ビットコインのユニークなタイムライン、マイニング手数料、店頭取引の概念を探る

ソース |ジャコモ・ズッコ

翻訳者 |神は努力に報いる編集者 |徐偉龍

制作 |ブロックチェーンキャンプ (blockchain_camp)

この記事では、デジタル署名と CoinJoin パラダイムの使用に基づいて、一意の時間シーケンス、マイニング手数料、店頭取引の概念について説明します。

特異点の証明: タイムチェーン

探索プロジェクトを終えるにあたり、私たちは「いつ？」という疑問に戻ってきます。これから先。

これは重要な質問です。なぜなら、いわゆる「ブロックチェーン技術」の導入を正当化するからです。これは明らかに乱用された表現であり、本来の意味においては、単に時系列上の固有の問題に対する答えにラベルを付けるだけです。（興味深いことに、この点に関して、サトシ自身がこの構造を「タイムチェーン」と呼んでおり、ここでもこの用語を使用します）。

私たちの小さな物語に戻って、それがどんな問題を解決するのかを理解してみましょう。パズルと署名を巧みに組み合わせて、発行と所有権の両方が分散化されたデジタルキャッシュシステムを設計しました。

しかし、ユーザーが同じ UTXO を 2 回使用することを防ぐにはどうすればよいのでしょうか?不正なユーザーであるキャロルが、ダニエルが管理するアドレスに SAT を転送し、次に同じ SAT を彼女が管理するアドレスに再送信する別のトランザクションに署名した場合、ネットワークはどのトランザクションを実行しますか?これらはすべて、署名とスクリプトチェーンの観点から「有効」であり、正しい PoW 難易度を持つ有効な初期発行を指します。

前回の e-gold 実験では、信頼できるタイムスタンプサーバーがこれらの問題の両方を簡単に解決しました。しかし、現在は中央サーバーがないので、イベントの一意の時系列順序を誰が定義するのでしょうか?

ネットワークが何らかの方法で投票できれば、これに関して民主的な合意に達することができるでしょう。しかし、投票手順は、既知の参加者の数が固定されているシステム（「連合」と呼ばれることが多い）では実行可能ですが、未知の匿名の参加者の動的な集合では機能しません。

「ノード数」を単純に投票権の代理として使用することはできません。なぜなら、各ユーザーは「シビル攻撃」で何百万もの異なるノードを「装う」ことができるからです。すべてのノードが単一の一貫した不変の履歴に関するコンセンサスを見つけ (そして維持) するように促す、別の「シビル耐性」の方法が必要です。

残念ながら、数学に基づいた決定論的かつ最終的な解決策は理論的には不可能です。しかし、経済学に基づいた統計的かつ漸近的な解決法は実際に可能であり、あなたはそれを見つけるほど賢いのです。アイデアは次のとおりです。マイナーが PoW パズルを解こうとするたびに、現在のトランザクションタイムラインのスナップショットをメッセージに含める必要があります。

リリースメッセージを単に渡すのではなく、ハッシュ関数を介してより複雑な情報ブロックを渡す必要があります。各ブロックには、(リリースメッセージ、タイムスタンプ、適切な難易度でパズルを解くために必要な nonce とともに) 解決策が含まれます。前のブロック（約 10 分前に別のマイナーによって発見されたブロック）と他のユーザーによる最近のトランザクションのリスト。

以前のブロックにすでに含まれていたトランザクションを含むブロックは無効とみなされます。明らかに以前のタイムスタンプと互換性のないタイムスタンプを持つチャンクも解放されます。

この手法を使用すると、すべての参加者が同じ時系列の一貫したバージョンに収束するように動機付けられます。 Minnie は、以前に確認されたトランザクションと競合する有効なトランザクション (二重支払い) を含めたり、難易度調整を欺くためにタイムスタンプを変更したりすることができますが、他のノードはそのようなトランザクションを拒否し、新規発行の価値を無駄にし、時間と労力を無駄にします。

マイナーはパズルを解くためにお金を払うので、少なくともいくつかのケースでは、彼らは単にシステムに組み込まれた経済的インセンティブに従っているだけであり、関連する報酬を享受し、拒否されないブロックを作成したいと思っていると想定するのはかなり安全です。

採掘手数料

このソリューションは素晴らしいですが、マイナーが他の人の取引に参加するようインセンティブを与えるメカニズムがまだ欠けています。スクリプトと署名を検証するために必要な計算能力を節約することを選択するだけで（ハッシュ衝突に必要な計算能力は節約できませんが、これは依然として重要です）、独自の有効な発行を空のブロックに公開することができます。

さらに、制御された供給モデルにより、このような発行で許可される SAT の数が減少すると、ブロックを解決するインセンティブが減少 (または SAT の購買力の増加が割り引かれる) し、最終的にはインフレが起こらない最終時代の終わりにブロックを解決するインセンティブが完全になくなることになります。

この問題は、マイニング手数料を導入することで解決できます。ユーザーは、取引に少額の追加料金を課すことで、マイナーに取引を組み込むよう促すことができます。

仕組みは次のとおりです。システムにより、マイナーは報酬トランザクションに含めることができるほか、新たに「採掘された」sat（現在のエポックと互換性がある）を発行することもできます。また、ブロックに含まれるすべての有効なトランザクションの作成済み UTXO と使用済み UTXO 間の sats 残高も含めることができます。手数料はトランザクション量に左右されることはありません。トランザクションのサイズ (スクリプトの複雑さ、署名の数など) とブロック内の希望する優先度にのみ左右されます。

スケーラビリティ（および耐久性）の問題

トランザクションをブロックに含めるために必要な最小マイニング手数料は、「ブロックスペース」の需要と供給によって異なります。供給側では、タイムチェーンに追加できるトランザクションの数は、最大ブロックサイズ (ブロックあたり 4 メガバイト未満) と最大ブロックレート (約 10 分ごとに 1 つ) によって制限されます。

要件に関しては、ユーザーごとに制約や好みが異なります (手数料を少なくするために長く待てる人もいれば、待ち時間を短くするために手数料を多く払える人もいれば、優れた動的手数料見積もり機能を備えたウォレットを使用する人もいれば、そうでない人もいます)。一般的に言えば、ブロックスペースの需要の増加は、マイニング手数料の増加を意味します。

これは明らかにシステムのスケーラビリティを制限します (特に、マイナーの手数料は転送される価値の量とは無関係であるため、実際には分割可能性が低下すると言えます)。

一般的に、タイムチェーンを使用するということは、ネットワーク内のすべてのノードがすべてを永久にリッスンする必要があることも意味します。つまり、チェーン上のすべてのトランザクションは、システムの全履歴を後になっても使用するすべての参加者によってダウンロードされ、検証される必要があります。このようなシステムは明らかにスケーラブルではありません。また、誰もがすべての取引のコピーを永久に保存する必要があり、あらゆる種類の法医学的分析や匿名化解除の試みが可能になるため、耐久性にも欠けます。

一部のユーザーにとっては、状況はより良く見えるかもしれませんが、別の、より「特権的な」ユーザークラスを作成するという犠牲を払うことになります。たとえば、ブロックのサイズと頻度を増やすと、ブロックスペースの供給が増加し、その価格は下がります。しかし、ノード（トランザクションとブロックの有効性を独立して検証できる）を実行するコストは、供給よりもはるかに速いペースで増加し、システム全体のトポロジーが集中化しています。

もちろん、新しい種類の特殊ノードは、検証を行わない低レベルのユーザーに対して、ある種の「署名付きメッセージ」として機能し、トランザクションが有効であるという何らかの保証を提供することができます。結局のところ、通貨は、貴金属貨幣の真贋を認証するという費用のかかる作業を、少数の専門の信頼できる組織に委託するために導入されたのです。しかし、貨幣鋳造と同様に、この戦略（「SPV」として知られる）は権力の強力な集中化を意味し、マロリーらが指摘した政治的干渉や検閲のリスクを伴います。持参してください。

新たなパラダイム：「オフチェーン」

グローバルコンセンサスシステムの分散化を犠牲にすることなく、その基本的なスケーリングの制限を緩和する巧妙な方法があります。これを「オフチェーンパラダイム」と呼びます。

アイデアはシンプルです。絶対に必要なときまですべてのトランザクションをブロックにコミットしないことで、トラフィックの大部分をパブリックタイムチェーン (コストのかかるグローバルコンセンサス) から切り離し、競合解決と定期的な決済にのみ使用できます。

この進化は、慣習法制度における裁判所や契約の利用方法に似ています。裁判所は公的に拘束力のある判例を作成し、一種の「法律に関する世界的合意」に達することができますが、これは比較的時間がかかり、費用もかかるため、ほとんどの当事者は通常、私的な双方向契約に署名するだけで、紛争が発生したときや定期的に解決する必要があるときのみ裁判所が契約を検証して執行する必要があります。

高度なスマートコントラクトを使用すると、この「救済手段」の信頼を最小限に抑えることができます。実際の法制度とは異なり、分散型タイムチェーンは人間の偏見や不正行為の影響を受けず、主に暗号化とコードに依存しています。仮想化されたコンテキストで説明されるクレジット証明書とは異なり、オフチェーン取引は「仮想」ではありません。これらは、関係者の誠実さに関係なく、システムによって強制される可能性が高い、実際に有効な取引です。

このパラダイムによってシステムの耐久性も大幅に向上できることがすぐにわかるでしょう。すべてのノードがすべてのトランザクションを永続的に登録するのではなく、これらのトランザクションのほとんどは、関係者間でのみ非公開で交換されるため、悪意のある盗聴者によるフォレンジック分析はより困難で、費用がかかり、不完全で、信頼性の低いものになります。

この戦略の主な実装は、信頼を最小限に抑えたアトミックな方法で複数のホップにわたってトランザクションをルーティングできる、事前に資金を供給された二国間「支払いチャネル」のセカンダリネットワークです。ユーザーはこれを「ライトニングネットワーク」という非常に詩的な名前で呼んでいます (この略称は、歴史的な「TCP/IP」に似た「LNP/BP」というシステム全体のプロトコルスイートのラベルに含まれることがよくあります)。

ただし、同じパラダイム内に存在する他の小さな例も存在します。たとえば、ブロックスペースとプライバシーを節約しながら、実際のスクリプトを必要な時間枠から除外できるテクニックがいくつかあります。 (これらの手法には、「Taproot」、「Graftroot」、「g*root」、「Scriptless Script」など、奇妙な名前が付けられています。)

これらの最終的なテクノロジーを導入することで、ユーザーは最終的に、最も重要な金融機能のいくつかを取り戻すために、システムを実際の生活で使用するのに必要なすべてのものを手に入れることができます。

この記事が皆さんのお役に立てば幸いです。コメント欄でぜひご意見をお聞かせください。

元記事: https://bitcoinmagazine.com/articles/discovering-bitcoin-part-7-missing-pieces

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