Coinbase: ASIC 対応の PoW コインはより安全であり、ASIC 耐性はマイニングの集中化につながるだけである

最近、デジタル資産取引プラットフォームCoinbaseは、ビットコイン（BTC）、ライトコイン（LTC）、ジーキャッシュ（ZEC）、イーサリアムクラシック（ETC）の確認要件を変更しました。このうち、BTC、ZEC、ETCの確認要件はすべて削減され、LTCの確認要件のみが引き上げられました。具体的な変更点は次の表に示されています。

では、この変化の原因は何でしょうか?

Coinbase の説明によると、これは PoW コインのセキュリティ問題に関係しているとのこと。各PoWコインのセキュリティレベルは異なります。ビットコインなどの通貨はセキュリティが向上したため、確認回数を減らすことができます。逆に、セキュリティが低下した通貨では、確認回数を増やす必要があります。

この点に関して、Coinbase のセキュリティ エンジニアである Mark Nesbitt 氏も、ASIC が暗号通貨ネットワークのセキュリティに与える影響を説明する記事を執筆しました。

翻訳は次のとおりです。

はじめに: プルーフ・オブ・ワーク (PoW)

すべての暗号通貨は通貨ネットワーク内で所有権の状態を定義しており、暗号通貨を使用できるようにするには、この所有権の状態を更新する方法が必要です。既存の暗号化アルゴリズムのほとんどでは、所有権の状態は、これまでに発生したすべてのトランザクションの正規の履歴によって定義され、ネットワーク ノードによってブロックチェーンと呼ばれるデータ構造に保存されます。所有権ステータスを更新するには、ブロックチェーンに保存されている取引履歴に最新の取引を追加する方法が必要です。

さまざまな暗号通貨は、さまざまな方法でブロックチェーンに新しいコンテンツを追加します。プルーフ・オブ・ワーク (PoW) コンセンサス アルゴリズムを使用する暗号通貨では、マイニングと呼ばれるプロセスを通じてブロックチェーンの拡張が行われます。マイナーは、新しく公開されたトランザクションをブロックと呼ばれるデータ構造にまとめ、ブロックチェーンに追加します。

マイナーは、提案されたブロックに固有のプルーフ・オブ・ワーク パズルを解くことで、ブロックを追加しようとします。マイナーがパズルの解法を見つけることができれば、マイナーはブロックとその解法をネットワークの残りの部分に発表します。ネットワークの残りの部分は、有効なプルーフ・オブ・ワーク ソリューションを認識し、提案されたブロックをブロックチェーンへの最新の追加とみなします。マイナーはブロックを生成するために許可を必要としないため、マイナーは自由にネットワークに出入りできることに注意してください。

PoW 暗号通貨では、マイナーが複数の有効なトランザクション履歴 (つまり、異なる有効なブロック、または有効なチェーン) を生成する可能性がある場合に、正規のトランザクション履歴を決定するために、最も累積的な作業があるブロックチェーンを正規のトランザクション履歴として定義します。このコンセンサス ルールは、PoW 暗号通貨に基本的な特性を導入します。つまり、より多くのプルーフ オブ ワーク ソリューションを見つけることでネットワークの残りの部分よりも優れたパフォーマンスを発揮できる参加者は、有効なトランザクション履歴を一方的に生成することができ、ネットワークの残りの部分はそれを標準的なトランザクション履歴として採用します。 (注: これは、この参加者がネットワーク上で無制限の権限を持つことを意味するものではありません)

この記事では、PoW 暗号通貨のセキュリティについて 2 つの主張をしています。

声明1：特定のコイン用の特定のハードウェアは、主にセキュリティ機能であるマイニングに使用されます。

ハードウェアの主な用途が価値を失うと、ハードウェア所有者は投資の価値を失います。

ハードウェア所有者は、ハードウェアの主な用途の長期的な成功について考えるよう促され、機器の寿命が長くなればなるほど、ハードウェアの主な用途の長期的な成功に投資できるようになります。本稿執筆時点では、新しいモデルの効率化に伴い、ビットコイン ASIC マイナーの寿命は大幅に延び始めています。

この考え方は専用コストの原則に関連しています。

オフサイトのコンピューティングパワープールの数が多いと、通貨のセキュリティに脅威が生じます。

アクティブな計算能力を持たないコインは、51% 攻撃のリスクが高くなります。

ハードウェアの用途に関連したハードウェア所有者のインセンティブに関する上記の議論を考慮すると、この点を考慮することが特に重要です。ハードウェア所有者がマイニング以外にハードウェア投資を収益化できる他のアプリケーションを持っている場合、コインのブロックチェーンを破壊することによる悪影響は軽減されます。

アルゴリズムを「ASIC 耐性」に変更すると、世界中の膨大な汎用コンピューティング リソースが自由にマイニングに参加できるようになり、暗号通貨の価値が損なわれる可能性があります。このため、「ASIC 耐性」アルゴリズムを実装したコインは、経験的に 51% 攻撃に対して非常に脆弱です。 51% 攻撃に成功した ASIC 耐性コインの有名な例としては、BTG、VTC、XVG などがあります。

これまでのところ、ASIC ハードウェアをサポートするコインが 51% の二重支払い攻撃に成功した例は 1 つもありません。

ケーススタディ: ビットコインゴールド (BTG) への 51% 攻撃

2018 年 5 月、Bitcoin Gold (BTG) は複数の 51% 攻撃を受け、数百万ドル相当のコインが二重に支払われる結果となりました。この攻撃を受けて、BTG開発者はBTGのPoWアルゴリズムをEquihash-BTGに変更すると発表しました。

「Equihash-BTGは既存の通常のEquihashハッシュレートプールと互換性がないため、別のプルーフオブワークプールになります。つまり、BTGがBTG用に「パーソナライズ」されたこの新しいPoWアルゴリズムのハッシュレートを支配することになり、<144,5>パラメータセットに移行する他のコイン（BTCZなど）との非互換性の層が追加されます。」

これは非常に興味深い発言です。 BTG 開発者はハッシュ パワーの優位性の重要性を認識していますが、ハッシュ パワーを生成するハードウェアに焦点を当てるのではなく、ハッシュ アルゴリズムを制御することが重要であるという誤った結論を導き出しています。ハッシュレートを生成するハードウェアが主にマイニングに使用されない限り、ハッシュレートについては BTG に「パーソナライズ」されることはありません。他の通貨用の共通ハードウェアを持つマイナーは、マイニングアルゴリズムを自由に変更できるため、新たな投資なしでハードウェアで BTG をマイニングできます。

主張1の要約:

PoW コインが 51% 攻撃のリスクを大幅に軽減できる唯一の方法は、関連するマイニング ハードウェアの主なアプリケーションになることです。 CPU や GPU などの広く利用可能な汎用ハードウェアでマイニングされたコインには、この主要なセキュリティ機能が欠けています。

主張2: ASICに適したアルゴリズムを使用すると、製造と所有権の多様性が向上する

ASIC 耐性アルゴリズムは存在しません。ASIC 耐性アルゴリズムのみです。

特定のコンピューティング問題の場合、その問題を解決するために特化されたハードウェアは、汎用ハードウェアよりも常に効率的です。アプリケーション レベルのロジックを回路に直接書き込むという利点に加えて、専用ハードウェアは、セキュリティ分離、クロック割り込み、コンテキスト切り替え、複数のアプリケーションをサポートするために必要なその他のタスクなど、汎用ハードウェアの他の要件を負担する必要がありません。したがって、どの PoW アルゴリズムも ASIC 耐性はなく、ASIC 耐性のみとなります。

経験的に、ASIC の開発を阻止することに成功した反 ASIC アルゴリズムは存在しません。代表的な例としては、scrypt (LTC)、equihash (ZEC、BTG)、ethhash (ETH)、cryptonite (XMR) などが挙げられます。

ASIC 耐性アルゴリズムは、効果的な ASIC マイナーの構築の難易度を実質的に高めます。この当然の結果として、チップメーカーは効果的な ASIC を製造する前に、より多くの資金と専門知識を投資する必要が生じます。

したがって、ASIC 耐性アルゴリズムは、ASIC 市場への参入障壁を高めるだけです。これにより、マイニング ハードウェア製造の集中化が進み、実際にはアンチ ASIC アルゴリズムの本来の意図に反することになります。

代わりに、私たちの目標は、安価で ASIC の製造が容易なアルゴリズムを選択することです。これにより、ASIC は事実上、専門知識や防御壁を必要としない商品となるでしょう。これにより、メーカー間の多様性が高まり、所有者/運営者間の多様性がより容易に促進され、最終的にはマイニング ネットワークの分散化が進む可能性が高くなります。

開発者が ASIC 耐性のあるアルゴリズムを選択すると、最終的にそのアルゴリズム用の ASIC ハードウェアを構築するチップ開発者に競争上の優位性がもたらされます。

ケーススタディ: Monero の定期的なアルゴリズム調整

Monero 開発チームは、アルゴリズムが ASIC 耐性ではなく、ASIC 耐性のみであるという事実を暗黙的に認めています。彼らは、ASIC の開発を永久に阻止するように設計された特効薬となる ASIC 証明アルゴリズムを開発しようとするのは効果的ではないことを認識しているようです。代わりに、彼らは、特殊なハードウェアをすぐに時代遅れにすることで、その作成を阻止することを目的として、Monero の PoW アルゴリズムを 6 か月ごとに微調整することを決定しました。

この戦略は、才能あるハードウェア設計者が新しいチップを迅速に開発する能力を過小評価しています。高度なスキルを持つチップ設計者であれば、Monero 開発者の戦略をターゲットにできる開発プロセスを習得できるのはほぼ確実です。これにより、厳重に警備されたモネロ開発者の小グループは、アルゴリズムの計画を隠すために、リスクの高い、極秘のいたちごっこを強いられることになり、このグループのどのメンバーにとっても、この信頼の輪を破ってチップ製造業者に情報を漏らす大きな金銭的インセンティブが生まれます。グループの意思決定の重要性とそれに対する極端な信頼は、許可のない世界通貨にとって良い特徴ではなく、マイナーの集中化リスクよりも深刻な集中化リスクを生み出すと言えます。

この戦略の限界はすでに明らかであり、予想通り、XMR ネットワーク アルゴリズムの 3 つのバージョンすべてで ASIC が成功裏に登場しました。

野心は、それが達成可能である限りにおいてのみ重要です。

ASIC 耐性を支持する議論のほとんどには、「ネットワークが少数の人によって制御されないようにする」というフレーズが付きます。

これは当然ながら素晴らしい目標であり、デジタル通貨がその約束を果たすことを保証するために不可欠です。

しかし現実には、善意で行われた行動が善よりも害をもたらす場合、世界中のすべての善意はまったく無意味になります。皮肉なことに、ASIC 耐性アルゴリズムを実装したコインは、最終的には大規模なマイナーによって集中管理されることになります。

主張2の要約:

ASIC 耐性アルゴリズムが達成する唯一のことは、効果的な ASIC を作成するために必要なコストと専門知識を増やすことです。これは、大きな価値を持つ PoW コインは最終的に ASIC によってマイニングされることを意味し、成功した ASIC メーカーは非常に強力な競争上の優位性を持つため、マイニングの高度な集中化につながります。

要約する

暗号通貨は完全に平等なシステムを提供することはできませんし、追加のリソースによってもたらされるすべての権力構造や利点を排除することもできません。暗号通貨は、確かに、現在の不透明で手動の、エラーが発生しやすい金融システムに比べて大幅に改善されています。世界を変えようとするときには、自分の原則を力強く守ることが極めて重要ですが、完璧なシステムという幻想が、実現可能な優れたシステムの敵にならないようにすることも同様に重要です。

デジタル資産が成熟するにつれ、業界関係者は、この業界が、自宅で古いラップトップを使っている愛好家によって維持されるのか、それとも、人類の歴史における他のほぼすべての重要な取り組みと同様に、膨大なリソースを投資する大規模で利己的なグループによって大幅に進歩するのか、自問する必要があります。規模が拡大するあらゆる専門産業では、特殊な機器が使用されています。暗号通貨のマイニングも例外ではないと考えるのは、単純な考えでしょう。