プルーフ・オブ・ステーク（PoS）で何が問題になったのでしょうか?

資産を管理するためにコンピュータを使用することは目新しいことではありません。実際、それがコンピュータが発明された主な目的です。では、ビットコインとブロックチェーンの違いは何でしょうか?

粘土板に楔形文字で書かれた帳簿には、誰が私に何頭の羊を借りているかが記録されている。

ビットコイン以前のすべてのデジタル金融資産は IOU システムと呼ばれ、システムとデータベース自体は資産を保有していませんでした。データベースにはこれらの外部資産の請求書が記録されます。このタイプの請求書記録は、人間が文字を書き始めた頃から存在しており、コンピューターの出現によっても根本的に変化していません。

この種の IOU データベースの場合、追加レコードを追加する際の限界費用はゼロです。棒と粘土板 (この場合は、1U サーバーと MySQL のコピー) に投資すれば、レコードを追加したり新しい資産を追跡したりするコストはゼロになります。この記録管理ツールを使用する理由は、この記録管理ツールのコストが、追跡および管理する資産の価値よりもはるかに低いためです。

このような IOU システムの欠点は、記録がどれだけしっかりしていても、それが現実世界の資産に結びついていることです。私の粘土板に、あなたが羊を3匹飼っていて、2匹の羊を私に借りがあると書いてあるからといって、それがあなたがその3匹の羊を支配していることや、その2匹の羊を返済する能力があることを証明するものではありません。これはカウンターパーティリスクとして知られており、政府規制の中央契約決済機関 (DTCC) の設立につながった IOU 計算システムの根拠となっています。

ビットコインはなぜ違うのでしょうか?このデータベースレコードは資産だからです。つまり、これは初のデジタル無記名債券であり、「分散型データベース」によって無記名債券を保有する機能を備えている。中央データベースは無記名債券を保管することはできず、また中央データベースから無記名債券を削除することもできません。

ビットコインのコンセンサスメカニズムは、プルーフ・オブ・ワーク (PoW) メカニズムに基づいています。このメカニズムでは、マイナーは新しいブロックを生成し、元帳を更新するために競争します。このプロセスは大量の現実世界の資産を消費し、ハッシュパワーをめぐる競争となります。このプロセス自体は価値を生み出すプロセスではありません。ある程度ランダムにマイナーのインセンティブとしてビットコインを配布し、このプロセスが現実世界の資産のアンカーを提供します。

多くの人が要点を見逃していると思うので、この投稿の最後に述べた点をもう一度述べたいと思います。

マイニングは、現実世界での支出を通じて暗号資産の価値の基盤を提供します。

マイニングには一定の金額がかかります。マイニングが進行中、マイナーは頭の中でバランスシートを計算します。マイニングハードウェアにどれだけのお金が投資されているか、どれだけの電力が消費されているか、ビットコインの現在の価格はいくらかなどです。暗号化された署名と証明はありますが、保護されたチェーン上でのコインの転送には、この初期インフラストラクチャ資金が必要です。これは、SQL データベースにレコードを追加するために料金を支払う人がいない理由でもあります。限界費用はゼロです。このため、ブロックチェーンでは借用書資産を迅速に処理することが課題であり、取引後の決済処理においても依然として多くの問題に直面しています。ビットコインが相手方を介さない契約リスク決済を実現できる理由は、データベース記録自体が資産であるからです。資産が暗号マネージャーによって発行された場合にのみ、ブロックチェーンによってカウンターパーティリスクがない機能が付与されます。このため、私募証券の発行をSymbiontとNasdaq Linqが担当するのは良い考えです。これらのデータベースレコード自体が資産である必要があります。これらのデータベースレコードは、これらの資産が存在する唯一の形式である必要があります。これらの資産は借用書ではありません。

データベースレコードはそれ自体が資産です。

採掘プロセスが無駄であるかどうかは議論の余地のある問題であり、環境保護論者がこの問題を懸念するのは理解できる。このため、多くの人々が Proof of Stake (PoS) と呼ばれる代替モデルに期待を寄せています。

ステーキング証明（PoS）

プルーフ・オブ・ステークのメカニズムの目的は、マイナーをいわゆる「ステークホルダー」、「フォージャー」、または「バリデーター」に置き換えることです。ステークホルダーは基本的に関連するコインの保有者であり、自分の「ステーク」を最大化するために取り組んでいることを証明するためにコインを保有しています。彼らをバリデーターと呼びましょう。ビットコインの利益最大化戦略には、コンセンサスルールとコインの配布が含まれます。ビットコインはこれら 2 つの戦略を組み合わせています。それぞれを個別に分析してみましょう。

コンセンサス

ビザンチンフォールトトレラント (BFT) データベースの作成に関する文献は多数あり、その中には、より高度な Honey Badger BFT に関する文献もいくつかあります。これは業界では長い間無視されてきた話題です。誰も独自のデータベースを共有することを考えないので、現在の業界では、クラッシュしたノード用に販売されるデータベースなど、非ビザンチンフォールトトレラントデータベースのみが販売されています。これらの論文は、経済的インセンティブに頼らずにビザンチンエラーを解決するための信頼できる方法を提供します。

まず、コインが最初から価値を持っていると仮定して、利益最大化戦略をコインに適用できると仮定しましょう。しかし、私たちが主張したように、データベースレコードの限界費用はゼロであり、たとえそれが暗号化署名されたレコードであっても、最大値がゼロのデータベースレコードの価値は依然としてゼロです。この状況を「利益の無関係性」と呼ぶ経済学的な説明があります。利益最大化の計算を開始でき、ブロックの作成コストはゼロ（つまり、価値はゼロ）であり、フォークのコストもゼロです。

ブランチチェーンを作成するのにコストはかからないため、コストがゼロであるために、一部のコインはブロックに組み込まれないようにしようとします。この結果、一定の高さのブロック（NXT の 720 ブロックを参照）より上の 2 つのチェーンはメインチェーンに統合できなくなるか、「資産凍結」方式が採用され、バリデーターはバリデーターになるために一定のデポジットまたは資産を支払う必要があります。この資産は、一定期間移動されないことが保証される必要があります (Ethereum の Casper 提案では 4 か月です)。このアプローチは根本的な問題を解決するものではなく、開始するにはフォーク攻撃がどの程度の規模でなければならないかを示すだけです。これをエクイティフォークタイム F と呼びます。

このコンセンサスの概念は循環論法に基づいています。つまり、コンセンサスブロック F があるので、それを使用して F+1 のコンセンサスを決定できます。この議論は循環論法であり、論理的に間違っています。攻撃者がブロック F で 10,000 個のフォークを作成するのは簡単であり、正しいフォークを見つけるのは運次第であるため、Ethereum コミュニティの一部では「弱い主観性」という概念を採用しています。これは基本的に、「最新のブロックハッシュを検索して正しい答えを見つけることができると思う」という意味です。潜在的に有効なフォークが 10,000 個ある場合、このアプローチには致命的な欠陥があり、技術的な問題に対する社会政治的な解決策となります。これは、攻撃者が攻撃のために偽の Web サイトを設定する意欲と能力を持っていることと同等であり、コストのかからないベクトルは失敗することが歴史によって証明されています。

イーサリアムとテンダーミントの愛好家の間では、攻撃者は保証金を破壊することで罰せられる可能性があると広く信じられています。ただし、攻撃者を罰することができるのは、攻撃者を罰するためのルールを含む台帳内でのみであり、攻撃者が自分自身に対する罰則を含む台帳を作成することは決してありません。私はこの信念を、代替不可能な会計システムを代替可能な会計システムに変換する論理的な応用であると考えています。コインは、1 つのフォークされたチェーンから差し引いて別のチェーンに追加することはできません。これはフォークの動作方法ではありません。フォークは全く別の歴史です。コインはフォークされたチェーン間では代替不可能であるため、攻撃者を「罰する」ことは不可能です。私たちにできるのは、預金をもう少し長く凍結しておくことだけであり、そうすると循環論法に戻ってしまいます。

最後に、「プルーフ・オブ・ステーク・コインは長い間存在してきたが、それはその成功の証拠ではないのか？」という議論があります。実際、Peercoin、NXT、BitShares などのプルーフ・オブ・ステークコインは数年前から存在していますが、問題はそれらの非常にネガティブなインセンティブにあります。 Futurecoin を例にとると、1 人の人がバリデーターになって 720 個のブロックを作成できることは明らかです。このタスクを完了するには、販売できないコインを大量に保持する必要があります。この負のインセンティブにより、これらのコインはビットコインが経験したようなレベルの攻撃を受けることがなくなります。これはまれではありますが、不可能ではありません。

コイン配布

ビットコインのようなプルーフ・オブ・ワーク通貨の場合、コインは各ブロックのマイニングを通じて配布されます。各マイナーは合理的な経済計算を通じて採掘を行うかどうかを決定し、それによって現実世界に価値のアンカーを提供します。人々は利他主義から「ジェネシス・マイニング」（アイスランドの鉱山）を創設するわけではないし、「世界のコンピュータ燃料」が必要だから鉱山を建設するわけでもない。

アイスランドのイーサリアム採掘場

各コインには割り当てスケジュールがあります。ビットコインの場合、指数関数的な減少に従って分配されます。 Ethereum の各ブロックに割り当てられるコインの数は一定です。この割り当てスケジュールは、50% を超える割合のマイナーの運用と一致している必要があります。一致していない場合は、計算能力が失われます。計算能力の 50% 以上が分離されると、分離されたマイナーが 51% 攻撃を計画している可能性が高くなります。

このため、ビットコインの配布スケジュールにも欠陥があると感じています。この場合、現実世界における資産のアンカーポイントはプルーフオブワークのハッシュパワーであり、報酬として与えられるコインはこれらのハッシュ値を計算する難易度に比例するはずです。ビットコインの場合も、報酬が半分になることを除けば、ほぼ同じです。つまり、ブロックごとに報酬として与えられるコインの数は、約 4 年ごとに半分になります。これに対して、破産した鉱業会社KnCMinerは激しく批判した。収益の突然の半減に耐えられる業界は多くありません。ビットコインが半減期のスケジュール通りに継続する場合、ハッシュレートの 50% 以上がなくなるかどうかは不確実です。

より良い方法は、難易度比に応じてコイン報酬を直接分配することです。これにより、暗号通貨のマイニングは、エネルギー供給が実際には固定されていない現実世界のマイニングにさらに似たものになる可能性があります。金が蓄積されるには50億年かかると言われており、暗号資産もより長期的な視点で創造していくべきでしょう。コインの分配は難易度に比例するべきであり、計算能力の低いマイナーが失われることがないようにします。ビットコインは独立性を保つために懸命に努力していますが、歴史的に高い難易度によって制約されており、コイン配布スケジュールに依存しているため、この依存性がなければはるかに堅牢になります。今後のブログ投稿でこの問題についてさらに詳しく説明します。

イーサリアムは「難易度爆弾」を発動させ、難易度を指数関数的に増加させ、PoS モデルを採用せざるを得ない状況にまで至りました。ハッシュレートは過去数か月にわたって直線的に成長しており、難易度の指数関数的な成長率は、2018 年の最初の数か月でハッシュレートの成長率を上回ると推測できます。その時点で、イーサリアムは現実世界へのアンカーを失い、新しいコインを作成し続けるでしょう。その時、それはインフレ通貨となるでしょう。現実世界へのアンカーポイントは、初期の PoW ステージで固定されます。潜在的なバリデーターは固定 PoW ハッシュプールを競います。非バリデーターアカウントもいくつかあるため、これはゼロサム競争です。コインの配布は、非バリデーターアカウントからバリデーターアカウントにインフレ資産を転送することと同等です。したがって、「困難爆弾」は「インフレ爆弾」と呼ばれるべきである。

上記が長すぎると思って読んでいない方は、こちらをお読みください。

PoS の全体的な考え方は循環論法であり、「証明の欠如は不在の証明である」などの論理エラーや、代替可能性とフォークに関する誤解があります。これらの致命的な問題は、預金の再配置によって解決されることはありません。ところで、タイタニック号のデッキチェアはきちんと整頓されていたと聞きました。さらに、PoS が正常に動作したとしても、そのようなコインには現実世界へのアンカーポイントがなく、コストも価値もゼロです。このビザンチンフォールトトレラントデータベースの正しい用途は IOU 資産であり、この資産は IOU 資産を表す必要があります。