の信用要件を入れ込むことなく、現在あるBitcoinのコンセンサスメカニズムのレイテンシと流動性を向上させるのである。
2)セキュリティ改善：Bitcoinにおける確率的なブロック生成のために直近のブロックではチェーンのreorgの傾向がある[27]。Strong Federationのブロック生成は確率的ではなく一定の署名者セットに基づくので、決してreorgしないようにすることが可能だ。これによりトランザクションのコンファメーションに関連する待機時間の大幅削減ができる。
ビザンチンロバスト性は一般的な2つの攻撃ベクトルのクラスに対する防御を与える。一つ目のケースは、致命的な割合のノードがネットワークから隔離されて可用性が失われるというものだ。二つ目のケースは、ノードの過半数が攻撃者に侵害・操作され、システムの完全性を失うというものだ。
Strong Federationにおけるブロック署名は、2k-n-1までの攻撃者に対して堅牢である。つまり、2k-nのビザンチンな攻撃者だけが対立するブロックを同一ブロック高で署名されるようにすることができ、ネットワークのフォークが起こる。例えば、閾値が5-of-8であれば1-ビザンチンロバスト4であり、対して閾値が6-of-8であれば3-ビザンチンロバストである。
一方で少なくともn-k+1の署名者が署名に失敗した場合、ブロックは生成されない。従って、閾値kを増価させればフォークに対してより強力な防御ができるが、署名者が利用不能になってしまうことに対するネットワークの耐性は低下する。第7章のDにて、今後計画されているファンクショナリーアップデートの適用に同じ戦略がどのように用いられるのかを説明する。
脚注4：ネットワークの"ビザンチン故障"がデータ誤り・偽造・遅延・コンフリクトするメッセージの他ノードへの送信により不正なオペレーションをするノードによって引き起こされる場合、ビザンチンロバスト性とは、ある閾値の任意に悪意あるふるまいをするノード（ビザンチン故障を伴うノード）がネットワークに参加していても正常なふるまいを見せるネットワークと定義される。
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