[ブロックチェーン]コンセンサスアルゴリズム(POW、POS、DPOS、PBFT)の導入と経験。

クズども · 掲載地 2018/02/22 15:54:09

POW:プルーフ・オブ・ワーク。

ビットコインはブロック生成の過程でPOWメカニズムを用いており、要件を満たすブロックハッシュはN個の先頭のゼロで構成され、ゼロの数はネットワークの難易度値に依存します。合理的なブロックハッシュを得るには多くの計算を試みる必要があり、その計算時間はマシンのハッシュ速度に依存します。ノードが合理的なブロックハッシュ値を提供した場合、それはそのノードが実際に多くの計算試みを経たことを意味します。もちろん、合理的なハッシュを見つけることは確率的な出来事であるため、計算回数の絶対値を得ることはできません。ノードがネットワーク全体の計算能力のn%を持っている場合、そのノードはブロックハッシュを見つける確率がn/100となります。

POS:持分証明。

POS:プルーフ・オブ・ステークとも呼ばれ、銀行に保管されている不動産に似たモデルで、デジタル通貨を保有する金額と期間に応じて対応する利息を分配します。
プルーフ・オブ・ステークのPOSモードでは「コイン時代」という用語があります。各コインは毎日1回のコイン時代を生み出します。例えば、あなたが100枚のコインを保有し、合計30日間、その時点でコインの時代は3000になります。この時点でPOSブロックを見つけた場合、コインの時代は0にリセットされます。 365コインを空にするごとに、ブロックから0.05コインの利息が得られます(利息を年間5%と理解できると仮定して)。つまり、この場合の利息は3000 × 5% / 365 = 0.41コインで、興味深いです。

DPOS:デミッションド・オブ・ステーク

BitsharesのDPoSメカニズムは、中国語名でProof of Share認可メカニズム(Trustee Mechanismとも呼ばれる)であり、その原則はビットシェアを保有するすべての人が投票できるようにすることで、101の代表者、つまり101のスーパーノードやマイニングプールを形成し、これらの101のスーパーノードは互いに完全に平等な権利を持っています。ある意味で、DPOSは議会制や人民会議制度のようなものです。もし代表者が職務を果たさず(自分の番にブロックを生成できなかった)、彼らはリストから外され、ネットワークは新しいスーパーノードを選出して代わります。 DPOSの登場は主にマイニングマシンの生成によるもので、ビットコインを理解していない、あるいは関心のない人々、例えばコンサートの転売屋のように大量のチケットを溜め込み、コンサートの内容には全く関心がない人々に多くの計算能力が集中しています。

PBFT:Practical Byzantine Fault Trunc, Practical Byzantine Fault Tolerance Algorithm(Practical Byzantine Fault Trunc Algorithm)。上記のビザンチンフォールトトレランスアルゴリズムの導入を参照してください。
PBFTは状態機械複製アルゴリズムであり、サービスが状態機械としてモデル化され、状態機械が分散システムの異なるノードで複製されます。状態機械の各コピーはサービスの状態を保存し、同時にサービスの動作も実装します。すべてのコピーの集合は大文字のRで表され、0から|を用います。R|-1の整数は各コピーを表します。説明のために、R|=3f+1で、ここでfは失敗可能な最大コピー数です。 3f+1以上のレプリカが存在することは可能ですが、追加のレプリカは性能低下を除けば信頼性を向上させることはありません。

以上は主に現在の主流のコンセンサスアルゴリズムです。
年代順の観点から見ると、この順序はコンセンサスアルゴリズムが生まれて人気を博した順番によっても決まります。
POWにとっては、ビットコインが直接現実となり、実際に活用されます。 POSの存在は主に経済的な理由とイノベーションによるものです。最終的に、プロのマイナーやマイニングマシンの存在により、コミュニティは分散型を謳うこのアルゴリズムに対して大きな中央集権化の懸念を抱いています。つまり、計算能力の60%~70%が中国に集中しているという噂があります。したがって、DPOSは後に登場し、マイニングプールの出力に株式を分配するための追加の計算能力はあまり必要ありません。しかし、POWの代替としての役割を果たせるとは言えません。POWやPOW+POSの代替として単独でPOSやPOW+POSが存在するのは合理的です。各アルゴリズムは、技術的またはビジネス的な意味を含む特定の期間において独自の考慮事項や意味を持っています。

技術者の視点から離れて考えると、政治と経済を組み合わせたコンセンサスアルゴリズムがもっと多いかもしれませんし、PPPの概念に似たコンセンサス手法を組み合わせた合意アルゴリズムも増えるかもしれません。これらは悪意のある行為者への処罰の性質を達成するだけでなく、最も効率的で節約的な計算能力も実現できるのです。

アルゴリズムの選択については、最後にワンダ・ジゾンの言葉を引用します。

一言で言えば、コンセンサスの最良の設計はモジュラルであり、Notaryのようにコンセンサスアルゴリズムの選択は応用シナリオに大きく依存します。信頼できる環境はpaxosやraftを使い、許可されたアライアンスはPBFTを使い、許可なしのチェーンはPOW、POS、Rippleのコンセンサスなどで、カウンターパーティの信頼度に応じて自由に合意メカニズムを選択できます。これが本当に最適です。

[ブロックチェーン]コンセンサスアルゴリズム(POW、POS、DPOS、PBFT)の導入と経験。

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