これは、ビットコインの分野で独学の教育者であり、技術志向のビットコインポッドキャストホストであるShinobiによる意見編集です。
この記事は、Bitcoin に存在する主要なサイドチェーンの設計を掘り下げるシリーズの最後の記事です。 この前に、前の部分を読むことを強くお勧めします: (1) スペースチェーン（2） スペースチェーンのユースケース（3） ソフトチェーン（4） ドライブチェーン（5） 連合チェーン.
一言で言えばサイドチェーンとは何ですか? ビットコインをビットコイン ブロックチェーンからこの別のサイドチェーンに移動できるようにするブロックチェーン。 そこに、サイドチェーンの設計に関する問題と難しさがあります。実際にそれを行うことはできません。 ビットコインをビットコイン ブロックチェーンから別のブロックチェーンに移動することはできません。 ビットコインが実際に存在する唯一の場所はビットコイン ブロックチェーン上にあるため、それは不可能です。 それらは実際には他のどこにも存在できません。 実際にできることは、ビットコインを何らかの方法でビットコイン ブロックチェーンにロックし、それらのビットコインを表すために別のチェーンで他のトークンを作成することだけです。 サイドチェーンの最大の目標は、これらのトークンが実際のビットコインと 1 対 1 でのみ存在することが検証可能な方法で (簡単に)、どのような状況でもメインチェーンでビットコインのロックを解除する唯一の方法が検証可能な方法でロックすることです。他のチェーンで合法的に管理するトークン (ビットコイン自体を検証するのに費用がかからないトラストレスな方法で行うのは非常に困難です)。
サイドチェーンの設計に関するほとんどすべての問題は、このロックとロック解除のメカニズムがどのように設計されているかにかかっています。つまり、ロックがどのように機能するか、ロックを解除するために必要な条件、およびそれらの条件がどのように検証および適用されるかです。 コインをロックするだけでロックを解除できない一方向メカニズムは、自明なほど単純です。 OP_RETURN でビットコインを焼き、それを確認して新しいチェーンでトークンを作成するだけで完了です。 ロックとロック解除の両方をサポートする双方向メカニズムは、はるかに複雑です。 これまでのところ、メインのビットコイン ブロックチェーン (ソフトチェーン) の検証コストを増加させるもの、または「サイドチェーン」にロックされたコインのセキュリティに新しい信頼の仮定を導入するもの (ドライブチェーンとフェデレーテッド チェーン) を除いて、設計された双方向メカニズムはありません。 .
サイドチェーンの聖杯は、コインをロックおよびロック解除するためのメカニズムであり、それを強制するために信頼を必要とせず、メインのビットコイン ブロックチェーンの検証コストを増加させません (つまり、メインチェーンとの単一のサイドチェーンの相互作用はそれほど高価ではありません。単一のビットコイン取引よりも検証するために、ギブまたはテイク)。 現在、それを達成するものは何もないので、欠点を見てみましょう.
鉱業の集中化
私が経験したさまざまな設計はすべて、Liquid を除いて、何らかの形で、サイドチェーンのセキュリティを提供するためにビットコイン マイナーに依存しています。 RSK、フェデレーテッド ペグですが、依然としてビットコイン マイナーを使用しています。 ソフトチェーンは理論的には別のものを使用できますが、それがビットコイン マイナーほどのプルーフ オブ ワーク (PoW) セキュリティを提供しない場合、ビットコイン ブロックチェーンをサービス拒否 (DoS) 攻撃にさらすことになります。 したがって、実際には、ソフトチェーンが展開された場合、Bitcoin マイナーが使用されます。 Spacechains PoW は、ビットコイン マイナーがサイドチェーンのコミットメント トランザクションを確認することに明示的に基づいています。 ドライブチェーンは、ビットコイン マイナーによるマージ マイニング用に特別に設計されています。 純粋なフェデレーション サイドチェーン以外のものがこれまでに展開されたすべてである場合、マイナーがサイドチェーンに関与することは避けられません。
このリスクに入る前に、XNUMX つの明確な区別を行う必要があります。それは、マイナー自身 (ハードウェア オペレーター) とマイニング コーディネーター (プール、ブロックを構築するノード) の違いです。 大量の物理的なマイニング ハードウェアがなく、集中化の正当なポイントである場合、プールは定期的に報酬を収集するために必要です。 マイニングの集中化/分散化は単純なトピックではありません (詳細 こちら) また、集中化されたマイニングのさまざまな側面がマイニングの他の側面とどのように相互作用するかには、重要なニュアンスがあります。 マイニング プールがなければ、マイナーの収入はまったく不安定で予測不可能な収入源になります。 これは、将来のマイニングプールの潜在的な規制の非常に現実的なリスクと相まって (彼らは保管エンティティです; 彼らは撤退までユーザーの資金を保管します)、マイニングプールをスペースの集中化の非常に危険なポイントにします.
マイナーは、この機能が外部委託されているかどうかに関係なく、マイニングを行うためにブロックチェーンを検証する必要があります。 チェーンを検証しないと、マイニングしているブロックに有効なトランザクションのみが含まれているかどうかわかりません。 彼らが見つけたブロックを無効にして、彼らが獲得できたはずのすべてのお金を失うのに必要なのは、1つの無効なものだけです. ただし、検証のこの要件は、マイニング プールが使用される理由ではなく、報酬の予測可能性です。 ハッシュレートが 1% のマイナーがブロックを見つけることはめったになく、すべての報酬を収集しますが、プールを使用してハッシュレートが 1% のマイナーは、プールが全体として獲得するブロック報酬の約 XNUMX% を定期的に収集します。 検証コストはごくわずかです。 報酬の予測可能性がセールス ポイントです。 開発者は、集中プールを必要とせずに同じメリットを得る方法を見つけようとしています。. これにより、マイナーは、どのトランザクションがブロックに入るかを制御する中央集権型のエンティティに依存しなくなります。
検証コストが高かった場合を想像してみてください。 作成できるスペースチェーンの数に制限はありません。 また、他のデザインのように価格がビットコインに固定されているわけではありませんが、重要な価値を保持するものは、マイニング プール (およびマイナー) がより多くのお金を稼ぐために実行する価値があります。 そうするマイナーは、そうでないマイナーよりも競争力があり、長期的にマイニングが非常に薄い利益率の業界になると、これは事実上、これらの他のチェーンをマイニングするための要件になります. そうしないと利益が出ません。 それらを実行しているマイナーは、収益を上げていないマイナーのコストを高くし、他のマイナーを廃業に追いやる可能性があります。
また、サイドチェーンの検証コストに制限がないことも覚えておいてください。 一部の暗号化機能、Ethereum のような任意の複雑さ、または BSV のような完全なギガブロックの愚かさを検証することは、非常にコストがかかる可能性があります。 フルノードを実行している通常のユーザーの検証コストが増加するだけでなく、ソフトチェーンにもまったく同じリスクがあります。 唯一の「救い」は、独自のソフトフォークで一度に XNUMX つのサイドチェーンをアクティブにする必要があることです。 これは、少なくとも、個々の提案とその検証コストが、有効化される前に綿密に精査されることを意味します。
ドライブチェーン？ 彼らはこの問題を解決すると主張していますが、実際にはそうではありません。 ドライブチェーンの概念は、ブロックの作成者がマイナーにブロックをマイニングするための手数料のほとんどを支払うことになり、自分自身のためにわずかな部分だけを保持するというものです。 利益率が非常に薄い世界では、そのわずかな部分がより多くの利益をもたらします。これは、自分でやれば、他のマイナーを廃業に追い込むことができるということです。 ドライブチェーン ブロックの作成者が手数料を一切支払わず、マイナーに 100% を与えると仮定したとしても、このサイドチェーンに収益化できる他の側面がなければ、なぜ彼らはこれを行うのでしょうか? それはおそらく マイナー抽出可能値 (MEV) マイナーがお金を稼ぐことができ、同じ集権化効果があります。 長期的には、どのタイプの分散型マイニング プールでも、メインチェーン ノードに加えてこれらすべてのサイドチェーン ノードを実行するマイナーが関与する必要があり、小規模マイナーにとって非常に非現実的な見通しになる可能性があります。 それは、分散マイニングがどのようにできるかを制限する人工的な床を置くでしょう.
フェデレーテッド サイドチェーンだけが、ビットコイン マイニングに対するこの集中化効果を回避します。
ペグとコンセンサスのリスク
サイドチェーンがどのようにマイニングされるかというプロセスは、マイニングの集中化にリスクをもたらし、コインがサイドチェーンペグからどのようにロックおよびロック解除されるかというプロセスは、コンセンサスにリスクをもたらす可能性があります. 連合ペグと一方向ペグは、コンセンサスに深刻なリスクをもたらすものではありません。 連合ペッグの場合、それは基本的にカストディアル取引所と何ら変わらないため、取引所に預け入れたり、そこから引き出したりすることができるため、取引所が行うコンセンサスプロセスとの基本的な相互作用はなく、新しいリスクはありません。 一方向ペグは、ビットコインを燃やして回復不能にする方法にすぎません。 これはコンセンサスにおけるリスクや干渉ではありません。 しかし、ソフトチェーンとドライブチェーンはどちらも異なる方法でビットコインのコンセンサスにリスクをもたらします。
ソフトチェーンは、メインのビットコイン ネットワークに非常に明確なコンセンサス リスクをもたらします。 まず、メインチェーンのみのノードに追加されたソフトチェーンごとの検証コストが上昇します。これを検証するためのブロックのサイズまたはルールの複雑さに応じて、わずかな増加または大幅な増加になる可能性があります。 第二に、非決定論的なバグによるコンセンサスの分裂は、メインチェーンに影響を与える可能性があります。 そのような チェーンスプリットの原因はバグだった それは 2013 年に発生しました。Bitcoin がデータの読み取りと書き込みを処理するために使用するデータベースの仕組みが原因で、一部のノードはデータの読み取りと書き込みの回数が「不足」し、それ以外の場合は無効なブロックが無効になります。 これらの操作は個々のコンピューター リソースに基づいて制限されていたため、個々のノードのリソースが異なるため、これを引き起こす一貫した状況はありませんでした。
ソフトチェーンでのこのようなインシデントは、メインチェーンがどのように絡み合っているかにより、コンセンサスリスクをメインチェーンにもたらします。 最後に、ソフトチェーンのマイニングの難易度要件がどのように定義されているかは、メインチェーンのみのノードの検証コストに大きな影響を与える可能性があります。 ソフトチェーン チェーンスプリットが検出されると、そのチェーンスプリットのルートまでのすべてのブロックのダウンロードと検証がトリガーされます。これにより、特定のソフトチェーンの検証コストに応じて、メインチェーン ノードの検証が大幅に増加する可能性があります。 マイニングの難易度が総ビットコイン ハッシュ レートのパーセンテージとして低すぎるか、または低すぎることが許容される場合、ビットコインを攻撃してソフトチェーンにチェーンスプリットを作成し、メインチェーン ノードのコストを増加させることは非常に安価になる可能性があります。
ドライブチェーンは、コンセンサスに対してより微妙なリスクをもたらします。 上記で説明したように、実際には、マイニングをさらに集中化する圧力を生み出す他のサイドチェーン設計のようなダイナミクスがあります。 これは、ペグが基本的にドライブチェーン内のコインを完全に制御する単なるマイナーであるという事実との相互作用が非常に不十分です。 彼らの大多数は、ドライブチェーンにロックされたコインを使って、好きなことを効果的に行うことができます。 ドライブチェーン上のすべてのコインの安全性は、マイナーが 51% 攻撃を実用的でなくするほど分散化されているかどうかにかかっていますが、同時に、長期的にはマイニングの集中化を促進する可能性が高い圧力を生み出しています。
このようなダイナミクスがドライブチェーンで発生し、マイナーがペグからコインを盗んだ場合、そのサイドチェーンのユーザーには、ユーザーがアクティブ化したソフト フォーク (UASF) を除いて、そのペグ アウトを無効にするオプションは文字通りありません。 これは、前回の UASF とは非常に異なるダイナミクスになります。 2017 年には、ユーザーは基本的に、フォークの両側にコインを持つチキン ゲームをプレイしました。 どちらのオプションも、UASF をサポートする人々が利用できました。 UASF がドライブチェーンの盗難を阻止する場合、ユーザーは両方のオプションを利用できません。 フォークの UASF 側にのみコインがあります。 レガシーチェーンでは何もありません。 UASF が失敗してチェーン分割が発生した場合、レガシー チェーンに戻るインセンティブは文字通りありません。
マイナーは特定の「悪い」サイドチェーンを攻撃すべきだと主張する人さえいます (ただし、サイドチェーンの何が「悪い」かは定かではありません)。 ドライブチェーンが広く採用された場合、このダイナミクス全体がビットコイン ブロックチェーンを断片化し、そのネットワーク効果を薄める可能性があります。 ドライブチェーンの盗難の被害に遭った人々は、フォークを死なせてしまうことはすべてを失うことを意味するため、世界中でフォークを続行するあらゆる動機を持っています。
要約
この記事でフェデレーテッド サイドチェーンについて言及しないのは私の怠慢です。 他の設計のようにビットコインのコンセンサスに直接的な脅威を与えることはありませんが、その性質上、事実上信頼できるシステムです。 そのようなシステムのユーザーは、そのようなシステムによって提供されるユーティリティがセキュリティ モデルのトレードオフに値するかどうか、およびシステムを運用する連邦が彼らの資金を保管するのに十分信頼できるかどうかを深く検討する必要があります。
最終的に、現在提案されているサイドチェーンの設計は、元の 2014 年の論文で提示されたサイドチェーンの本来の約束を果たすことに近づいていません。 それらはすべて、ペギングメカニズムでチェーン間を移動するために必要なレベルのセキュリティを提供できないか、メインのビットコインネットワーク自体にリスクをもたらします. いつの日か、ゼロ知識証明のようなものが、ソフトチェーンのようなメインチェーン ノードに増加する検証コストを課さないペグを設計する方法を提供したり、ユーザーの資金のセキュリティに関してドライブチェーンやフェデレーテッド チェーンのような新しい信頼の仮定を必要としない方法を提供するかもしれません。 . しかし、今のところ、そのような具体的な設計は存在しません。 真にトラストレスなサイドチェーンがビットコインにとって重要な改善であると考えるなら、いつかそれらを実装するための技術が開発されることを願っていますが、現在のところ存在するものは何もありません.
忍によるゲスト投稿です。 表明された意見は完全に独自のものであり、必ずしもBTCIncまたはBitcoinMagazineの意見を反映しているわけではありません。
