Ethereum の P2P ネットワーク：なぜプールが大きいほど安全とは限らない

長年にわたり、ブロックチェーン業界では「大きいほど良い」という常識が支配してきました。Ethereum Global Network（EGN）は、Ethereum メインネットから無数のプロジェクトに至るまで数千のサービスを支える広大なピアツーピア（P2P）層であり、この考えに基づいて構築されました[cite: 4, 25]。理論はシンプルです。全員が同じ空間を共有する巨大で混合されたネットワークは、ノードの発見を促進し、エコシステムを攻撃に対してよりレジリエントにすると考えられました[cite: 34, 35]。

しかし、重要な研究論文「A Place for Everyone vs Everyone in its Place: Measuring and Attacking the Ethereum Global Network」は、この根本的な信念に異議を唱えます。研究は、この「誰でも入れる場所」アーキテクチャが、強さの源泉ではなく、深刻な非効率性と危険なセキュリティ脆弱性をもたらし、総市場価値が 5,000 億ドルを超えるサービスに影響を及ぼす可能性があることを明らかにしました[cite: 6, 24]。

非効率の悪夢：群衆に向かって叫ぶ

EGN の約束は、ノードが同じサービスを提供するピアを簡単に見つけて接続できることでした[cite: 34]。実際は全く逆です。研究は、ノードが広大で騒がしい EGN の海の中で相手ノードを必死に探す様子を示しています[cite: 8]。

非効率性は驚異的です：

• 無駄な接続：ノードの接続試行の 75% 以上が、全く異なるサービスのピアに向けられています[cite: 8]。
• 極端な接続コスト：あるケースでは、ノードが有効な隣接ノードを 1 つ見つけるだけで 45,908 回 の接続試行が必要でした[cite: 9]。これは、Bitcoin の成功率が 4 分の 1 であるという推定と対照的です[cite: 54]。
• 後退：改善を意図した新しいディスカバリープロトコル Discv5 は、むしろ性能が低下しています。12 時間のテストでは、Discv5 を使用したノードは 3 つ以下の接続しか確立できませんでした。これは、サービスを広告するための重要な「トピックディスカバリーメカニズム」が主要クライアントすべてで未実装であるためです[cite: 57, 59]。

根本的な問題は、EGN の大多数のノードが、無関係なピアで埋め尽くされたルーティングテーブル（「アドレスブック」）を持っていることです。研究は、ほとんどの Discv4 ノードが DHT（分散ハッシュテーブル）内に同一サービスのピアを 5% 未満しか保持していないことを示しました[cite: 44]。

セキュリティの錯覚：脆弱な巨人

「大きいほど安全」という議論の第二の柱は、EGN の規模が攻撃者の影響力を希釈するというものでした[cite: 35]。論文は、DHT 汚染攻撃という基礎的な攻撃をシミュレートすることで、この前提を覆します。悪意あるノードがネットワークのアドレスブックに自らのエントリを大量に流し込む手法です[cite: 61, 62]。

結果は、EGN の混合的性質が防御ではなく重大な脆弱性であることを示しています[cite: 10, 65]：

• 破壊的に効果的：ネットワークの 0.3% 未満に相当する 300 の悪意あるノードだけで、ほとんどのサービスの接続成功率を 1% 未満にまで低下させることができます[cite: 11, 63]。
• 大規模な孤立：わずか 24 時間で、この小規模攻撃はネットワークを分断し、数千の正直なノードをサービスから切り離すことに成功しました[cite: 11, 64]。
• 設計上の問題：この脆弱性はバグによるものではなく、混合アーキテクチャの必然的な結果です[cite: 65]。同様の攻撃を各サービスごとに分離された専用ネットワークでシミュレートしたところ、ルーティングテーブルがクリーンで関連ピアのみで構成されているため「ほぼ無効」でした[cite: 66]。

今後の道筋：「それぞれの場所にいる」こと

研究は、混合アーキテクチャが特に小規模サービスにとって有害であり、非効率かつ不安全な環境で余波を受けると結論付けています[cite: 37]。解決策は、グローバルネットワークを放棄することではなく、より整理された形にシフトすることです。「誰でも入れる場所」から「誰もが自分の場所にいる」へと変えることが求められます[cite: 522]。

論文は二つの主要な解決策を提案しています：

1. サービス固有の DHT：すべてのノードが自らのサービス情報を Ethereum Node Record（ENR）に直接含めることを義務付けます[cite: 490, 491]。このシンプルな変更により、ノードは同一サービスのピアをフィルタリング・優先でき、発見効率とセキュリティが劇的に向上し、分散性を犠牲にしません[cite: 495]。
2. より信頼性の高いブートノード：シミュレーションは、ブートノードがネットワーク分断に対する最後の防衛線として重要な役割を果たすことを示しました[cite: 496]。論文は、各サービスがブートノードの数を増やし、同一サービスのピアを優先的に保存するよう設定することを推奨しています。これにより、ネットワーク回復のためのレジリエントなバックボーンが構築されます[cite: 499]。

開発者とエコシステム全体の健全性にとって、これらの発見は重要な警鐘です。堅牢で効率的な P2P 層は、あらゆる分散サービスの基盤です。提案された修正を実装することで、コミュニティはより整理され、安全で、真にグローバルなネットワークへと前進できるでしょう。