Filecoin のブロックフレームワークについて---ヒントセット

最近、何人かの友人が、Filecoin ブロックチェーンブラウザの「柱」とは何ですか? と尋ねてきました。なぜこれが Bitcoin および Ethereum ブロックチェーンエクスプローラーで表示されないのですか?下の図に示すように、ボックスで囲まれた「柱」には、ティップセットと呼ばれる特別な用語があり、これは Filecoin ネットワーク上のブロックの高さを表します。

ビットコインとイーサリアムのブロックチェーンアーキテクチャ

さまざまなブロックチェーンがあるように、BFT や Nakamoto スタイル、最長チェーンや最も強力なチェーン、ワークロードの証明や空間と時間の証明など、世界にはさまざまなコンセンサスプロトコルが存在します。これらのコンセンサスプロトコルの原則は大部分が異なりますが、全体的な目標はほぼ同じで、スケーラブルで安全な分散型ネットワークを構築することです。

ビットコインを例にとると、ビットコインマイニングの原理は実際にはデータを記録するプロセスです。マイナーは、処理のためにデータを収集し、定期的にチェーンにアップロードする必要があります。しかし、マイナーが多数いる場合、誰がデータを処理すればよいのでしょうか?スピードを競う時が来ました。最初にデータを処理し、それをネットワークにブロードキャストできるマイナーは、アカウントを保持し、ビットコインを所有する権利を持ちます。

ただし、2 人のマイナーが同時にネットワークにブロードキャストする状況が発生する可能性があります。現時点では、ビットコインの最長チェーンメカニズムではマイナーによる「投票」が必要になります。この選択は、マイナーが最初に受信したブロックやブロックに含まれるトランザクションなど、多くの要因によって決まります。これはマイナーによって決定され、重要なのは、ネットワークの大多数が最終的にどのブロックをマイニングし、どのブロックを放棄するかについて合意に達することです（放棄されたブロックは孤立ブロックと呼ばれ、下の表の紫色の部分は孤立ブロックを表します） 。

ビットコインネットワーク

一部のネットワークは孤立ブロックを直接放棄しますが、一部のネットワークは孤立ブロックに報酬を与えます。たとえば、Ethereum ネットワークはこれらのブロックをマイニングするマイナーに報酬を与えます。そのため、イーサリアムネットワークの孤立ブロックは「アンクルブロック」とも呼ばれます。イーサリアムのマイナーは、ブロックが最終チェーンに含まれていなくても、マイニングプロセス中に報酬を受け取ります。したがって、ビットコインと比較すると、イーサリアムネットワークはマイナーにとって比較的優しいと言えます。

イーサリアムネットワーク

上の図からわかるように、ビットコインとイーサリアムの各ノードにはブロックが 1 つしかなく、つまり、ブロックの各ラウンドで報酬を獲得できるのは 1 人のマイナーだけです。実際、ほとんどのブロックチェーンのブロックアーキテクチャは Bitcoin や Ethereum に似ていますが、次に説明する Filecoin ネットワークは特別です。Filecoin のコンセンサスは、最大の重みを持つチェーンの利用率を最大化するアルゴリズムを見つけることです。

Filecoin ネットワークブロックアーキテクチャ

Filecoin ネットワークは、2015 年に公開された文書「ビットコインにおける安全で高速なトランザクション処理」に基づいており、ブロックチェーンの考え方はもはやチェーンそのものではなく、有向非巡回グラフ (DAG) であると指摘しています。言い換えれば、最長のチェーンを見るという単純な問題ではなく、最大の重みを持つ DAG を見るという問題になります。最も重いものを持っている人が、最も多くのブロックを所有できます。

Filecoin は、ブロックの総数と提供されたストレージ能力を使用して、どのチェーンを選択するかを決定するプロトコルです。

Filecoin の意図するコンセンサスは選挙に基づいており、特定のラウンドで複数のマイナーがリーダーとして選出される可能性があります。これは、各ブロック（ビットコインはブロック）で複数の有効なピアブロックを作成でき、新しいエポックごとに、ティップセットと呼ばれる新しい世代の系図が開発され、これが Filecoin ネットワークのブロックの高さになることを意味します。

チップセットを構成するそれぞれの小さな長方形はブロックと呼ばれます（ブロックには一意の暗号化されたハッシュで表される大量の情報が含まれており、ブロックチェーン上に永続的に記録されます）。チップセットは 1 つ以上のブロックで構成されます。チップセットを構成するすべてのブロックには、当選チケット報酬が与えられます。下の図に示すように、Filecoin ネットワーク内の各ブロックの現在の当選チケット報酬は 14.43FIL です。

ここで注目すべきは、ティップセットがいくつのブロックで構成されていても（1 つのブロックでティップセットを形成することも、8 つのブロックでティップセットを形成することもできます）、1 つのブロックで得られる当選チケット報酬は変わらず、各ブロックで得られる当選チケット報酬は 14.43FIL のままであるということです。

チップセットは複数のノードで構成できるため、Filecoin ネットワークはより多くのマイナーを同時に処理できます。これにより、マイナーの作業が可視化され、報酬が支払われるだけでなく、作業が無駄にならないようにマイナーが協力するインセンティブが与えられ、チェーンの全体的なスループットが向上します。

Filecoinネットワークは実際にはチップセットはブロックの高さの単位で測定されます。たとえば、Filecoin ネットワークが 148888 に達すると、Filecoin メインネットが正式に開始されます。ここで言うブロックの高さはティップセットを指し、平均して 30 秒ごとにブロックの高さが生成されます。