上海交通大学とバージニアコモンウェルス大学が共同で論文を発表: PoW と PoS を組み合わせると、ビットコインネットワークに対する悪意のある 51% 攻撃に効果的に抵抗できる (全文ダウンロード)

パブリックチェーンであろうとプライベートチェーンであろうと、ブロックチェーンが成功するための重要な要素の 1 つは、51% 攻撃の実行者 (特にマイナー) が信頼できる必要があることです。実行者の数が増えるほど、51% 攻撃の信頼性が高くなるのは当然です。しかし、多くのビットコイン開発者（グレゴリー・マクスウェル、ピーター・トッド、ルーク・ジュニアなど）は、ビットコインのマイニング業界は集中化されており、計算能力はごく少数の人々の手に集中していると指摘しています。

特殊な集積回路の発明と規模の経済の到来により、大規模な採掘会社は中国の遠隔地に拠点を置くことを選択するようになりました。そこでは電気代が安いので、マイニングの利益は増えるでしょう。明らかに、ブロックマイニングの報酬と取引手数料は、悪意のある 51% 攻撃よりも収益性が高いです。しかし、51% 攻撃のリスクが存在する限り、誰かが実際にそれを利用して悪事を働いたとしても不思議ではありません。

最近、上海交通大学と米国のバージニア・コモンウェルス大学が共同で、悪意のある51%攻撃の解決を目的とした論文（全文ダウンロード）を発表しました。論文は次のように始まります: ビットコインは、マイナーが代表する計算能力を巧みに利用して、ブロックチェーンのセキュリティを確保します。これを踏まえて、本論文では、ユーザーの手にあるビットコイン取引を利用してネットワークのセキュリティをさらに向上させることを提案します。

言い換えれば、このスキームは、Proof of Stake (PoS) とも呼ばれる Proof of Work (PoW) に追加の保護層を追加します。この論文では、PoS の具体的な実装方法と、Ethereum の Casper を含むいくつかのアプリケーション コンセプトを分析します。研究者らは、Casper が使用する乱数生成器はブロックチェーンの以前の状態に基づいた抽出器であり、関数は欠落したブロック命題から導出されるため、そのデータは制御可能であると述べた。

さらに研究者らは、現在のPoSメカニズムは通貨をロックし、潜在的なリスクをもたらす可能性があると述べた。

この論文では、通貨を固定するのではなく、ユーザーが最適なブロックチェーンを選択できるようにすることを提案している。

信頼できるユーザーがサポートする最適なチェーンを選択できるようにする 1 つの方法は、利用可能なブロックチェーンをトランザクションの一部として含めることです。このトランザクションはユーザーによって署名され、ユーザーが選択したブロックチェーンに関連付けられます。トランザクションがネットワーク全体にブロードキャストされると、すべてのマイナーはユーザーがどのブロックチェーンを選択したかを知ることができます。すべてのユーザートランザクションを収集した後、マイナーはユーザーが選択した最適なチェーンを維持および開発できます。

研究者らは、2つのメカニズムを組み合わせることで、PoWにおける悪意のあるユーザーやPoSにおける悪意のあるマイナーを効果的に防ぐことができると述べています。しかし、このアプローチが実際に実行可能かどうかは不明です。