コンパクトブロック: ビットコインフルノードユーザーにとって朗報

コンパクト ブロック リレー、または BIP152 (Bitcoin Improvement Proposal) は、P2P ネットワーク ノードがブロックをブロードキャストするために必要な帯域幅の量を削減するソリューションです。

まとめ

フルノードがすでに同じメモリプールのコンテンツの多くを共有している場合、簡単な手法を使用して、フルノードに新しいブロックをブロードキャストするために必要な帯域幅の量を削減できます。送信ノードは、受信ノードにコンパクト ブロック「要約コンテンツ」を送信します。概要コンテンツには次の情報が含まれます。

1. 新しいブロックの 80 バイトのヘッダー。

2. サービス拒否攻撃を防ぐためにトランザクション識別子 (txid) を短縮しました。

3. 送信ノードによって予測されたが、受信ピアでは利用できないいくつかの完全なトランザクション。

受信ノードは、受信した情報とメモリ プール内のトランザクションを使用して、ブロック全体を再構築しようとします。まだトランザクションが不足している場合は、ブロードキャスト ノードに要求します。

このアプローチの利点は、トランザクション データは最適な状況下 (初期ブロードキャスト時) でのみ送信すればよく、合計帯域幅が大幅に削減されることです。

さらに、高密度ブロックリレー提案では、受信ノードが事前に許可を得ることなく、一部のピアに新しいブロックの送信を直接要求する 2 番目の動作モード (高帯域幅モードと呼ばれる) が提供されます。これにより、帯域幅が増加する可能性があります (2 つのピアが同時に同じブロックを送信する可能性があるため) が、ブロックが伝播するのにかかる時間がさらに短縮されます。

次の図は、現在のノードのブロック送信と密なブロックリレーの 2 つの動作モードを示しています。

従来のリレー方式では、ブロック (灰色のバー) がノード A によって検証され、その後、ノード A はノード B にinvメッセージを送信して、このブロックを送信する許可を要求します。ノード B はブロックの要求 ( getdata ) に応答し、ノード A はブロックを送信します。

高帯域幅リレーでは、ノード B はsendcmpt(1) (コンパクト ブロックの送信) を使用して、ノード A にできるだけ早くブロックを受信する必要があることを伝えます。新しいブロックが到着すると、ノード A は基本的な検証 (ブロック ヘッダーの検証など) を実行し、ブロック ヘッダー、短縮されたトランザクション識別子 (txids)、および予測される欠落トランザクション (上記で説明) をノード B に自動的に送信します。ノード B はブロックの再構築を試み、ノード A ( blocktxn ) によって送信されたがまだ欠落しているトランザクション ( getblocktxn ) を要求します。このコンテキストでは、両方のノードは、ブロックをそれぞれのブロックチェーンのコピーに追加する前に完全なブロック検証を完了し、以前と同じ完全なノード セキュリティを維持します。

低帯域幅リレーでは、ノード B はsendcmpt（0）を使用して、帯域幅の使用を最小限に抑えたいことをノード A に伝えます。新しいブロックが到着すると、ノード A はそれを完全に検証します (したがって、無効なブロックは中継されません)。次に、ノード B にブロックが必要かどうかを尋ねます (inv)。これにより、ノード B がすでに別のピアからブロックを受信して​​いる場合は、再度ダウンロードする必要がなくなります。ノード B がブロックを望まない場合、ノード B はコンパクト モード ( getdata(CMPCT) ) で続行するように要求し、ノード A はブロック ヘッダー、短縮されたトランザクション識別子 (txids)、および予測される欠落トランザクションを送信します。ノード B はブロックの再構築を試み、まだ不足しているトランザクションを要求し、ノード A はそれらのトランザクションを送信します。次にノード B はブロックを完全に検証します。

高速リレーネットワークの要素をどのように考慮すればよいでしょうか?

高速リレー ネットワーク (FRN) は、次の 2 つの部分で構成されます。

1. 現在高速リレー ネットワーク内にあるノードのセット。

2. 高速ブロックリレープロトコル (FBRP)。

現在、高速リレー ネットワーク (FRN) 内のノードは慎重に選択されています。これらのノードの障害は、マイニングパワーの浪費につながり、マイニングのさらなる集中化につながります。現在、マイニングパワーの大部分はネットワークに接続されています。

最近、一部のマイナーは、UDP とRN-NextGenerationと呼ばれる前方誤り訂正 (FEC) プロトコルの導入をテストしています。コンパクト ブロックを使用したプロトコル層の改善により、ノード ネットワークと一般的な P2P ネットワーク間のパフォーマンス ギャップが縮小されます。 P2P ネットワークの堅牢性とブロック伝播速度の向上は、ネットワークの将来の発展に重要な役割を果たすでしょう。

このデバイスはビットコインを拡張できますか?

高密度ブロックの目的は、ノードの帯域幅のピークを減らし、ユーザーのネットワーク エクスペリエンスを向上させることです。しかし、以下のビデオで説明されているように、ビットコインマイニングに対する現在の圧力の大部分は、ブロック伝播の遅延にあります。 Compact Block バージョン 1 の主な目的は、ビットコインのスケーリングの問題を解決することではありません。

https://www.youtube.com/watch?v=Y6kibPzbrIc

コンパクト ブロックの恩恵を受けるのは誰ですか?

トランザクションを中継したいが、ネットワーク帯域幅が限られているフルノード ユーザー。ブロックをピアに中継しながら、できるだけ多くの帯域幅を節約したい場合は、現在、Bitcoin Core v0.12 でblocksonlyモードが有効になっています。ブロックのみモードでは、ノードはブロックに含まれるトランザクションのみを受け入れるため、追加のトランザクションは受け入れません。

P2P ネットワークのブロック ブロードキャスト時間を短縮すると、より健全なネットワークを構築できます。

コンパクト ブロックのコーディング、テスト、レビュー、および展開のタイムラインは何ですか?

コンパクト ブロックの最初のバージョンは BIP152 で提案されており、開発者コミュニティによって積極的にテストされている実用的な実装があります。

BIP152: https://github.com/bitcoin/bips/blob/master/bip-0152.mediawiki

リファレンス実装: https://github.com/TheBlueMatt/bitcoin/tree/udp

より高速な P2P リレーに適応できますか?

高密度ブロック スキームには、RN-NG と次の 2 つの側面を含むその他の改善点もあります。

1. まず、TCP ブロック情報送信を UDP 送信に置き換えます。

2. 次に、前方誤り訂正 (FEC) コードを使用してパケットをドロップし、失われたトランザクション データを予測します。

これは新しいアイデアですか?

ブロックブロードキャストを改善するためにブルームフィルターを使用するというアイデアは数年前から提案されており、Pieter Wuille (sipa) は 2013 年にこのアプローチを試しました。