システムコントラクト

概要

Nero ブロックチェーンのバリデーターシステムは、ValidatorコントラクトとStakingコントラクトの 2 つの主要コンポーネントで構成されています。各バリデーターは独自のValidatorコントラクトインスタンスを持ち、Stakingコントラクトが全体を統括する委任型プルーフ・オブ・ステーク（DPoS）コンセンサスメカニズムを実装しています。

コントラクトアーキテクチャ

Staking コントラクト

中央オーケストレーターとして機能し、以下の役割を担います：

• バリデーター登録・管理
• 報酬分配
• 罰則システムの実行
• アクティブバリデーターセットの管理

Validator コントラクト

各バリデーター固有の状態と委任を管理します：

• バリデーター固有のステーク管理
• 委任者の管理
• 報酬計算
• アンボンディング処理

主要機能の仕組み

ステーキング機能

バリデーター登録

バリデーターの登録はregisterValidator()関数を通じて行われます：

• 最小自己ステーク：MinSelfStakes（1,000 万 NERO）
• コミッション率：0-100%の範囲
• 委任受付の可否設定

委任メカニズム

委任者はaddDelegation()を通じてバリデーターにステークを委任できます：

• バリデーターの委任受付設定確認
• 総ステーク上限チェック（MaxStakes: 2 億 NERO）
• 新規委任者の登録
• 罰則処理の実行
• 報酬精算と債務更新

アンボンディングシステム

ステーク削除時の処理：

• 期間：UnboundLockPeriod（21 日間）
• 管理：UnboundRecord構造体で追跡
• 引き出し：期間経過後にclaimableUnbound()で計算

報酬システム

報酬計算メカニズム

債務ベースのシステムで公平な報酬分配を実現：

• accRewardsPerStakeによる累積報酬計算
• コミッション率に基づく手数料分配
• 精度向上のため COEFFICIENT（1e18）倍で処理

ブロック報酬分配

distributeBlockFee()により実行：

• アクティブバリデーター間で均等分配
• 各バリデーターのincomeFeesに加算

ステーキング報酬

updateRewardsRecord()で更新：

• ブロックごとにrewardsPerBlockを分配
• accRewardsPerStakeの累積更新
• 総ステーキング報酬からの減算

バリデーター状態管理

バリデーターは以下の 4 つの状態を持ちます：

状態遷移

• Idle → Ready：ステーク条件満足時
• Ready → Jail：罰則適用時
• Jail → Ready：罰則期間経過＋ステーク条件満足時
• Any → Exit：exitStaking()呼び出し時

罰則システム

Lazy Punishment（怠惰な罰則）

ブロック提案を逃した場合の罰則：

• 閾値：LazyPunishThreshold（48 ブロック）連続
• 罰則率：LazyPunishFactor（0.5%）
• カウンター減少：エポックごとに 2 ずつ減少
• 実行：lazyPunish()により自動実行

Evil Punishment（悪意ある罰則）

二重署名などの悪意ある行動への罰則：

• 罰則率：EvilPunishFactor（5%）
• 実行：doubleSignPunish()により即座に適用
• 制限：同一バリデーターに対して一度のみ

罰則実行プロセス

punish()関数の実行フロー：

1. 報酬精算とバリデーターのselfSettledRewards更新
2. totalUnWithdrawnから罰則額計算
3. totalStakeから削減
4. バリデーターの自己ステークから削減、不足分はアンボンディング中のステークから削減
5. accPunishFactor更新
6. 状態を Jail に遷移

委任者への罰則適用

• accPunishFactor - punishFreeの差分のみ適用
• 罰則額は(totalDelegation * deltaFactor) / PunishBaseで計算
• アクティブステークから削減、不足分はアンボンディング中のステークから削減
• 報酬は罰則前後のステーク比率で調整

重要機能

ReStaking/ReDelegation

ステーク移動機能：

• reStaking：バリデーターが自己ステークを別のバリデーターに委任として移動
• reDelegation：委任者が委任先を変更
• 利点：アンボンディング期間なしで即座に移動

Founder Locking System

創設者バリデーター向けの特別なロック機構：

• basicLockEndまで完全ロック
• その後、releasePeriodごとに段階的解放
• 全期間経過後に完全解放

SortedLinkedList によるランキング管理

総ステーク量に基づくバリデーターランキング：

• Up：ステーク増加時のランキング上昇
• Down：ステーク減少時のランキング下降
• Remove：Ready 状態から外れる時のリスト削除

Permission 管理

2 つの動作モード：

• Permission mode（isOpened = false）：管理者のみ登録可能
• Permissionless mode（isOpened = true）：誰でもMinSelfStakes以上で登録可能
• 注意：removePermission()は不可逆的操作

操作制限メカニズム

重要な操作に対する制限：

• onlyOperateOnce：同一ブロック内で一度のみ実行
• onlyBlockEpoch：エポック境界でのみ実行
• ReentrancyGuard：再入攻撃防止

システムパラメータ

ステーク単位の制約

全てのステーク操作は 1 NERO 単位で制限されています：

• 最小単位：StakeUnit（1 NERO）以上
• 単位制限：1 NERO の整数倍のみ
• 検証：mustConvertStake()関数による自動チェック

Exit 状態での強制引き出し

バリデーターが Exit 状態でexitLockEndを過ぎた場合：

• 委任者の権限：強制的にステークを引き出し可能
• 目的：バリデーターが応答しなくても資金回収可能
• 安全性：委任者資産の保護

セキュリティ機能

ReentrancyGuard 保護

重要なクレーム操作には再入攻撃防止が実装：

• validatorClaimAny()
• delegatorClaimAny()
• reStaking()
• reDelegation()

操作制限メカニズム

Nero Engine からの呼び出しに重要な制限：

• onlyOperateOnce：同一ブロック内で一度のみ実行
• onlyBlockEpoch：エポック境界でのみ実行
• 対象：distributeBlockFee()、updateActiveValidatorSet()等

コントラクト関数リファレンス

Read Contract（読み取り専用関数）

Validator コントラクト

基本情報取得

• state()：バリデーターの現在の状態（Idle/Ready/Jail/Exit）
• validator()：バリデーターアドレス
• manager()：管理者アドレス
• totalStake()：総ステーク量

報酬・引き出し計算

• anyClaimable()：引き出し可能な総額（報酬+ステーク）
• claimableRewards()：引き出し可能な報酬のみ
• getPendingUnboundRecord()：特定のアンボンディングレコード取得
• getAllDelegatorsLength()：委任者の総数

Staking コントラクト

システム状態

• valMaps(address)：バリデーターアドレスから Validator コントラクトインスタンス取得
• valInfos(address)：バリデーター情報（ValidatorInfo 構造体）取得
• founders(address)：創設者ロック情報取得
• totalStake()：システム全体の総ステーク量
• isOpened()：パーミッションレスモードかどうか

報酬情報

• rewardsPerBlock()：ブロックあたりの報酬量
• accRewardsPerStake()：累積報酬/ステーク比率

GenesisLock コントラクト

• getClaimableAmount(address)：引き出し可能な金額と期間
• getClaimablePeriod(address)：引き出し可能な期間数計算

Write Contract（状態変更関数）

Validator コントラクト

バリデーター操作

• addStake(uint256)：自己ステークを追加
• subStake(uint256, bool)：自己ステークを削減
• exitStaking()：バリデーターを退出状態に遷移
• validatorClaimAny(address payable)：バリデーターの報酬とステークを引き出し

委任操作

• addDelegation(uint256, address)：委任を追加
• subDelegation(uint256, address, bool)：委任を削減
• exitDelegation(address)：委任を完全に退出
• delegatorClaimAny(address payable)：委任者の報酬とステークを引き出し

罰則

• punish(uint)：罰則を適用（Staking コントラクトから呼び出し）

Staking コントラクト

初期化・設定

• initialize()：コントラクトを初期化
• removePermission()：パーミッションレスモードに移行（不可逆）

バリデーター管理

• registerValidator(address, uint, bool)：新規バリデーター登録
• addStake(address)：バリデーターの自己ステーク追加
• subStake(address, uint256)：バリデーターの自己ステーク削減
• exitStaking(address)：バリデーター退出

委任管理

• addDelegation(address)：委任を追加
• subDelegation(address, uint256)：委任を削減
• exitDelegation(address)：委任を完全退出

ステーク移動

• reStaking(address, address)：バリデーターの自己ステークを別のバリデーターに委任として移動
• reDelegation(address, address)：委任先を変更

引き出し

• validatorClaimAny(address)：バリデーターの報酬とステークを引き出し
• delegatorClaimAny(address)：委任者の報酬とステークを引き出し

Engine 専用操作

• updateActiveValidatorSet(address[])：アクティブバリデーターセットを更新
• distributeBlockFee()：ブロック報酬を分配
• lazyPunish(address)：怠惰な罰則を適用
• decreaseMissedBlocksCounter()：罰則カウンターを減少
• doubleSignPunish(address, bytes32)：二重署名罰則を適用

GenesisLock コントラクト

• initialize(uint256)：コントラクトを初期化
• init()：ユーザーデータを一括初期化
• appendLockRecord()：新規ロックレコードを追加
• claim()：ロック解除された資産を引き出し

重要な注意事項

委任者の罰則保護

• 委任者はpunishFreeフィールドで罰則から部分的に保護
• 新規委任者には現時点のaccPunishFactorが記録
• 既存委任者には差分のみが適用される

精度処理

• 報酬計算は COEFFICIENT（1e18）倍で拡大処理
• 精度向上により公平な報酬分配を実現

アクセス制御

• 全ての状態変更関数は適切なアクセス制御修飾子で保護
• Validator コントラクトの関数は基本的に Staking コントラクトからのみ呼び出し
• エンドユーザーは Staking コントラクトを通じて操作

初期化プロセス

• ジェネシスブロックでのみinitValidator()を使用して創設者バリデーターを登録
• 創設者バリデーターは自動的にState.Readyで作成
• foundersマッピングに登録され、特別なロック機構が適用