Monero の公正なマイニングアルゴリズムを理解する RandomX

著者: パン・ジーション

出典：Lianwen

専門的なマイニング機器が暗号通貨やブロックチェーンプラットフォームに侵入するにつれ、いわゆる「分散化」が危機に瀕していると懸念する人が増え始めています。たとえば、ユーザー数が最も多いビットコインでは、コストがメリットをはるかに上回るため、ネットワークのコンセンサスに参加するために汎用 CPU や GPU を使用する人はもういません。いくつかのプロジェクトでは、より多くの人が参加できるように、より汎用的な PoW アルゴリズムの開発を試みています。たとえば、ASIC マイニングに抵抗するアルゴリズムの開発で常に最前線に立ってきた Monero プロジェクトは、PoW アルゴリズムをアップグレードするためにハードフォークを実行したばかりです。将来的には、マイニングに公平に参加するには、最新の CPU と少なくとも 2 GB のメモリのみが必要になります。

このハードフォークアップグレードは、12月1日午前3時頃のブロック高1,978,433で有効化されました。Moneroは、プルーフオブワークアルゴリズムをRandomXに切り替えて、元のCryptoNightアルゴリズムを置き換え、専用マイニング機器ASICがネットワークの計算能力に与える影響を弱め、CPUマイニングを最適化します。さらに、このバージョンには、ユーザーエクスペリエンスを向上させ、取引所のサポートを削減するために、長い支払い ID が段階的に廃止されるなどのその他の更新も含まれています。各トランザクションには少なくとも 2 つの出力が含まれている必要があります。トランザクションを受信した後、プロトコル レベルで 10 ブロック (約 20 分) のロック時間が適用されます。

モネロアップグレードプラン

地方分権化は単なる形式的なものなのでしょうか?

プルーフ・オブ・ワーク合意に基づく多くの暗号通貨は現在、疑問に直面しています。このようなブロックチェーンプラットフォームは依然として許可なく誰でも利用できるようになっていますが、コンセンサスに関わるマイニング機器はますます特化されつつあります。その結果、一般ユーザーはネットワークの合意に基づく意思決定に参加できなくなり、「分散化」という概念が意味をなさなくなります。ビットコインでさえもこのような問題から逃れることはできません。おそらくサトシ・ナカモトは、もともと中央処理装置のCPU計算に適していたPoWアルゴリズムが、オタクによって修正、カスタマイズ、開発され、徐々に排除されることを予想していなかったのでしょう。専用の ASIC デバイスがビットコインの計算能力のすべてを占有しました。たとえば、Bitmain と Canaan Technology は、このようなチップの研究開発に注力しています。

ビットコインの難易度が爆発的に上昇

そのため、多くの研究者は、より多くの人が汎用コンピューティングデバイスを使用してネットワークに参加できるように、ASIC が優位に立つことができない PoW アルゴリズム、いわゆる「ASIC 耐性」アルゴリズムの開発に取り組んでいます。マイナーの数が増えると、分散化の度合いも高まります。 12月1日の早朝にMoneroがハードフォークを通じてアップグレードしたRandomXアルゴリズムは、注目に値する試みの1つです。

誰もがマイニングに参加できるRandomX

RandomX の開発者の 1 人である Tevador 氏は、この文書の中で次のように書いています。「RandomX は、汎用 CPU 向けに最適化されたプルーフ オブ ワーク アルゴリズムです。RandomX は、ランダム コード実行といくつかのメモリ テクノロジを使用して、専用ハードウェアの効率の利点を最小限に抑えます。」 RandomX は、「ランダム コード実行」にちなんで名付けられました。

技術的には、RandomX は仮想マシンを使用して、整数演算、浮動小数点演算、分岐予測などの特定の命令セットでプログラムを実行します。このようなプログラムは、CPU のネイティブ マシン コードに即座に変換でき、最後に、実行されたプログラムの出力は、ハッシュ関数 Blake2b を使用して 256 ビットの結果にマージされます。 RandomX は、2GB の共有メモリを必要とする高速モードと 256MB の共有メモリを必要とする軽量モードの 2 つのモードで実行できます。これら 2 つのモードはいつでも切り替えることができ、動作結果は同じですが、高速モードは「マイニング」に適しており、ライトモードはトランザクションの検証に適しています。

マイニングには 2GB のメモリと最新の CPU のみが必要なため、一般ユーザーがマイニングに参加するための参入障壁が低くなります。過去 2 ～ 3 年以内に新しい PC を購入した場合、メモリ要件は確実に満たされています。 CPUに関しては、開発者は2011年以降に製造されたCPUの方が適していると考えています。具体的な構成は関連する構成によって異なります。既存のデータによると、AMD は Intel よりも優位性があるようです。フルノードを実行する場合は、256 MB のメモリのみを必要とする「ライトモード」を使用します。

いくつかのチップのRandomXハッシュレート比較

永久保存プロトコルArweaveもRandomXを統合する

もちろん、このような新しいアルゴリズムでは、セキュリティ上のリスクを可能な限り回避する必要があります。そのため、RandomX アルゴリズムは、Trail of Bits、X41 D-SEC、Kudelski Security、QuarksLab という 4 つの独立したセキュリティ研究チームによるセキュリティ監査を受けており、4 つの監査はすべて Open Source Technology Improvement Fund (OSTIF) によって組織および調整されています。最初の監査は、RandomX の早期導入者でもあるブロックチェーンの永久ストレージ プロトコルである Arweave によって資金提供され、他の 3 つの監査は Monero コミュニティの寄付によって資金提供されました。監査レポートでは RandomX に重大な欠陥は見つからず、コード内の他のいくつかの問題も修正されました。

Arweave プロジェクト ウェブサイト

Arweave の CEO である Sam Williams 氏は、次のように述べています。「RandomX のような ASIC 耐性のある PoW アルゴリズムは、当社が提供する永続的、低コスト、改ざん耐性のあるネットワークをさらに強化します。RandomX は、Arweave ネットワークの分散型コンテンツ ポリシーが世界中の関係者間で適切に分散されたままであることを保証するのに役立ちます。」

Monero がこれを公式に調査しているだけでなく、これらのより公平なアルゴリズムを試してみようというプロジェクトもあります。ただし、このタイプのアルゴリズムはまだ比較的新しいため、複数のセキュリティ監査に合格しているものの、より長い観察が必要な詳細がまだ多くあります。それにもかかわらず、RandomX は依然として暗号通貨マニアにとっては喜ばしい実験ではあるが、マイニングマシンメーカーにとっては悪夢となる可能性もある。