Byzcoin: トランザクションスループットを PayPal の標準にまで達させる Bitcoin ネットワークスケーリングプロトコル

ETH チューリッヒの分散型システム研究所が研究論文を発表しました。この論文では、新しいプロトコルであるByzcoinを提案しています。このプロトコルは、下位互換性を保ちながらビットコイン システムに統合され、ネットワーク全体で 1 MB のブロック容量で 1 秒あたり 100 件を超えるトランザクションを処理できるようになります。ブロック容量が 4MB に増加すると、対応するトランザクション処理量は Paypal の標準に達します。

暗号学者のフィリップ・ヨバノビッチ氏は、この研究室の博士研究員です。彼は、Byzcoin プロトコルのコンセンサス メカニズムは非常にスケーラブルであると述べました。

Byzcoin はツリー構造の通信方式を使用しており、対数的な通信オーバーヘッドが発生する可能性があります。さらに、トランザクションを含むブロックは PoW によって検証される必要はありません。これらのブロックは対応するリーダーによって管理され、署名のためにコンセンサス グループに送信されます。

Byzcoin は关键区块（keyblocks）と微区块（microblocks）で構成されています。キーブロックを発見したマイナーはリーダーと呼ばれ、トランザクションを含むマイクロブロックを生成する責任を負います。これらのマイクロブロックは、トランザクションの信頼性を検証し、プロトコルのルールに準拠しているかどうかを確認するために、共同署名のためにコンセンサス グループに送信されます。コンセンサス グループのメンバーはすべて、最近重要なブロックを発見したマイナーです。ブロックは、過半数のマイナーによって署名された場合にのみ検証できるため、二重支払いの試みを効果的に防止できます。

Byzcoin の全体的なアーキテクチャは Bitcoin-NG と非常に似ています。しかし、Bitcoin-NGのリーダーたちは権力を握ると、悪い振る舞いをする可能性が高い。ジョバノビッチ氏は、このような事態を防ぐために、Byzcoinプロトコルでは、リーダーが不正行為を行っていることが判明すると、マイナーが投票することができ、投票が67%しきい値を超えた場合、リーダーの資格は失格となり、リーダーとしての経済的報酬は完全に取り消されると述べた。

Byzcoin は他のプロトコルに基づいてキー ブロックとマイクロ ブロックを分割し、トランザクションを確認してリーダーの行動を指示する絶対多数検証方法を作成します。このモデルは、即時かつ取り消し不可能なトランザクションを実現し、多くの利点をもたらします。このモデルは、利己的なマイニングなどの多くの問題も解決できます。

最近、プリンストン大学の研究者アルビンド・ナラヤナン氏は記事の中で、ブロック報酬が廃止されるとマイナーの唯一の収入源は取引手数料となり、潜在的な攻撃リスクをもたらす可能性があると指摘した。 「マイナーの収入がブロック報酬から取引手数料に移行すると、経済的インセンティブが損なわれる」とナラヤナン氏は記事に記した。 Byzcoin はこの問題を解決できます。

ブライアン・フォードはイェール大学の元研究者であり、現在は分散型システム研究所の所長です。同氏は、上記の問題の主な原因はビットコインのマイニング報酬の分配にあると述べた。ビットコインネットワークでは、マイナーは報酬を即座に受け取ります。 Byzcoin プロトコルは、マイニング報酬が毎日または毎月分配される遅延報酬の概念を提案しており、これにより、Narayana の記事で言及されている一連の攻撃を防ぐことができます。

Byzcoinはビットコイン改善プロトコルに含まれています

この論文は先月ミラノで行われた会議で発表された。ジョバノビッチ氏によると、「反応は非常に好意的」だが、「ビットコインプロトコルとの統合など、実際の展開にはまだ多くの技術的問題が残っている」という。

ジョバノビッチ氏は、より詳細な議論を始めるために、Byzcoinのビットコイン改善提案（BIP）を提出する予定だと述べた。しかし、Byzcoin プロトコルに基づく暗号通貨が発行されるかどうかについては言及しなかったが、Byzcoin プロトコルはあらゆる種類のパブリック チェーンで使用できる。

Byzcoin プロトコルは、スケーラビリティの問題を解決することを目的とした最新の開発です。スケーラビリティの問題はパブリックチェーン分野ではホットな話題であり、この問題については数え切れないほどの議論や研究論文が発表されています。これらの中で最も注目すべきは、Bitcoin Core 開発者が提案した分離検証 (segwit) ソリューションであり、現在は有効化待ちです。さらに、ライトニングネットワークなどのソリューションも大きな注目を集めています。 Bitcoin Unlimited のような開発チームは、オンチェーン拡張を提唱しています。 Peter Rizun 氏が提案したサブチェーンの概念もあり、これは Bitcoin-NG や Byzcoin と非常によく似ています。

ただし、ライトニング ネットワークでは、ネットワーク パフォーマンスに対する要件が高くなります。したがって、最終的な解決策は、オンチェーンとオフチェーンの拡張を組み合わせることである必要があります。 Byzcoin に関するこの論文では、4MB または 1MB のブロック容量内でネットワークのトランザクション処理能力を高めることができるとしています。 Byzcoin がなければ、ブロックチェーン ネットワークの問題のほとんどが適切に解決されるまでにさらに 10 年かかる可能性があります。

しかし、このプロトコルがビットコイン開発者の大多数に認められるかどうか、あるいはビットコイン開発者が同様のコンセプトに基づいた新しい拡張計画を提案するかどうかはまだ分からない。