マイニング難易度調整アルゴリズム、ビットコインの進化について語る

ビットコインは人間が開発したソフトウェアシステムであり、神が作った魔法の工芸品ではありません。つまり、ビットコインは完璧ではなく、開発者はビットコインを継続的に改良していく必要があります。

実際、ビットコインのバージョン 0.1 を見たプログラマーなら誰でも同じ結論に達するでしょう。つまり、これはコードと実装の両面で非常に大まかなバージョンだということです。その後 10 年経って、多数の開発者がビットコインを改良し続け、ビットコインに現在のエコシステムと規模がもたらされました。

以下では、マイニング難易度調整アルゴリズムを例に挙げて、ビットコインの進化について説明します。

1. 「マイニング難易度調整アルゴリズム」とは何ですか？

ビットコインの平均ブロック時間は10分であり、この10分は「マイニング難易度調整アルゴリズム」によって調整されます。

ビットコインのブロックチェーンシステムは、現在何人のマイナー（計算能力）がマイニングしているかを把握しておらず、ブロックがマイニングされる速度から、何人のマイナーがマイニングしているかを推測することしかできません。ブロックが予想よりも速く生成される場合（一定期間の平均ブロック生成時間が 10 分未満）、計算能力が不足していることを意味し、マイナーのブロック生成速度を下げるにはマイニングの難易度を上げる必要があります。

2. ビットコインの「マイニング難易度調整アルゴリズム」の欠点

ビットコインの発展に伴い、ビットコインのコードをフォークした競合コインも多数登場しました。コインによってマイニング収益は異なります。マイナーは特定のコインを採掘するのではなく、すべてのコインの中で最も収益率の高いものを選択し、常に採掘（マイニング）を切り替えます。利益を得るために鉱山間を飛び回って採掘することに特化したマイニングプール、つまりマシンガンプールさえあります。ライトコインマイニングプールは当時開発された有名なマシンガンプールでした。

これらのコインは当初、ビットコインの「マイニング難易度調整アルゴリズム」を直接継承していました。すると、問題が発生します。サトシ・ナカモトが「マイニング難易度調整アルゴリズム」を書いたとき、同じアルゴリズム内に複数のコインが共存し、マイナーが異なるコイン間を行き来する状況を考慮していませんでした。ビットコインの難易度調整サイクルは2016ブロック（約14日）に1回ですが、これは長すぎます。

問題を説明するために図を使いましょう:

「最も収益性の高いコインをマイニングする」という原則に従い、マイナーは難易度の低いサイクルでマイニングに注ぎ込み、難易度の高いサイクルでマイニングから撤退し続け、「コンピューティングパワーフラッシュ」を形成します。これにより、難易度調整アルゴリズムが計算能力を誤って判断し、さらにマイニング難易度を超低/超高の位置に調整し、一定の高難易度サイクルで損失が大きくなりすぎて、最も動きの鈍いマイナーでさえも撤退してマイニングを停止し、コインが消滅します。

3. 「ブロックごとの難易度調整アルゴリズム」の改善

この問題を解決するために、競合コインはビットコインの元々の14日間の難易度調整アルゴリズムを改良し、難易度調整サイクルを14日からブロックごとの調整に変更しました。長期間ブロックが生成されない場合、マイニングの難易度は自動的に低下し、長期間誰もマイニングを行わない状況が発生しないようにします。

マシンガンプールは、氷河期の自然環境のように、 「ブロックごとの難易度調整」にアップグレードしていない競合コインをすべて一掃し（放置されて誰もメンテナンスしていなかったか、技術レベルが十分に高くなかったかのどちらか）、競合コインの排除とアップグレードを完了しました。

私はこう言うのが好きです:

生存は究極の議論である

アップグレードしなかった競合コインは消滅したので、それは間違っていたため、「ブロックごとの難易度調整」は正しかったのです。

4. 難易度調整アルゴリズムの観点から見たビットコインの欠点と改善点の考察

ビットコインの14日間の難易度調整アルゴリズムの欠陥と改善を通じて、この記事の冒頭で述べた次の文章が誰もが理解できると思います。

ビットコインは人間が開発したソフトウェアシステムであり、神が作った人工物ではありません。これは、ビットコインが完璧ではないことを意味し、開発者はビットコインを継続的に改善する必要があります。

改良されていない競合コインがすべて消滅した後、ビットコインはブロックごとに調整されるように実際に改良されるはずであり、これによりビットコインはより堅牢になるだろう。 Bitcoin は sha256 の計算能力の大部分を占めているため、変更しなくても問題ないと思われますが、隠れた危険がないということではありません。たとえば、

1. BCHフォーク後の「ハッシュレートショック」
BCHがフォークしたばかりの頃、BCHのブロックごとの難易度調整アルゴリズムEDAに欠陥があり、sha256アルゴリズム史上初の大規模なマイニングホッピングが発生しました。つまり、BTCとBCHの間で計算能力が大規模に転送されたのです。高い収益のために BCH のマイニングに大量の計算能力が使用されるたびに、BTC の計算能力は大幅に削減されます。

計算能力が 30% 低下すると、ブロック速度も 30% 低下します。 BTC は Core によって 1M のブロックサイズにロックされているため、ブロック容量が「10 分間で 1M」から「10 分間で 0.7M 」に変化することになり、BTC の混雑が大幅に悪化します。 BCH がより安定した DDA 難易度調整アルゴリズムに切り替えて初めて、BTC が被った「コンピューティングパワーの集中攻撃」は終結しました。

2. BCHの復活における「ハッシュパワーの死のスパイラル」

BCH の価格が短期間で急上昇したり、BTC の価格に近づいたりすると、 BTC の計算能力が大量に BCH に移行し、BCH は「計算能力のデススパイラル」に陥ります。計算能力が低下 → ブロック生成が遅くなる → 混雑が増加 → 市場がさらにパニックになる → 価格がさらに下落 → 計算能力がさらに低下し、BCH の回復が加速します。

BCH は、BTC の 14 日間の難易度調整の欠陥を利用して、短期間で復活する可能性があります。 BTC で高難易度ブロックをマイニングしてお金を失うことを望む人は誰もいませんし、短期間で突然消滅するでしょう。多くの人は取引所にコインを送金することすらできず、逃げる暇もなくコインとともに埋もれてしまいます。

3. 弱気相場で鉱山労働者がマシンのオン・オフを繰り返す「マシンガンプール効果」

最近のBTCの急落により、史上初めて「電力不足により主要マイニングマシンが停止」する事態となった。現在、最も計算能力の高いマイニングマシンのほとんどは S9 と A8 です。コインの価格が26,000に下落した時点で、S9とA8の電気代0.4セントが突破されました。 S9とA8が大量にシャットダウンされ、BTCマイニングの難易度が大幅に低下しました。

次のサイクルでは、マイニング難易度の大幅な低下とマイニング収益の増加により、一時的にシャットダウンされたマイニングマシンは再びオンになり、次のサイクルで再びシャットダウンされます。このような大量のマイニングマシンがオンとオフを繰り返すことで、機関銃射撃のような効果が生じ、BTCの難易度はますます激しく変動し、ブロック生成はますます不安定になります。

5. 外部環境は必ず変化し、それが内部の進化につながる

ビットコインの14日間の難易度調整アルゴリズムの問題は、より深い疑問を生みます。

CSWの「安定性理論」は「ビットコインバージョン0.1をロックする」とも言われていますよね？

難易度調整アルゴリズムが良い例です。当初、BTCの14日間の難易度調整は欠陥ではなかったが、外部環境の変化（同じアルゴリズムを持つ競合コインの台頭、急落によるシャットダウンの波）により、欠陥となった。

外部環境は常に変化しています。環境が変化する中で、内部状況を変えず、ルールを変えずに世界の通貨を簡単に勝ち取れると期待するのは夢物語に過ぎません。

変化する市場環境の中で、企業は設立時に戦略目標、戦術、発展の道筋、ルールや規制をすべて決定し、簡単に世界一になれるのでしょうか?これは可能ですか？

新しい技術が次々と登場し、急速に発展しているデジタル通貨市場においては、市場の変化に積極的に適応し、市場の変化に応じて自らを改善する通貨だけが、最高の効率と最速の発展を達成し、 「変化しようとしない」受動的な通貨を打ち負かして世界通貨となることができるのです。

鄧小平は、改革開放の3つの経験、「猫理論」、「接触理論」、「議論なし」を挙げて、この点を非常にうまくまとめています。

猫理論：猫が黒か白かに関係なく、ネズミを捕まえることができる猫は良い猫です。
感覚理論：石を感じながら川を渡る。
議論しない：議論しないというのは私の発明の一つです。議論しないことは、物事を行うための時間を稼ぐことです。一度議論を始めると、物事は複雑になります。議論するだけで時間が無駄になり、何も達成されません。議論しないで、大胆に挑戦し、大胆に突破してください。

10億人の人口を抱える大国が、あえてリスクを冒そうとしているのなら、通貨も同じようにすべきではないでしょうか。 :)