ビットコインマイニングの進化と未来: マイニングプールは問題か?

ビットコインの支持者であり教育者でもある Bitcoin Mechanic が、ビットコインのマイニングに存在するさまざまな問題と課題について詳しく解説します。特に、マイニング プールとマイナー間の動的な関係に焦点を当てています。彼は、マイナーの自律性と全体的な分散化の向上に焦点を当て、既存の問題に対する解決策を提案しました。その中で、StratumV2 プロトコルとマイニング エコシステムの将来の発展に関する議論は、ユニークな洞察に満ちています。さらに、記事では、ASIC 製造とマイニング プール インフラストラクチャの最新の開発により、マイニング分野における分散化の新たな可能性がもたらされると指摘しています。既存のマイニング モデルの批判的分析と将来の改善の可能性の見通しを通じて。

ビットコインマイナーはエコシステム全体に重要なサービスを提供します。ネットワークのセキュリティを確保する一環として、ネットワークから報酬を受け取ります。これは、サトシ・ナカモトが設計した堅牢かつエレガントな設計の 1 つであり、ビットコインの最も印象的な側面の 1 つです。

しかし、マイニングはハッシュ化だけではないということを見落としている人が増えているようです。

プロセスに参加する人は誰でもノードを実行してブロックチェーンの最新の状態を取得し、新しいブロックの構築を開始する必要があります。これには、前のブロックの有効性の検証、未確認のトランザクションの検出、そして一般的に最も収益性の高いトランザクションの選択が含まれます。生成トランザクションで自分自身に支払い、それらのトランザクションの複数の Merkle ツリーを構築し、最後にハッシュして実際にブロックを解決します。新しいトランザクションがネットワークにブロードキャストされるたびに、ブロック テンプレート内のトランザクションは常に変化します。他の誰かが新しいブロックを見つけた場合、マイナーは代わりにそのブロック上に構築し、ブロックチェーンにすでに存在するすべてのトランザクションをダンプして新しいテンプレートを埋める必要があります。

フォークのアクティベーション

ご覧のとおり、ハッシュを実行して実際にブロックを解決することは、プロセスの一部にすぎません。ビットコインマイニング ASIC はハッシュ操作のみを実行できます。現在の環境では、マイニングのその他のすべての側面は通常、マイニング プールに委任されています。これにより、多少の混乱が生じます。たとえば、ブロック テンプレート内のバージョン ビット フリップを介してソフト フォークをアクティブ化するという議論では、このプロセスは MASF、つまり「マイナーがアクティブ化するソフト フォーク」であると常に言及され、必ず誰かが立ち上がって、これはマイナーではなくマイニング プールの唯一の責任であると主張します。また、マイナーがアップグレードを希望しても、参加しているプールがアップグレードを希望しない場合は、単にプールを切り替えることができるため、マイナーが最終的な責任を負っていることも指摘するかもしれません。わかりやすくするために、この記事の残りの部分では、ハッシュのみに参加し、マイニングのその他のすべての側面をマイニング プールに任せる人だけを「ハッカー」と呼びます。

ソフトフォークに戻ると、99% 以上のブロックが同じ組織によって構築されている現在の環境では、これらを「プールによってアクティブ化されたソフトフォーク」と呼ぶ方が正確かもしれませんが、現時点では誰もそう呼んでいません。これは危険な幻想につながります。ハッシュレートの分散だけでマイニングが分散化されていると見なすことができます。この議論は、ハッシュパワーがすべて少数のマイニングプールに限定され、ビットコインブロックチェーンの内容には最終的に、これらの少数の組織が容認できないとみなすものや、その他の多くの問題が含まれなくなる場合には、信じ難くなります。

マイニングプールによって構築されたブロックのハッシュを実行するだけで、ビットコインマイナーは、その役割の重要な要素の大部分を放棄したことになります。これが可能であるだけでなく、最もスムーズな道であるという事実は、体系的な問題があることを示唆しています。

マイニングプールとブロックスペース市場

ハッシュ化だけを実行し、プールに他のすべてを任せることは、ソフトフォークのアクティブ化だけよりもはるかに大きな影響があります。たとえば、現在、マイナーは解決されたブロックがどのようなものになるかまったくわかりません。つまり、マイナーはブロックには期待するトランザクションのみが含まれているという盲目的な信頼の下で作業していることになります。しかし、このブロック、つまり序数ブームのきっかけとなった有名なブロックでは、その信頼が露骨に侵害されていることがわかります。このブロックで作業しているマイナーが実際に受け取ったビットコイン取引手数料は約 200 ドルに過ぎないのに対し、その両側のブロックの平均取引手数料はビットコインで約 5,000 ドルに達していることに注意してください。

ブロックスペースには価値があり、それがビットコインが長期的に機能する理由の 1 つです。しかし、少数のプレイヤーだけが構築したテンプレートをブロックチェーン上に配置できる世界では、これらの組織は、そのスペースを販売し、その見返りとして莫大な報酬を得るほぼ独占的な権利を持っています。彼らは責任を負っているのだろうか、そしておそらく鉱山労働者に対しても正直にそうしているのだろうか？もちろん、この場合、みんなを驚かせるのが目的でした。将来的には、アウトオブバンドブロックスペースの販売で受け取った支払いをハッシャーに転送するのでしょうか?

つまり、マイニング プールとそのハッシャーのインセンティブは、一般的に利益の最大化という目標と一致していますが、マイニング プールが通常のビットコイン取引以外の目的でブロック スペースを販売する可能性があり、マイニング プールが透明性を確保して収益の分配に同意しない限り、マイナーの収入はより制限されます。たとえそうであったとしても、補助金や取引手数料で得た資金を検証するのではなく、検証にはプールからの許可が必要です (FPPS プールを使用する場合にも注意が必要ですが、これについては後で詳しく説明します)。

ビットコインの集中型ブロック テンプレートの構築者としてのマイニング プールのさらなる影響は、より基本的な事実から生じています。より基本的なレベルでは、独自の「スーパー メモリ プール」を持つ 12 個の「スーパーノード」が存在します。

これにより、人々はマイニング プールを直接扱い、メモリ プールを完全に無視することになります。いずれにせよ、メモリプールは失敗する運命にあったと主張する人もいます。現在のテンプレート構築の集中化状態は、このプロセスを加速させるだけで、いかなる状況でも望ましいものではなく、真に分散化されたテンプレート構築が実現可能であると考えられる世界では、そのような仮定をするのは過度に悲観的かもしれません。次に、ブロックスペースを購入した人が、同じ時間枠内にそれをブロックチェーンに含めたい場合は、帯域外支払いをより大きなグループの人々に渡す必要があります。これは、より透明性が高く、現在の仕組みに似たものになる可能性があります。代わりに、「スーパーノード」はより小さな部分に分割され、同じ保証を提供できなくなることが予想されます。

マイニングの側面から離れて、支払いが現在どのように処理されているかに焦点を移してみましょう。

マイニングプールの支払いモデル

ほぼすべてのマイニングプールは、FPPS (Full Payment Per Share) または同様の方法でハッシャーに支払います。唯一の例外は、ViaBTC が FPPS に加えて PPLNS (最後の N 株の支払い) を提供していることです。 Antpool も PPLNS を提供していますが、ハッシャーはすべての取引手数料収入を放棄する必要があります。これが、私がこれから言おうとしているポイントを説明しています。基本的に、補助金ではなく取引手数料収入に重点が置かれている世界では、FPPS はうまく機能するモデルではありません。 Braiins マイニング プール (旧称 Slushpool) では、「スコア」と呼ばれるシステムが使用されていますが、これは実際には PPLNS と非常によく似ています。

なぜ FPPS がこれほど好まれるのでしょうか?ハッシャーの観点から見ると、ブロックチェーン上で何が起こっても報酬が支払われます。これはプールマイニングの目的と一致しており、収入はより安定しています。 FPPS では、マイニング プールへの支払いは予測収益に基づいて行われ、ブロックチェーンとは独立して決済されるため、より一貫した支払いが実現します。

これにより、キャッシュフローの中断による問題を最小限に抑えたい鉱山労働者にとって生活が非常に楽になりますが、もちろん欠点もあります。ここで強調したい重要な欠点です。

FPPS では、まずマイニング プールが新しく採掘されたすべてのビットコインの管理者になることが求められます。これらのビットコインは、マイニング後少なくとも 100 ブロックはマイナーに転送できないため、それまでは新しくマイニングされたビットコインは使用できません。実際、採掘されたビットコインは、マイナーがマイニングプールから引き出すときに最終的に受け取るビットコインとは何の関係もありません。エスクローのリスクは、この記事を読んでいるほとんどの人にとって明らかなはずなので、ここではその説明を省略し、FPPS の他の問題に移ります。

次の懸念点は、FPPS プールがハッシャーとネットワーク自体の間の重要な仲介者であるという、より一般的な問題から生じます。ハッシャーは、作業中のブロックが最終的にどのようになるかを、それが解決されるまで事前に知ることはできないことはすでに明らかになっています。 FPPS は、ブロックが見つかるかどうかさえ気にしなくなったことを意味します。それはマイニング プールの問題です。支払いの予測可能性の向上を無視すると（マイニングプールがハッシャーを騙すことを決定した場合には決して発生しません）、そうすることのトレードオフを認識する必要があります。

ビットコイン自体から直接支払いを受けるマイナー（PPLNS などの代替スキームやもちろんソロマイニングでは可能）は、取引手数料を含む報酬全額を受け取ることが期待できます。 FPPS マイニング プールは、ハッシャーが 1 株あたり実際に受け取る手数料を決定する際に手数料がいくらになるかを予測することは不可能であるため、事後にしかこれを計算できません。マイニング プールは、手数料が 0 より大きい値であると単純に想定して、マイニング時にその手数料をマイナーの収入に含めることはできません。手数料がこの値よりも低い場合、プールは自分のポケットマネーからマイナーに支払うことになるからです。マイナーは定期的に手数料を分配し、プールを実際に管理しているマイナーにその手数料を支払わなければなりません。

ハッシャーの観点からは、マイニング プールからの完全な透明性と協力がなければ検証はほぼ不可能であるため、マイニング プールへの完全な信頼が必要です。上で述べたように、マイニング収益の大半は補助金から得られ、取引手数料はほんの数サトシに過ぎなかったため、これは過去には大きな問題ではありませんでしたが、これはビットコインマイニングの成長の未来ではありませんし、そうなることもできません。将来、マイナーは主に取引手数料を通じて収入を得ることになりますが、マイニングプールを使用する場合、補助金よりも予測や監視が困難です。

ハッシャーがより大きな変動を受け入れる（そしてプールの運がハッシャーの運になる）PPLNS のような支払いスキームと比較すると、マイニング エコシステムは、受け取ったものを検証する能力よりも支払いの一貫性を優先する傾向が非常に強いことがわかります。さらに事態を複雑にしているのは、一部のハッシャーが実際にこのアプローチを好んでいることだ。彼らは政府機関に対して、ビットコインとはまったく別の「ハッシュサービス」として自分たちをアピールしたいと考えており、中にはそれを誇りに思っている者もいる。これは、FPPS が理想的なマイナー/プールのダイナミクスからかけ離れているため、「ビットコイン マイニング」であっても、ハッシャーが正確に何をしているのかを再度説明するのが難しいためです。

実際には、FPPS プールは、ブロックを解くためにハッシャーに報酬を支払う大規模な独立したマイナーです。その後、ハッシャーにいくら支払うかを決定する内部の不透明なプロセスが実行されます。この点を本当に理解してもらうために、ハッシャーは（想像するのがそれほど難しくないシナリオでは）ビットコイン以外のもので手数料を支払うことさえできる。

なぜだめですか？ブロックを見つけることに興味がなく、構築される前にそれがどのように見えるかは言うまでもないのであれば、ソロマイナーに法定通貨で支払ってもらい、最も便利な通貨で ASIC をマイナーに向ければよいのではないでしょうか。ビットコインは常に最も摩擦のない選択肢だったわけではありませんが、たとえそうだったとしても、好きなだけ多くのエンティティが「ハッシュ化」を実行できる道を進み続けることは想像に難くありません。ただし、すべては「マイニング プール」の小さなグループに代わって行われ、実際にブロックチェーンに何かを記録するにはネットワーク全体がその許可を必要とします。

そもそもハッシュ化を行っているのは誰ですか?

これをもっと広い文脈で見てみましょう。すでに述べたように、大手プレーヤーの中にはビットコインからできるだけ遠ざかりたいと考えている者もおり、そのためビットコイン関連の活動をできるだけ多く自社のマイニングプールに委託したいと考えている者もいます。これらのマイニング プールは規制に対してオープンであり、大量のハッシュレートは規制に完全に満足しています。

これにより、ネットワーク自体の観点から経済的な非合理性が再び導入され、何らかの恣意的な基準を満たすブロックをマイニングする行為に現れます。過去にこのようなことがあったとき、コミュニティからの強い反発と、そうする必要もないのに管轄区域の絶えず変化する規制体制に積極的に従おうとすることの不合理さのため、長くは続かなかった。しかし、これが選択されたオプションであるという事実は、集中型のブロック テンプレートを構築するリスクを明らかにします。ある管轄区域のマイナーは、別の管轄区域からのトランザクションの処理を禁止または拒否しようとするでしょうか?鉱山労働者は単に悪の政府や影響力のある者の延長なのでしょうか?違法に利益を得るために、あるいは単に規制圧力に従うために、取引手数料を差し控えているマイニングプールもあるという具体的な例があります。ネットワークの観点から見ると、これも経済的に非合理的であるように見えます。

最も極端な最近の例は、最終的に F2Pool によって表面上は間違いとして発見された取引で支払われた 19 BTC の取引手数料でした。 FPPS マイニングプールとして、彼らはこれらの 19 BTC マイニング手数料の管理者となり、ミスを犯した人々に手数料を返還することを選択しました。これは、マイナーとビットコイン ネットワークの間にあまりにも大きな仲介者を配置することのコストを完璧に示しています。 PPLNS マイニング プールでは、このようなことが起こる可能性は低くなります。 PPLNS プールが必ずしもトラストレスまたは非カストディアルであるからではなく、手数料収入はブロックが入る瞬間に監視および検証できるためです。これは、マイニング プールが獲得したマイニング資金の取り分をすでにマイナーのアカウントに内部的に入金している可能性があるため、より大きな反発を引き起こし、マイニング プールにとってはより困難になる可能性があります。ただし、原則的には、マイニング プールがコインベース/生成トランザクションでマイナーに支払う場合に何が起こるかを比較するまで、違いはありません。その場合、お金はすでにマイナーの手に渡っており、マイニングプールは手数料収入を差し押さえることはできません。したがって、この例では、マイニング プールは寛大または公平であると見せかけたために、マイナーが手数料収入として 50 万ドルを失うことになりましたが、これは決して決定を下すべきではない状況でした。

次の質問: 51%攻撃とその他の攻撃

これは簡単に説明できます。今では誰もが 51% 攻撃が何であるかを知っています。しかし、ネットワークがそれを回避するまではあまり理解されていないのは、この種の攻撃が単に破壊的であるだけでなく、確実に一貫して成功するために 51% という要件が必要であるということです。

実際には、ネットワークの 20% 以上を占有するエンティティは、さまざまな攻撃ベクトルを通じて問題を引き起こす可能性があります。その一部は実際に実行されていますが、ほとんど議論されることはなく、後ほど詳しく説明します。しかしその前に、ネットワークには合計ハッシュレートが確実に 51% を超えるエンティティが 2 つしかないことがわかります。さらに悪いことに、最大規模のマイニングプールの 1 つは、親会社と戦略的提携を結んでいた別の大規模マイニングプールを通じて、さらに 10% のブロックを発見したという事実を慎重に隠蔽しませんでした。この茶番劇がまだ続いているという事実は説得力がない。

これに対する一般的な反応は 2 つあります。まず、マイナーたちが団結して51%攻撃を実行すれば、投票プールを簡単に変更できると指摘されました。第二に、ビットコインを改ざんすると価格が下落するからという単純な理由から、マイニングプールがこれを試みるのは狂気の沙汰であり、エコシステムに投資している誰もそんなことが起きることを望んでいない。 2 番目の議論は人類の歴史を無視しており、さらに、人々が破壊的な行動を強制されることは決してなく、それによって単に破壊のため、あるいは他の邪悪な目的のために破壊を引き起こすことはないと仮定しています。また、市場が必ずしもビットコインの問題の良い指標となるわけではないことも考慮されていません。2017 年のハードフォーク戦争を見てください。

しかし、プールが大きくなりすぎた場合、マイナーは常に他のプールに切り替えると仮定すると、最初の議論の方がより説得力があります。実際、マイニング プールがこれを実行しようとすると、現実が介入し、ブロック テンプレートの 99% を構築しているにもかかわらず、マイニング プールは実際にはマイナーではないことに気付くでしょう。有名なケーススタディとしては、ハッシュレートが 40% を超えたときに致命的な下降スパイラルに陥った Ghash.io があります。

したがって、これは実際には問題ではなく、マイナーが他のプールに切り替えても信頼できることが証明されました。実際には、大規模な採掘事業が官僚主義に縛られている場合、この仮定は信頼性が低くなりますが、少なくとも、そのような攻撃が発生する可能性は低いとかなり確信していると仮定しましょう。

残念ながら、マイニングプールのハッシュパワーは、恐ろしい閾値を超えると他の場所に移行するという認識から、マイニングプールは自己規制するようになりました。しかし、このアプローチは役に立ちません。なぜなら、実際にハッシュレートをしきい値以下に維持する必要はなく、そうしているという印象を与えるだけでよいからです。これは本質的に、獲得できるハッシュ パワーをすべて受け入れ、それを他のマイニング プールに転送して、自分たちが引き起こす混乱を世界に知らせないようにすることを意味します。

このように、ネットワーク上の状況を完全に把握することはできません。ブロックの 30% は最大のマイニング プールによって発見され、すべての人に受け入れられますが、ネットワーク全体のコンピューティング能力の残りの 10% は依然としてそのマイニング プールを指していますが、1 つ以上のより小さなマイニング プールに秘密裏に転送されます。その 10% を担当するマイナーは、このように使用されていることに気付かない可能性があり、stratumV2 の使用を検出するのがはるかに困難です。これについては後で詳しく説明します。

このリダイレクトされたハッシュレートがブロックマイニング攻撃を介して小規模なマイニングプールに損害を与えるために使用される可能性があることを考慮すると、すでに最適ではないこの状況はさらに悪化します。

具体的には、攻撃者は主に被害者のマイニングプールの通常のユーザーとしてマイニングプロセスに参加します。その結果、予想どおり、マイニング プールによって見つかったブロックから報酬の一部を受け取ります。報酬は最終的に攻撃者に行き、攻撃者は資金を失うことなく実際のマイナーに支払うことができます。これまでのところ、マイニングプールのハッシュレートが実際よりも小さく見えるという誤った印象を与えたという点だけが被害に遭っていますが、小規模なプールは影響を受けていません。

ここで、攻撃者がブロックを発見したときに被害者のマイニングプールにそれを伝えないことにした場合、被害が発生する可能性があります。これにより、被害を受けたマイニングプールは不運に見舞われることになります。彼らは単に、本来見つけるべきブロック数よりも少ないブロックを見つけ、実際に正直に採掘している、つまり必然的にお金を失っている参加者に報酬を支払っているように見えますが、他の方法でその損失を補わないと仮定します。

FPPS マイニング プールがこのように攻撃された場合、収益を浪費し、その差額を補うためにマイナーに自腹で支払わなければなりません。もしそれが PPLNS だったら、鉱夫たちはなぜ自分たちが得るべきものを得られないのかと疑問に思うだろう。いずれにせよ、ブロックマイニング攻撃は反競争的であり、被害を受けたマイニングプールに悪い評判を与えることでそのプールを破壊する可能性があります。

攻撃側のマイニング プールの観点から、被害者プールのハッシュレートの 5% を占めていると仮定します。つまり、彼らは予想収益の 95% を依然として受け取っているのに対し、マイニング プールは予想よりも 5% 運が悪いようです。これはマイニング プールを簡単に破壊するのに十分ですが、より大きなプールでは、リダイレクトされたハッシュレートの 5% の損失はそれほど重要ではありません。それがより大きなプールの合計ハッシュレートの 1% に過ぎない場合、攻撃者は期待報酬の 1% のうち 5%、つまり 0.05% しか失っていないことになります。これは、非倫理的な行動をとる用意のある、悪意のある大規模なマイニングプールにとって明らかな利点です。

マイニングプールが小さいほど、このタイプの攻撃に対して脆弱になります。マイニング プールが大きくなるほど、競合する小規模なプールをブロックする可能性が高くなります。このリスクは、大規模なマイニングプールの合計ハッシュレートがコミュニティにパニックを引き起こし始めるレベルに近づくにつれて増大し、実際に攻撃に使用しない場合や、攻撃が最終的に問題がばらつきに起因するほど頻繁でない場合であっても、少なくともハッシュレートを小規模なプールに隠す動機がさらに高まります。大規模なマイニングプールは、ネットワークがより一貫した支払いを提供する結果、変動性が減少し、より狭いマージン内で運営できるようになり、マイナーに請求する手数料を低く抑えられるようになりました。攻撃を受けていないマイナー/プールの観点から見ると、この攻撃は、ビットコイン ネットワークがブロックの総数を減らすように調整されるため、難易度が低くなることを意味します。

ブロック保持は単なる理論上のものですか?絶対にない。 2015 年の初めにも、いくつかのマイニング プールがこの方法で攻撃を受けました。この攻撃を防ぐのは非常に困難です。なぜなら、マイニング プールはすべてのマイナーを監視し、マイナーが悪意を持って行動していると合理的に推測できる可能性が統計的に低いほど運が良ければ、マイナーをプールから追い出すか、支払いを拒否するかを慎重に決定する必要があるからです。こうしたタイプの攻撃は、マイニングプールが「マイナーを知る」ことや支払いを監視することを望む動機にもなり、当然ながら許可なくマイニングしたい人にとっては困難になります。

いずれにせよ、これらすべての全体的な影響として、人々は別の理由でより大きなプールでマイニングすることを好むようになります。

大手マイナーが、受け取る支払いが期待に応えていないため、小規模なプールを放棄すると公に述べているのを耳にしました。

これは非常に望ましくないことです。なぜなら、大規模なプールとそれを使用する大規模なマイナーは規制上の負担の影響を受けやすく、ブロック テンプレートの集中化とすべてのブロック報酬の一時的なエスクローを超えて、ビットコインに損害を与える行為に従事する可能性が高くなるからです。

マイニングプールは事実上エージェントとなり、マイナーに代わって官僚的なナンセンスを押し付けます。現在、2 大マイニングプールでは、ユーザーが自分の身元を明らかにする手順など、一連の面倒な手順を踏む必要がありますが、これはソロマイニング以外でビットコインをマイニングする人が必ず実行すべきことではなく、実行する必要もありません。

ブロック保留に関する最後の点について、小規模なマイニングプールとそれらでマイニングしたい人々の生活が困難になるという脅威は別として、それを純粋に理論的なものだとして却下したいという誘惑に駆られるかもしれない人々に、たとえそれが過去に明らかに起こったとしても、マイニングプールが自然に一貫した、明らかに許容できるサイズを維持すると思いますか？これは、オンラインになる新しいハッシュレートが常にある程度均等に分散されることを意味します。マイニング プールが突然現れ、急速に成長し、人々が動揺する前に必要なしきい値付近で停止する可能性があると考えなければなりません。マイニングプールが、人々にマイニングをやめるように求めているのでしょうか、それとも単にアカウント作成を制限し、既存のアカウント内で許可されたハッシュレートを超えたマイナーを追い出しているのでしょうか?もちろん違います。

より可能性の高い 2 つのシナリオは、マイナーが集団的に自己規制するというものです。しかし、この記事で紹介した理由がその理由を完全に説明していないとしても、現在では小規模なプールでマイニングを行うとマイナーが稼ぐビットコインが少なくなることはよく知られているため、これはありそうにありません。言うまでもなく、あるプールから別のプールへの大量移行の例があるたびに、それは非常に注目を集めます。あるいは、プールが指しているハッシュレートについて人々を単純に誤解させているだけかもしれません。

これに加えて、小規模なマイニング プールには別の問題があります。小規模なマイニング プールでは何日も連続してブロックが見つからない可能性がありますが、大規模なプールでは数時間以上はブロックが見つかりません。それは解像度の問題であり、ハッシュレートが高ければ高いほど、短期的には期待に近づきます。残念ながら、これにより、不況時にマイニング プールが損失を回復する見込みのない下限値に達し、その時点で競争が不可能になります。

困難の期間の間に 2 週間の期間があるということは、その 2 週間の間に十分なブロックが見つかる必要があることを意味します。そうすることで、不運があってもその後の幸運によって相殺される可能性が生まれます。そうでない場合、たとえば、マイニング プールの予測ブロック レートが 13 日ごとに 1 ブロックで、難易度の上方調整によって予測ブロック レートが 15 日ごとに 1 ブロックに下がる前にブロックが見つからない場合、以前の時間ウィンドウは永久に閉じられます。 PPLNS マイニング プールの場合、マイナーが受け取る収入は、それ以外の場合よりも少なくなります。 FPPS マイニング プールの場合、プールは多額の現金を浪費したり、破産したりするでしょう。

つまり、少なくとも現在のマイニング プールの運用方法では、存在できるマイニング プールの数は限られているということです。簡単に言えば、数百のブロックが存在することはあり得ません。なぜなら、状況が悪いとブロックの多くが機能しなくなる可能性があり、ネットワーク ハッシュレートの 1% 未満しか持たないため、1 日に 1 つのブロックを確実に見つけることさえできず、数週間にわたってブロックがない期間が発生する可能性があるからです。これはビットコイン自体が私たちに課している制限です。

マイナーとマイニングプールはどのように通信するのでしょうか?

マイナーとマイニング プール間の通信プロトコルは Stratum です (徐々に StratumV2 に置き換えられています)。 StratumV1 は古く、重大な欠陥があります。まず、すべての通信は平文で送信されます。つまり、ISP は、あなたがマイニングしていることを知っているだけでなく、どれだけの量をマイニングしているかも知っていることになります。ネットワーク トラフィックを盗聴できる人は誰でも中間者攻撃を実行し、あなたのコンピューターと計算能力を他人のマイニングに利用することができます。過去には、未知の攻撃者がこれを悪用し、意図したマイニングプールからハッシュレートを盗み出すという行為が行われました。

いくつかの非効率性に加えて、StratumV1 は、マイナーが独自のブロック テンプレートを構築し、プール内でマイニングを行うための実用的な方法も提供していません。これらの問題はすべて、非常に魅力的な StratumV2 (当初は「GBT」と呼ばれ、その後「Better Hash」と呼ばれました) で対処されていますが、これについては後で説明します。

ハードウェア/ファームウェア

マイニング プール/マイナーの動向について議論する前に、少し脱線します。意味のある規模で ASIC を製造している企業は Bitmain と MicroBT の 2 社しかないことに言及しなければ、この記事は不完全になってしまうからです。他にも企業がありますが、実質的にすべてのハッシュ処理はこれら 2 社製のマシンで行われます。

これは明らかに悪いことであり、根本的な原因はチップ製造が非常に難しく、そのため集中化されすぎていることにあります。

解決策について議論するのはこの記事の範囲を超えていますが、家庭でのマイニングをより実用的にするために取り組んでいる人たちがいます (北米では、主な問題は 220 ～ 240 ボルトの必要性と耳をつんざくようなノイズへの対処です)。 「庶民マイニング」プロジェクトに取り組んでいる人々は、十分な数の一般のビットコインユーザーがこれを行うことができれば、ネットワーク全体の計算能力のかなりの部分を占めるようになる可能性があると主張しており、これは規制介入の影響を受けやすいほとんどの大規模マイニング事業にとって好ましいことだ。

このタスクの難しさは、ファームウェアがクローズドソースであることです。 ASIC を「脱獄」できるカスタム ファームウェアであっても、ユーザーが開発コストを支払うことを保証するためにクローズド ソースになる傾向があり、つまり、使用する市販のファームウェアのコストは、制作チームに代わって採掘されます。

ASIC、特に Bitmain の工場出荷時のファームウェアは、同社が市場優位性にどれほど自信を持っているかを示す良い指標です。クローズドソースであることに加えて、明らかに悪意のあるものです。 Antminer を起動すると、強制的にマイニングを行うことになりますが、マイナーは接続をブロックするか、マーケット ファームウェアをインストールして開発費を支払うことで、少なくともこれを防ぐことができます。ただし、これを防ぐことができなければ、マイナーはマイニングを拒否します。 Bitmain は、自社のマイナーのファームウェアに悪意のあるバックドアを追加したことが何度も発覚しており (Antbleed を参照)、ファームウェア開発者を市場から締め出すために積極的に取り組んでいます。

標準ファームウェアがこれを実行するという事実は衝撃的であり、ASIC 製造分野における競争の緊急の必要性を明らかに浮き彫りにしています。

ネットワークのルールがクローズドソースのビットコインノードによって強制された場合、誰もが安心するでしょうか?さらに、これらのノードによってユーザーがソフトウェア開発者にビットコインを失うことになるということを私たち全員が知っていたら、誰がそれを受け入れるでしょうか?マイニングに関しては、参加者の主権についてはほとんど懸念がありません。もちろん、ノード ソフトウェアと ASIC ファームウェアは同等の重要性を持っているわけではなく、当然のことながら前者にもっと注意を払っていますが、後者も重要ではなく、明らかに過度に無視されています。

それでは、マイナーの可能性の範囲を広げ、既存のモデルを改善することに特に焦点を当てたいくつかの解決策について議論に移りましょう。

P2プール

これについては、基本的にプールマイニングのあらゆる側面を分散化するということ以外、あまり言うことはありません。これは小規模では多くの望ましいことを実現しますが、すべてのユーザーが他のすべてのユーザーのシェアをダウンロード、検証、追跡し、テンプレートですべてを正しく計算したことを互いに証明する必要があります。いかなる規模の競争環境においてもこれを達成することは本質的に不可能な作業です。プールマイニングの基本的な性質上、必要なリソースはビットコインのフルノードを実行するために必要なリソースよりもはるかに多く、マイナーの仕事ははるかに複雑になります。

これらの理由から、ほとんどの人はこれを無視しており、当然ながら他の代替マイニング方法を使用する気にはなれない、より技術的なユーザーや理想主義者だけが使用しています。

ストラタムMV2

これは間違いなく最も簡単に解決できる問題であり、この記事で言及されている多くの問題に対する実用的な解決策を提供します。

まず、マイニング プールとマイナー間の暗号化された通信を許可することで、ISP や Web トラフィックにアクセスできるその他のエンティティは、マイニングが行われているかどうか、またどの程度行われているかを簡単に把握できなくなります。したがって、自分自身を「MITM」して攻撃者の名前でハッシュを実行することは不可能になるか、非常に困難になります。

第二に、そしておそらく最も重要なのは、マイナーが独自のブロック テンプレートを作成できるようになることです。そのため、マイニング プールは依然として報酬分配の信頼できるコーディネーターであり、ブロック報酬の管理者である可能性は高いものの、これはマイニング プールからマイナーへの権力の移行を意味し、間違いなく良いことです。

StratumV2 が標準となっている世界では、マイナーは独自のテンプレートを構築することに熱心であり、理想的には、マイニング プールがマイナーに独自のテンプレートを構築するインセンティブを提供し、より強力なビットコインにつながります。

コミュニティは、マイニング エコシステムを StratumV2 にアップグレードするという取り組みでほぼ一致していますが、歴史的にマイナーは、追加の労力 (p2pool に比べると最小限ではありますが) とインセンティブの欠如のため、これらのソリューションを一般的に避けてきました。

StratumV2 の有無にかかわらず、改善の余地は大いにあります。必要なのは、マイナーがマイニング中に自分のコインを直接ホストできるようにするマイニング プールです。これには、鉱夫の報酬がすべてのブロックに含まれるコインベース/生成トランザクションで直接支払われるブロックテンプレートを構築するためのマイニングプール（またはその鉱夫）が必要です。 FPPSシステムの下では、これは実際には非現実的です。つまり、一部の鉱夫からの抵抗はありませんが、補助金と手数料収益の簡単に検証可能な分布で、ビットコイン自体が特定のしきい値を超えて直接支払われるため、切り替える鉱山労働者はより大きな透明性を享受します。これは、マイニングプールと組み合わせて使用​​して、少なくとも鉱山労働者にStratumv2の前でもブロックを解く前に構築されたブロックテンプレートを知らせることができます。また、Stratumv2の後、すべての鉱業が報酬分布を正確に反映したテンプレートを構築していることを確認します。

マイニングプールは、鉱山労働者が、より低い料金を請求するなど、インセンティブを提供することにより、独自のブロックテンプレートを作成することを嫌がります。鉱山労働者が再び実用的になったら、この負担を引き受けたくない場合、この追加のインセンティブが必要になる可能性が高いようです。

上記の提案は状況を大幅に改善します。

ASICの製造および採掘プールインフラストラクチャに関して、多くの新しいイニシアチブと発表が出現しています。これは、マイニングがより大きな分散化に向かって移動することを目指している人にとって歓迎すべき開発となるはずです。