ProgPoWについて再び語る: マイナーがEth2について語ること

3月19日、Vitalik氏はついにイーサリアムの将来の計画をまとめ、説明した。イーサリアムは世界最大のパブリックチェーンおよび暗号通貨コミュニティであり、暗号通貨の世界におけるその影響力とリーダーシップは疑う余地がありません。しかし、この長期的な発展の道のりには多くの困難が存在します。すべての更新、すべての EIP の開始と実行は、順調に進む場合もあれば、雷鳴のような混乱になる場合もあります。

Ethereum の Eth1 から Eth2 への道のりで、最近最も大きな論争となっているのは ProgPoW アルゴリズムの更新です。 ProgPoW のおかげで、GPU マイナーと ASIC マイナーが 2 つの主要な陣営を形成するようになりました。近い将来（Eth2 がオンラインになったとき）、2 つの主要陣営のマイナーは大きな変化に直面する可能性があります。この記事では、その原因と結果、詳細について説明します。私たちは、Ethereum をフォローしている読者に ProgPoW と暗号通貨コミュニティを明確に紹介し、マイナーが ProgPoW がマイニングとどのように密接に関連しているかを明確に理解できるように努めています。

イーサリアムの背景

暗号通貨はビットコインから始まりました。ビットコインはPoWコンセンサスを設計しました。すべてのノードは PoW コンセンサスを使用してブロックを生成し、各ブロックはチェーン ブロードキャストを通じて確認されます。確認後は確認されたノードに保存されるため、ブロックチェーンであるチェーンになります。

ノードマイナーがマイニングを継続することを奨励するために、ブロックの保存が確認されると一定の報酬が与えられ、その報酬はビットコインです。報酬のために多くの人が集まるため、誰がブロックを保存できるかを明確にする必要があります。 PoW ハッシュ衝突アルゴリズムはこの選択プロセスを実行します。各ノードは、コンピューティング機能とストレージ機能を備えたハードウェアです。これらのハードウェアは、ハッシュ衝突アルゴリズムを実行して結果を計算します。それを最初に計算した人がそれを保存します。

ビットコイン ネットワークが最初に構築されたとき、計算プロセスに参加する人は非常に少なかったため、創設者は計算を実行するためにコンピューティング ストレージ ハードウェアを自分でインストールする必要がありました。参加者が増えるにつれて、計算を競う人も増え、計算の難易度も上がっていきました。この困難さの関連要因は、各コンピューティング ハードウェアの計算能力、つまりコンピューティング能力です。

各コンピューティング ハードウェアは、生産マシンに相当します。計算を開始すれば、ビットコインを生成することができます。この計算プロセスの式は、ハッシュ衝突アルゴリズムである PoW コンセンサス アルゴリズムです。ビットコインのアルゴリズムはSHA256です。しかし、アルゴリズムは異なります。イーサリアムがビットコインのようなネットワークを構築した際に使用したアルゴリズムはEthashであり、これもPoWアルゴリズムですが、計算条件が異なります（後ほど詳しく説明します）。

イーサリアム ネットワークが最初に構築されたとき、ビットコインと同様に、最初のチームはまずネットワークなどのハードウェアを構築し、次にこのネットワークの設計を通じて「ブロックをマイニングして生成」する必要がありました。最初の Ethereum ノードは Ethereum Foundation によって設立され、その後、ますます多くの人々が参加して、今日のネットワークが実現しました。

ハッシュ衝突アルゴリズムの設計により、マイニングノードの計算能力が高ければ高いほど、マイニングが容易になります。ネットワーク全体の計算能力の向上によりマイニングの難易度が上昇する場合でも、「数式」の結果をより速く計算でき、ストレージブロックに報酬を与えることができます。このコンピューティング ハードウェアの背後には、マイナーと呼ばれる人々がいます。これらのハードウェアは、（各コンピューティング ハードウェアの計算能力を向上させるために）標準化された工業生産に入り始め、マイニング マシンと呼ばれるようになりました。マイニングマシンの計算能力を集める役割を担うのが「マイニング計算能力プール」のようなもので、これをマイニングプールと呼びます。マイニングプールは計算能力を収集した後、計算のためにネットワークに直接接続します。計算能力が高いため、ブロックを保存して報酬を獲得し、その報酬を各マイニングマシンに分配することが容易になります。

この時点で、それぞれの役割の連携により、「マイニング」を通じて暗号通貨ネットワークに接続することで収益を得る産業、つまりマイニング産業が構成されます。その後、この業界では採掘機械が発展を続け、採掘方法が異なる2種類の採掘機械が登場しました。

マイニングマシンの計算能力を向上させるために、マイニングマシンメーカーは、コンピューティングチップの産業的組み合わせを通じて多数のコンピューティングチップを組み合わせ、ハッシュ衝突アルゴリズムを実行します。このようなハードウェアには、多数のコンピューティング チップと小さな一時ストレージ スペースがあり、ビットコインのハッシュ衝突アルゴリズム SHA256 などの反復性が高く論理的に単純な操作に適しています。この種のマイニングマシンは ASIC マイニング、つまりプロフェッショナルマイニングマシンと呼ばれます。

ASICが登場する前は、ハッシュ衝突計算はCPUとGPUで行われ、後にGPUマイニングマシンへと発展しました。ただし、GPU はより複雑な論理演算を実行できるため、より多くのマイニング アルゴリズムで使用でき、メモリ依存アルゴリズム (計算中に大量の一時ストレージを必要とするアルゴリズム) を実行できます。たとえば、Ethereum の Ethash アルゴリズム。

GPU マイナーを使用して Bitcoin の SHA256 アルゴリズムを計算する場合、GPU マイナーは計算能力が低いため競争力がありません。 ASIC マイナーを使用して Ethash を計算する場合、アルゴリズムの要件により計算は不可能です。市場に出回っている Ethash ASIC マイナーは、Ethash アルゴリズムの要件に従って設計されており、その計算能力のパフォーマンスは Bitcoin の ASIC マイナーに比べてはるかに劣っています。

イーサリアムのホワイトペーパーには、イーサリアムが将来的に新しいコンセンサス PoS を実装すると記載されており、このコンセンサスは PoW 計算によって達成されるものではありません。ただし、すべてのノードが PoS コンセンサスを使用するように開発される前に、Ethereum は PoW を使用して、Ethash アルゴリズムを実行する Eth1 と呼ばれるブロックチェーンを確立します。ただし、Ethash アルゴリズムは高密度コンピューティング チップを使用してハードウェアのコンピューティング能力を向上させることもできます (これは Bitcoin ASIC 設計とは大きく異なります)。また、Ethereum ASIC マイニング マシンも登場しています。

イーサリアムコミュニティでは、イーサリアム ASIC マイニングマシンに対する抵抗の声が常に存在してきました。 ProgPoW の出現は、ASIC に対抗することを目的としています (詳細は後述)。

なぜ ASIC マイニング マシンは Ethereum コミュニティから抵抗を受けるのでしょうか?

Ethereum ASIC マイニング マシンの出現は、マイニング マシン メーカーが Ethash アルゴリズムに合わせてマシンを設計した結果です。マイニングマシンの計算能力は GPU の計算能力とそれほど変わりません。では、なぜイーサリアム コミュニティは ASIC に抵抗するのでしょうか?

ここで言及する必要がある要素が 2 つあります。1 つ目は、ASIC マイナーのマイニング コストは GPU マイナーよりもわずかに低く、管理と保守が容易であることです。第二に、ASICの適用範囲が狭すぎる。

たとえば、Lightning GPU マイナーは 8 枚の AMD RX 470 4GB グラフィック カードで構成されています。 ETHをマイニングする場合、その計算能力は約237MH/s、定格電力は約1250W、価格は約17,000元です。例えば、ASICイーサリアムマイニングマシンAntminer E3の計算能力は約180MH/S、消費電力は約800W、価格は約5,700元です。それに比べて、ASIC はコストが低くなります。

ASIC が比較的低コストであるため、イーサリアム コミュニティの開発者やマイナーは、将来 ASIC マイニング マシンがイーサリアム ネットワークを占拠する可能性があると予測しています。これは一種の「恐怖」です。コインの価格や大規模マイニングの収益性による ASIC マイニング マシンの高いリスクが、Ethereum コミュニティの一部の人々が ASIC に抵抗する主な理由です。

ASIC は低コストですが、マイナーにとって、ASIC マイニング マシンはマイニングできる通貨が少なく、マイニング以外の用途の範囲が狭すぎます。 GPU マイニング マシンは、グラフィック カード マイニング マシンとも呼ばれます。一般的なコンピューティングデバイスと同様に、グラフィックカードはより多くの通貨をマイニングでき、ビッグデータコンピューティング、レンダリングなど、マイニング以外の目的にも使用できます。リスク耐性の利点はますます明らかになります。

長年にわたるコミュニティの特性により、Ethereum は Ethash などのメモリ依存アルゴリズムを特に好みます。 ASIC に抵抗し、Ethash アルゴリズムにおけるマイナーの GPU リソースの使用をさらに最適化するために、Ethereum 開発者は Ethash アルゴリズムをさらに最適化した ProgPow アルゴリズムを提案しました。

論理的に言えば、PoW マイニングには固定のアルゴリズムがあり、ハードウェア (マイニング マシン) はそれに適応するように設計できるため、アルゴリズムを実行する際に効率化されます。しかし、ProgPoW アルゴリズムの設計は「逆ロジック」であり、ハードウェア (つまり、GPU) を調査してから、ハードウェアに合わせてアルゴリズムを変更します。 ”

ハードウェアの場合、効率的なアルゴリズムには、アクセス パターンと十分なディスク領域を一致させることが必要です。 ProgPoW は、ブロックチェーン マイニングに最も一般的に使用されるグラフィック カード (現在は AMD の Polaris および Vega シリーズ グラフィック カード、NVIDIA の Pascal シリーズ グラフィック カード) 用に設計されています。

ProgPoW が提案された後、マイナーと開発者は何をしましたか?

現在、ProgPowアルゴリズムをサポートするPoW通貨は非常に少なく、大規模なストレステストでは不十分です。アルゴリズムがハードウェアに適応する能力は確かに魅力的ですが、不確実性は依然として存在します。 ProgPow アルゴリズムは、ETH のマイニングにおけるマイナーの優位性を高めますが、電力消費も一定量増加します。

この未熟なアルゴリズムに関して論争が起こりました。反対派は、技術に加えて、他の影響要因も指摘している。

ProgPow アルゴリズムのアクティベーション プラン EIP-1057 がリリースされた後、一部の開発者は ProgPow アルゴリズムに対抗する EIP2583 を提案しました。提案では次のように述べられています。

Ethereum はさまざまな利害関係者グループを持つグローバル プラットフォームであるため、プロトコルに対する大きな変更には明確な目標と幅広いサポートが不可欠です。 EIP-1057 には特にそのサポートがありませんが、有効化については引き続き検討されています。

EIP-1057 は、Eth1 のプルーフ・オブ・ワーク アルゴリズム Ethash を ProgPoW に置き換えることを提案しています。この変更の目的は、Eth2 への移行中に ASIC によって引き起こされる論争の多いフォークを回避するために、ASIC マイナーのユーザーに不利益をもたらすことですが、有効にされた場合、変更自体の目的と矛盾し、この望ましくない結果の可能性が高まります。

Ethereum が Eth2 ビーコン チェーンのリリースを通じてプルーフ オブ ワークからプルーフ オブ ステークへの移行を開始するかどうか。イーサリアムの進化のこの時点で Eth1Hash アルゴリズムを変更すると、コミュニティの分裂を引き起こし、他のことに集中する努力をしている間は技術的なリスクが生じないはずです。

これらの発言よりも重要なのは、2年間の議論を経てもEIP-1057がイーサリアムコミュニティで合意に達することができず、多くの開発者の注目とコミュニティのリソースを消費したという事実です。このような物議を醸す変更を強制することは、明確な理由もなく、現在の亀裂をさらに広げ、今後何年にもわたってイーサリアムとそのコミュニティに悪影響を及ぼすことになるだけだ。

意見の相違に直面して、開発者のベン・ディフランチェスコ氏はかつて妥協案を提案したことがある。 Eth 1.0 の将来においても ProgPoW をアクティブに保ち、必要に応じてトリガーします。しかし、Ethash アルゴリズムは、GPU マイナーが ProgPoW に切り替えるのを待って、まず存在し続けるでしょう。しかし、現在、GPU の約 60% が Ethereum ネットワーク上でマイニングされており、そのうち 40% は Ethash ASIC から来ていると推定されます (Dev call より引用)。何も対策を講じなければ、ASIC は現在の GPU よりも効率的であるため、今後数年間で Ethash ASIC がハッシュ計算の大部分を引き継ぐことになり、GPU マイナーは単に去ってしまう可能性があります。

議論が激化する中、独立系開発者のkikxもProgPoWアルゴリズムの脆弱性を明らかにし、ProgPoWアルゴリズムのハッシュ関数は64ビットのシードを使用しているが、ASICは予想どおりにマイニングする代わりに「簡単に」それを強制できると指摘した。これは、現在 Ethereum で使用されている Ethash アルゴリズムに脅威を与えるものではありませんが、反 ASIC の目標を真に達成することを妨げることになります。

この脆弱性は、ProgPoW の設計分析記事に記載されています。 ASIC マイナーが ProgPoW アルゴリズムに従って設計されている場合、その完成品のパフォーマンスと設計構造は現在の GPU マイナーとほぼ同じになるため、コストの観点から ProgPoW アルゴリズムを使用した ASIC マイナーの設計が妨げられます。

Eth2 が近づくにつれてマイナーはどのようなことに直面するのでしょうか?

厳密に言えば、ProgPOW は Eth2 と直接的な関係はありません。 Eth2 は PoS コンセンサス チェーンです。 Ethereum マイナーは PoW チェーン、つまり Eth1 チェーンにのみ関連しています。 Eth2 がオンラインになると、Ethereum には Eth1 も存在するようになります。これは、Ethereum ネットワークのシャード チェーン、つまりデータの一部をパッケージ化したものになります。パッケージングとブロック生成が正常である限り、マイナーの報酬は同じままであり、これは Ethereum によって Eth1 チェーンに割り当てられたトランザクション パッケージング データに関連します。

これはすべてのマイナーの収益に直接関係します。さらに、これは PoS コンセンサス エコシステムに対するマイナーの信頼にも関係しています。今日の Eth1 では、Ethereum マイナーの重要性が極めて重要です。 PoS への移行後、Eth1 チェーンはネットワーク全体のごく一部に過ぎないため、マイナーも精神的に影響を受けることになります。

ProgPoW事件は技術的なアップデートに加え、暗号通貨コミュニティのガバナンスに関するさらなる問題も引き起こしました。分散型コミュニティの意思決定は、合意に達することが何度も困難になるため、時間の無駄になっています。

コミュニティの発展に有益な要素に加えて、より多くのステークホルダーが自分自身の利益、将来の信念などについても考えます。 1 つのイベントは、あらゆる側面で隠れた問題を反映しています。マイナーの選択は、最終的には役割に関係します。どのマイニング マシンが最適化されたとしても、大規模マイニングの利点は、個々のエンティティによる独立したマイニングよりも勝ります。鉱山労働者であれば、コストと利益を考慮する必要があります。あなたが信者であるならば、コミュニティにとってより良い方向に向かって進むべきです。開発者であれば、さまざまな感情が混じった投票アクションを実行することができ、それがコミュニティ全体に影響を与えることになります。