【Filecoin】なぜ計算能力ランキングを競わなければならないのか？

金曜日（6月19日）午前8時、Filecoinテストネットは予定通りリセットされました。このリセットは、多くの変更が元の実装と互換性がないために行われます。時間を節約するために、アップグレードは元のチェーンをフォークして実行するのではなく、直接リセットを実行します。メリットは時間の節約であり、開発チームはチェーンのメンテナンスに多くの時間を費やすことなく、報酬フェーズの実現に集中できるようになります。

リセット後も、多くのチームの宣伝とプロモーションは主に次の点に重点を置いていることがわかります。1) コンピューティング パワーのランキング。 2) ブロック効率3) シール速度。誰もがマーケティングや宣伝を行い、エコロジカルな発展を促進する必要があることは理解できます。常に何かを宣伝しなければなりません。

ただし、現段階でこれらの側面だけに焦点を当てると誤解を招く可能性があります。一方では、一般の視聴者が正確な判断を下せない可能性があり、他方では、情報が正確でない可能性があります。その理由は、現在の実装に関する限り、次のとおりです。

1. 計算能力比率が高すぎて、トークン収入が実は不利

2. 現在のネットワークでは、計算能力のシェアが小さい方が理論的には有利ですが、これはネットワークの状態と同期の効率に関係しています。

3. シール速度は特定の最適化機能を発揮しますが、効率とは相反する場合もあります。同時に、シールの速度表示を偽装することも可能です*（具体的な内容については、第2フェーズが開始されたばかりの頃の議論などを参照してください。もちろん、第三者によるチャレンジによって証明することも可能です）。

*注: これは誰かが必ず偽造したという意味ではなく、単に技術的に実行可能であるという意味です。私たちは、全員が可能な限りパフォーマンスを向上させることを望んでいます。

そこで疑問なのは、なぜ人々は現段階でもこれらの点に固執し続けるのかということです。前のインジケーターを繰り返します。リズムがこうだからかな。しかし、今回は誰も新しいリズムを持ってこなかったのは残念です。

なぜコンピューティングパワーが占める割合が高すぎて、実際にはトークン収益が不利になると言われているのでしょうか?テストネットワークの第 2 フェーズが開始されたため、アルゴリズムが再度変更されました。マイナーが採掘権ラウンドを勝ち取ることができるかどうかは、次の単純な判断によって決まります。

ここでh(vrfout)は乱数です。 e は各高さのブロックの予想数で、現在は 5 に設定されています。 myPower/totalPower はマイナーの計算能力の比率です。

上記の式は、計算能力の比率が r = myPower/totalPower の場合、選挙に勝つ確率は r*e であることを意味します。問題は、e=5 であるため、計算能力が 20% を超えると、ブロックを生成する権利を確実に獲得できることです。いくら多くても構いません。

言い換えれば、計算能力が 20%、21%、60%、または 80% であっても、理論上は毎ラウンドブロックを生成し、ブロック報酬を得ることができるはずです。この場合、20%を超える計算能力は意味がありません。

逆に、計算能力の 10% を所有している場合、理論的にはブロック生成権の 50% を所有することになります。つまり、ブロックを生成する可能性は 50% になります。この指標が達成されたかどうかは、誰もが自分で判断することができます。一般的に、さまざまな要因の干渉により、ブロックを正常に生成して最も重いチェーンに加わる実際の確率は、理論上のブロック生成確率よりも低くなります。

なぜ今のような形に変更されたのでしょうか?一言で言えば、安定性とセキュリティのトレードオフです。考慮すべき主な要素は次のとおりです。

• ブロック報酬は計算能力の割合に比例する - 公平性

• Filecoin ネットワーク ブロックはより安定し、メッセージのパッケージングは​​より完全になりました - スケーラビリティ

• システムセキュリティの向上 - セキュリティ

これらの目標を達成するために、Filecoin チームは多くの調査を行ってきました。初期設計および昨年の開発ネットワーク段階では、基本的に高さあたりの平均ブロックが考慮されました。これにより、ブロック生成と報酬の公平性を実現しやすくなりますが、非常に厄介な問題があります。それは、空のブロックのラウンドが多すぎることです。理論的には、正規ポアソン分布モデルでは、空のラウンドの割合が 30% (1/e) 以上に達すると計算されています。

どうすればいいですか？テスト ネットワークの最初のフェーズでは、各マイナーのブロック生成率を上げるという、シンプルで興味深い改善が行われました。新しい概念が導入されました: ExpectedBlocksPerEpech、これは e です。現在、この値は 5 に設定されており、これは各ラウンドで生成されるブロックの数が 5 であることを意味します。また、複雑な GenerateCandidates メカニズムを採用し、セクターの固定比率に従って計算し、投票システムを導入し、投票に基づいてブロック報酬を計算します。マイナーが何票を獲得したとしても、生成する必要があるのは 1 つのブロックだけです。このメカニズムは非常に複雑です。しかし、それでも非常に公平です。

投票システムを採用した場合、各ラウンドの理論上のブロック数はe（5）には達しないが、平均投票数はeになると推定される。生成されるブロックの平均数は約 3.8 ですが、これは分布によって異なります。

しかし、このアルゴリズムにはまだ隠れた問題が残っています。主な問題は、計算能力が増加すると、ブロック時間内の計算量が直線的に増加することです。しかし、ブロック時間は固定されており、計算量が徐々に増加するのは不合理です。

したがって、テストネットの第 2 フェーズの開始前にアルゴリズムがさらに改善されました。主な改善点は簡素化であり、これが現在のアルゴリズムです。前述したように、アルゴリズムは非常にシンプルで、投票システムは不要です。すべてのマイナーはブロックを生成することで同じ報酬を受け取ります。しかし、20% の上限には問題があります。

20% の上限は不公平に思えます。なぜなら、20% を超える計算能力を持つマイナーは確実に損失を被るからです。しかし、それは重要なのでしょうか?重要ではない。計算能力が 20% 未満のマイナーにとって公平だからです。ネットワーク全体の各マイナーの計算能力が 20% 未満であれば公平でしょう。

言い換えれば、このアルゴリズムは実際には計算能力にソフトな上限を設定します。そのラインを超えてもメリットはありません。このような設定は、実際には分散化に役立ちます。そのため、チームは設計時にこの点を気にしていませんでした。しかし、鉱山労働者はそれを無視することはできない。しかし、この上限は多くのマイナーによって意図的または無意識的に無視されてきたのも事実です。

この場合、このアルゴリズムに何か問題があるのでしょうか?実はそうではありません。

このアルゴリズムには大きな問題があり、もはや秘密はありません。ブロックチェーンのブロック生成における重要なセキュリティ要素は、ランダム性と予測不可能性であり、これは秘密選挙とも呼ばれます。しかし、現在のアルゴリズムでは、計算能力が 20% を超えるマイナーは理論上、すべてのラウンドで選挙に勝つことができるため、秘密はまったくありません。秘密がなければ、多くのことがより簡単になるでしょう。たとえば、少数の大規模な鉱山会社が協力して何か悪いことをするのは非常に簡単です。

Filecoin のブロック生成権選出は POS メカニズムです。 POWと比較すると、POSの自己資本比率には秘密がなく、すべて公開されています。このPOWは全く違います。 POW のワークロードは実装では不明であり、ステータス記録はなく、その時点の統計を通じてのみ判断でき、ブロック生成は完全にランダムです。 POSの自己資本比率が公表されました。秘密選挙の世界では、より多くの情報が公開されればされるほど、それを悪用することが容易になります。したがって、誰が確実に選挙に勝つかを判断するためにアルゴリズムが使用される可能性があるとしたら、それは不適切でしょう。

秘密選挙が行われず、無作為性が欠如しているため、リスクは増大します。

はい、より優れたアルゴリズムが必要です。チェーンのセキュリティを確保するための、より安全でランダムな選出メカニズム。この質問が提起されると、全員がブレインストーミングを行い、多くの解決策を思いつくかもしれません。例えば：

• または、投票システムを追加して、大規模なマイナーがブロックを生成する可能性を減らし、投票の重みを増やしてブロック報酬を調整します。

• さらに、ブロック生成の確率に上限を設定する（つまり、上記のソフト上限をさらに下げる）

• 各鉱山労働者が各高さで複数回の選挙を実施できるようにする

個人的には、問題を解決するには単純に上限を設定することを好みます。そうすれば、コードの変更は少なくなり、効率性とエンジニアリング実装の両方を考慮できます。しかし、ブロックを生成する権利は些細な問題ではなく、慎重に検討し、分析する必要があります。

すぐに実施される予定の次の改善にご期待ください。