【上級ミニクラス】Filecoin のコンセンサスメカニズムの特徴とは？

この自己信頼の前提となるのが、ブロックチェーンのコンセンサスメカニズムです。つまり、相互信頼のない市場において、すべてのノードが合意に達するための必要十分条件は、各ノードが自身の利益の最大化を考慮して、プロトコルにあらかじめ設定されたルールを自発的かつ誠実に遵守し、各記録の真正性を判断し、最終的に真実であると判断された記録をブロックチェーンに記録することです。言い換えれば、ノードがそれぞれ独立した利益を持ち、互いに競争している場合、共謀して詐欺行為を行うことはほとんど不可能であり、これはノードがネットワーク内で公的な評判を持っている場合に特に当てはまります。

ブロックチェーン技術は、コンセンサスに基づく数学的アルゴリズムのセットを使用してマシン間の「信頼」ネットワークを確立し、中央集権的な信用機関ではなく技術的な承認を通じて新しい信用を生み出します。

コンセンサスとは、簡単に言えば、異なるグループが追求する共通の理解、価値観、アイデアなど、そしてある側面に関して到達した合意のことです。コンセンサス メカニズムは、特定のコンセンサスに到達し、それを維持する方法を決定することです。

今日のブロックチェーンのコンセンサス メカニズムは、プルーフ オブ ワーク (PoW)、プルーフ オブ ステーク (PoS)、委任プルーフ オブ ステーク (DPoS)、検証プール (プール) の 4 つのカテゴリに分類できます。

1. プルーフ・オブ・ワーク（PoW）:

PoW は、簡単に言えば、一定量の作業を行ったことの証明として理解できます。作業結果を確認すると、指定された量の作業が完了したことを確認できます。最も一般的に使用されているブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズムは PoW です。ビットコインとイーサリアムはどちらも PoW コンセンサス メカニズムに基づいています。

たとえば、ビットコインはブロックを生成するプロセスで PoW メカニズムを使用します。簡単に言えば、誰もがアカウントを保持する権利を求めて競争しているのです。誰が最初にそれを手に入れ、会計作業を正しく完了したかによって、システムからビットコインの形で報酬が与えられます。これがいわゆる「マイニング」です。マイナーはコンピューターの計算能力を利用して簿記作業を完了します。この計算能力を備えたプロフェッショナルなコンピューターは、いわゆる「マイニング マシン」です。

アドバンテージ：

① 完全な分散化により、ノードの自由な出入りが可能になり、中央集権的な信用機関の設立と維持にかかるコストを回避できます。

② ネットワーク破壊装置の計算能力がネットワーク全体の総計算能力の50％を超えない限り、ネットワークの取引状況は一貫性を保ち、履歴記録は改ざんされません。

③ 投入される計算能力が多ければ多いほど、会計権を獲得できる可能性が高くなり、新たなブロック報酬を生み出す可能性が高くなります。

欠点:

① 現在、ビットコインのマイニングは大量の計算能力とエネルギーの浪費を引き起こしています。

② マイニングインセンティブメカニズムは、マイニングコンピューティングパワーの集中にもつながる。

③ 決済サイクルが長く、1秒間に最大7件の取引が決済されるため、商用利用には適していません。

2. ステーク証明（POS）：

保有するトークンの数と期間によって、株式配当制度に似た簿記クレジットを受け取るチャンスが決まります。保有する株式数が多いほど、受け取る配当金も多くなります。トークンはブロックチェーンシステムの権利と利益に相当します。現在、多くのデジタル資産は POW を使用して新しいコインを発行しています。

アドバンテージ：

① PoWメカニズムのリソースの無駄を削減します。

② 計算を高速化します。これはプルーフ・オブ・ワークのアップグレード版とも言えます。

欠点:

通貨の年齢が長くなるほど、ノードがアカウントを保持する権利を取得する可能性が高くなり、マシュー効果につながる可能性が高くなります。マシュー効果とは、金持ちがさらに金持ちになり、権利と利益がますます集中し、公平性が失われることです。

3. 委任型プルーフ・オブ・ステーク（DPoS）：

これは PoS から派生したより専門的なソリューションであり、ボード投票に似ており、トークンを所有する人々が固定ノードに投票し、検証と簿記を担当する複数のエージェントを選出します。ネットワーク全体が会計競争に参加できる PoW や PoS とは異なり、DPoS の会計ノードは一定期間内に決定されます。より多くの人々がキャンペーンに参加するよう促すために、システムは報酬として少量のトークンを生成します。 BitShares はこのアプローチを使用します。

アドバンテージ：

PoW と比較して、DPoS はブロックチェーンのデータ処理能力を大幅に向上させ、即時入金も実現できると同時に、ブロックチェーン ネットワークのセキュリティ維持コストも大幅に削減します。

欠点:

分散化の度合いは弱く、ノードエージェントは手動で選択され、公平性は PoS よりも低く、エージェントノードの安定性を維持するためにトークンの発行に依存しています。

4. 検証プールコンセンサスメカニズム（プール）

これは、従来の分散一貫性テクノロジーとデータ検証に基づいたコンセンサス メカニズムです。現在、業界チェーンで広く使用されています。

利点: トークンに依存せずに数秒でコンセンサス検証を実現できます。

デメリット: 分散化の度合いが弱く、複数の当事者が関与するマルチセンタービジネスモデルに適しています。

概要: すべてのコンセンサス メカニズムが、セキュリティ、効率性、公平性の要件を同時に満たすことはできません。分散化の度合いが弱いほど、セキュリティは低くなり、ブロックチェーンは高速になります。分散化の度合いが強くなるほど、セキュリティは高くなり、ブロックチェーンの速度は遅くなります。 PoW は完全に分散化されていますが、その動作効率は低すぎます。 PoS は効率性を向上させますが、公平性とセキュリティは低下します。 DPoS は集中化の傾向が強いですが、短期的には最も効率的です。現在、プールコンセンサスは業界のブロックチェーンで広く使用されています。

• シビル攻撃: n 個の ID を使用して、データ D の n 個のコピーを保存することを約束し、実際には n 個未満のコピー (たとえば、1 個のコピー) を保存し、n 個の保存証明を提供すると、攻撃は成功します。

• アウトソーシング攻撃: 攻撃者マイナーが検証者からデータ D の証明を提供するよう要求されると、攻撃者マイナーは他のマイナーからの証明を生成して、自分がデータ D を保存していたことを証明しますが、実際には保存しておらず、攻撃は成功します。

• 生成攻撃: 攻撃者 A は何らかの方法でデータ D を生成できます。検証者がそれを検証すると、攻撃者 A はデータ D を再生成して保存証明を完了することができ、攻撃は成功します。