ブロックチェーンの出現：Emercoinの秘密を明らかにする

公開: 2021-08-09

Emercoin対応のブロックチェーンテクノロジーのさまざまなアプリケーションを明らかにする一連の記事の最初の記事では、この暗号通貨がどのようになり、活況を呈している暗号通貨業界の他のすべての標本とどのように異なるかを見ていきます。

ピアツーピアネットワークは、参加者の数が増えるにつれて効率と信頼性が向上します。これにより、「単なる」金融アプリケーションをはるかに超えたエンタープライズ規模およびグローバル規模のソリューションに最適なツールになります。世界は今これを実現し始めています。エマーでは、これが私たちの成長を最初から推進したアイデアでした。

エマーコインコア

歴史的に、EmercoinコアはPeercoinから継承され、PeercoinはBitcoinから出現しました。 Peercoinは、プルーフオブステーク（PoS）コンセンサスと呼ばれる1つの重要なイノベーションを導入しました。これにより、当時存在していたプルーフオブワーク（PoW）アルゴリズムを拡張および改善することができました。

コンセンサスは、分散型ネットワークで使用されるアルゴリズムであり、成長するブロックチェーンの特定のバージョンを検証します。コンセンサスは、そのような検証に「投票」するために独自のリソースを使用するすべての鉱夫からの結果です。このため、彼らは新しく作成されたクリプトコインで報われます。言い換えれば、鉱山労働者はコインと引き換えに「ネットワーク信頼維持」サービスを販売します。

では、誰が投票する資格があるかをどうやって知るのでしょうか？

1人の不正なユーザーが数百万のウォレットを作成し、これらのゴースト投票を使用して、好きなブロックチェーンバージョンを検証する可能性があるため、ウォレットにすることはできません。

これもIPアドレスにすることはできません。これは、ISPが大規模なネットワークを偽造して、ゴースト有権者の大群を作成する可能性があるためです。

したがって、投票には、複製または偽造できない限られたリソースが必要です。

ビットコインシステムについては、中本聡がコンピューティング能力による検証を含むプルーフオブワークソリューションを提案しました。実際、コンピューターの計算能力がXの場合、N個の仮想サブコンピューターを作成できますが、合計計算能力はXを超えることはありません。つまり、そのような仮想サブコンピューターの所有者は1人のユーザーよりも多くの票。

次に、プロセッサ以外のコンピューティングリソースに焦点を当てた他のコンセンサスコンセプトが提供されました。たとえば、Proof-of-Capacityはディスクドライブの容量に基づいていました。これは、暗号通貨エコシステムの進化における軍拡競争を引き起こします。鉱夫は、設備の減価償却費が鉱業によって生み出された収入をゼロにするまで、ハードウェアに投資し続けます。それから彼らは「マイニングは利益を生み出さない」または「暗号通貨は詐欺に他ならない」と不平を言い始めます。

プルーフオブステークは、ピアコインのサニーキングによって導入された画期的なコンセプトでした。 Peercoinは、独自のコインによって投票能力を制限していました。これは、マテリアルリソース（プロセッサ、ディスクドライブ）を仮想リソース（コイン）に置き換えることで、軍拡競争を回避するのに役立ちました。その結果、人々はより大きな採掘力を追求するために物的資源のお金と電気を浪費することをやめました。

PoSアルゴリズムにも欠点があります。たとえば、インサイダー攻撃に対して脆弱です。後者は、動的チェックポイントなどの追加ツールによって部分的に防止されます。一般に、PoSはPoWよりも安全であることが証明されています。

Peercoinで使用されているハイブリッドコンセンサスプロトコルが最も安全であると考えられているため、Emercoinプロジェクトの基礎として使用しました。成功するには、Emerの攻撃者は、ネットワークの総コンピューティング能力の51％とコインストックの51％を所有している必要があります。性質の異なる2つの障壁が、ネットワークの信用を傷つけないように保護しています。

Peercoinが選ばれたもう1つの理由は、そのコアで使用されている古典的で成熟したビットコインコードでした。多くのセキュリティ専門家によってレビューされただけでなく、いくつかの失敗した攻撃にも対処しました。

最後に、私たちはプロジェクトへの産業的アプローチに従い、既存の標準と仕様への最大限の準拠を可能にしたいと考えました。ビットコインのテクノロジーとAPIは、事実上、暗号業界の標準を決定しました。

エマーコインとビットコイン：類似点と相違点

PoW + PoS vs PoW

すでに述べたように、Emercoinはハイブリッドコンセンサスプロトコルを使用します。 Peercoinから取得。私たちが行った唯一の変更は、PoSの重量を約80％に増やすことでした。したがって、Emerは本質的にPoSベースの暗号通貨であり、補助的なPoWツールを備えています。

SHA-256

Emercoinは、同じSHA-256ハッシュ関数を使用してブロックを閉じます。公式の基準であり、十分に安全であるため、これを選択しました。さらに、特別なASICはすでにしばらくの間SHA-256マイニングを行っているため、マイナーは、別のアルゴリズム用に設計された新しい特別な目的のハードウェアが、ネットワークを揺るがし、マイニング能力を統合する複雑な革命を引き起こすことはないと確信できます。そのような新しいハードウェアを所有している人。

ちなみに、このアプローチは関係のない当事者にとって潜在的に危険であるため、汎用コンピューターを使用したマイニングには反対です。 ASICが登場する前は、多くのコンピューターウイルスが、影響を受けたコンピューターのコンピューティング能力を使用してビットコインをマイニングしていました。 ASICは、そのようなマルウェアを経済的に実行不可能にしました。汎用コンピューターを介してマイニングされた他の暗号通貨は、依然としてこのリスクにさらされています。

10分のブロック間隔

ビットコインやピアコインと同じように、エマーコインはブロックを閉じるために10分を提供します。ブロックあたりの時間が短いと、孤立したブロックとの衝突が多くなり、ネットワークの信頼性が失われます。

衝突確率は、ネットワークの更新時間をブロックの終了時間で割ることによって計算されます。ネットワークの更新時間は、ネットワークトポロジと負荷によって異なります。ビットコインネットワークの更新には数分かかります。ブロックのクローズ時間を1分未満に短縮した他の暗号通貨（Quarkなど）は、ネットワークの負荷が多かれ少なかれ大きくなるとすぐに、一定のフォーク露出に遭遇します。

フォークにさらされていないイーサリアムの優れたゴーストプロトコルを参照することで反対するかもしれません。その孤立したブロック（「おじ」）は結果のブロックチェーンの一部ではありませんが、チェーンバージョンへの投票に参加するため、ブロック間隔を約20秒に短縮できます。

ただし、このプロトコルには独自の脆弱性があります。たとえば、ゴーストネットワークは、特定の負荷の下でイーサネットネットワークで極端な量のトラフィックが発生すると、ネットワークストームが発生しやすくなります。簡単に言うと、更新時間はトラフィックに比例するため、ネットワークは脆弱です。クリティカルな負荷（1秒あたりのトランザクション数が多すぎる）では、更新時間はブロック生成時間に匹敵します。この場合、異なるマイナーは、ブロックチェーンに含まれる候補ブロックを個別に生成できます。そして、ここに驚きがあります。これらのブロックには同じトランザクションが含まれます。したがって、それらは再びネットワークを循環し、トラフィックを増やします。つまり、より多くのネットワーク負荷、より多くの遅延、およびより多くの「叔父」を生成します。ネットワークは、DNS / NTP増幅攻撃にさらされたかのように動作し、同じネットワークノードが攻撃者と被害者の両方になります。

さらに、ブロックチェーンに含まれる候補ブロックは1つだけです。ネットワークがそのブロックを計算するためだけでなく、投票したが結果のブロックチェーンに含まれなかったその仲間のブロックもリソースを使用したため、受け入れられたブロックチェーンへの信頼は劇的に低下します。その結果、ネットワークは、その総コンピューティング能力の51％未満で攻撃される可能性があります。

全体として、中本聡が提案したアプローチは依然として最善であると私たちは信じています。

各ブロック後の複雑さの再計算

2016ブロックごとに（つまり、約2週間ごとに）マイニングの複雑さを再計算するビットコインとは異なり、EmerネットワークとPeercoinネットワークはどちらも、新しいブロックごとにこれを実行し、ネットワークの信頼性に貢献します。次に例を示します。

スケジュールされた複雑さの再計算の後、ビットコインマイナーの50％が作業を停止するとします。ちなみに、この状況は見た目ほどありそうもないことではありません。これは、大規模なマイニングプールをホストしている国の政府がその目的のためにいくつかの法律を制定した場合に発生する可能性があります。その結果、ブロックを閉じる間隔は2倍から20分になり、ブロックサイズも2倍になります。今日の多くのブロックが1MBの制限に達していることを考えると、多くのトランザクションが数日間未確認のままになる可能性があります。これは、現在の価格で販売したい人々によるパニックとより多くの取引を引き起こし、状況をさらに悪化させる可能性があります。システムが回復するまでに数週間かかります。

新しいブロックごとにその複雑さを再計算するネットワークは、新しいマイナーの総コンピューティング能力に即座に適応するため、そのようなリスクにさらされることはありません。さらに、主にPoS暗号通貨であるため、Emercoinはマイニングやプールの影響をそれほど受けません。すべてのプールが同時に動作を停止した場合でも、ブロックを追加するのにかかる時間はわずか20％長くなり、調整システムはわずか24時間以内にこれに対処します。

授与されたPoWブロックの数の再評価

Emercoinには、マイナー容量の信頼性を維持するためのもう1つのメカニズム、ネットワークのハッシュレート（集約マイナー容量）を使用する負のフィードバックループがあります。重要なのは、鉱夫の報酬は（ビットコインの場合のように）固定されておらず、ネットワークの複雑さの4乗根に反比例するということです。

Emercoinの受託者価値が増加した場合、つまり、より多くのユーザーがそれをマイニングし始める場合、これはネットワークの複雑さに寄与し、したがって各ブロックの報酬を減らします。その結果、ネットワークは高額の法定紙幣のインフレから保護されます。逆に、何らかの理由で鉱夫がEmercoinに興味を失った場合、システムははるかに複雑でなくなり、より高い報酬を提供することで鉱夫を維持します。

理論的には、最も効率的なEmercoinマイニング戦略は、最小の容量を使用して最大の収入を共有し、協力してマイニングすることです。しかし、鉱山労働者は囚人のジレンマの変化に直面するため、これはありそうにありません。

PoSの6％年利

EmercoinはPoS暗号通貨であるため、マイナーはマイニングハードウェアとウォレット内のコインの両方で収入を生み出す可能性があります。 PoSボーナスを年率6％で支払うことを選択しました。言い換えれば、トランザクションを閉じるために使用されたコインが1か月以上無傷のままである場合、これらを使用してブロックを閉じることができ、所有者に6％のAPYが生成される可能性があります。コインが使用されると、アイドル期間が「燃え尽き」、新しい所有者のために新しいアイドル期間が始まります。言い換えれば、6％APYは最大のPoS報酬であり、コインが無傷のままである場合にのみ受け取ることができます。現在、PoS APYによる実際のマネーサプライの増加は、年間約4〜5％です。 Emercoinがより普及し、トランザクションがより多くなるにつれて、この値は、完全に無効になることはありませんが、ハードフィアット通貨に典型的なレートに一致するように減少します。

この6％のAPYがインフレを引き起こすことに異議を唱える人もいるかもしれませんが、Emercoinにはデフレ傾向があります。つまり、コインの価値は非常に速く成長しています。これは、年初からほぼ4倍に上昇した為替レートに見ることができます。ナイーブモデルとのこの不一致は、コインの価値が対応する経済的価値にリンクされているためです。経済成長はコインの価値の増加を伴うため、PoSは他の要因と比較して、マネーサプライ全体の成長にほとんど影響を与えません。

エマーコインの発行と無効化

以上のことから、エマーコインのマネーサプライは永続的に成長する可能性があると結論付けることができます。それは最初の近似では真実のようです。実際、コンセンサスを維持している参加者は、サービスをネットワークに販売し、新しく作成されたコインで報われます。ただし、Emercoinにはコインを無効にするメカニズムがあり、コインの発行のバランスを取ります。これは、コインの送信やNVSでのアカウントの購入などのブロックチェーンサービスの料金を支払うことによって行われます。言い換えれば、コインの発行に制限があり、それらを無効にするツールがないビットコインとは異なり、Emercoinはそれらを無期限に発行することができますが、バランスを取るための反対のプロセスもあります。ネットワークにサービスを販売した参加者には報酬が与えられ、ネットワークからサービスを購入した参加者には報酬が支払われます。

大まかな見積もりで、現在利用可能な要因を考慮すると、80年以内に合計約10億のEMCが生成されます。

外部IPアドレスの公開

Emercoinによって実装された最初のユニークなイノベーションはRFC5389プロトコルでした。これは、外部IPアドレスを明らかにするためのSTUNツールです。 NATの後、ウォレットソフトウェアは正しく機能するために外部IPアドレスを知る必要があります。ビットコインは、一元化されたサーバー（ http://checkip.dyndns.org ）をアドレス指定することによって、以前は受信していましたが、今でも受信しています。その後、UPNPと手動構成設定に切り替えました。多層NATの後でUPNPが機能しないなど、いくつかの理由でこのアプローチを拒否しました。結局、集中型サーバーをまったく使用せず、VoIPで同様の目的で使用されるSTUN標準を適用することにしました。現在、利用可能なパブリックSTUNサーバーの最も完全なリストを管理し、STUNサブシステム内でこれらのサーバーを使用して外部IPアドレスを識別しています。

トランザクションオプティマイザ

Transaction Optimizerは、Emercoinに実装されているもう1つのユニークなイノベーションです。

トランザクションを含むブロックチェーンを持つ暗号通貨では、新しいトランザクションを作成するときに支出するサブセットを選択する必要があります。ビットコインやその他の暗号通貨は、1,000のランダムなサンプルを取得する確率的アルゴリズムを使用して、必要な量にできるだけ近い量を含むサブセットを選択します。ただし、ウォレットに正確な合計に一致するサブセットが含まれている場合でも、標準のアルゴリズムはほとんどの場合それを見逃し、支払いのための新しいトランザクションを作成し、差額を維持します。これにより、特大のトランザクションが作成され、差額を使用するための将来のトランザクションが生成されます。

このアルゴリズムは「ゴールドダスト」の問題も引き起こし、その結果、価値の低いトランザクションが多数発生します。

Emercoinは、動的計画法を適用してトランザクションのサブセットを選択します。このアルゴリズムは、完全に一致するサブセットが存在する場合、それを見つけることが保証されています。私たちの評価では、平均トランザクション量が5％減少し、ブロックチェーンの成長が鈍化していることが示されています。

分散動的チェックポイント

PoS暗号通貨は、いくつかのエキゾチックなPoS固有の攻撃に対して脆弱です。それらの中で最も危険なものの1つは「インサイダー攻撃」です。不正なアクターが、すでに使用済みのコインを含むウォレットを制御できる場合、これらのウォレットに実際にコインが含まれていた時間へのロールバックをエミュレートする可能性があります。したがって、アクターはコインの51％を制御し、メインのブロックチェーンよりも長い代替ブロックチェーンを構築し、ブロックチェーンの内容を遡及的に変更します。

これらの攻撃は、ブロックチェーンの再構築を特定の深度レベルに制限するチェックポイントによって防止される可能性があります。ビットコインは、ウォレットコードに埋め込まれたハードチェックポイントのみを使用します。このようなチェックポイントは、ウォレットが更新されるたびに更新されます。一方、PeercoinとEmercoinは、オンラインで送信されるチェックポイントデータで動的チェックポイントを使用します。これにより、お客様側でコードを更新する必要がなく、チェックポイント構造を常に更新できます。

Peercoinは、チェックポイントデータを送信するためのノードを1つだけ提供します。複数のノードから送信された場合、そのようなデータはネットワークの競合を引き起こします。したがって、このノードに障害が発生すると、動的チェックポイントデータが更新されなくなります。

一方、Emerは、分散動的チェックポイントアルゴリズムを実装しました。これにより、複数の独立したノードが重複するチェックポイントデータを送信するのを防ぎます。一部のノードが故障した場合でもチェックポイントは更新されるため、これはネットワークの信頼性に貢献します。

イーサリアムスタイルのスマートコントラクトはありません

Emercoinはそのような契約を提供しておらず、これらを導入する意図もありません。セキュリティ上の理由から、このような契約には完全に反対しています。チューリング完全な操作に依存するコードの不正ダウンロードは非常に危険であると常に信じていました。最近の3,100万ドル相当のEtherの盗難は私たちの正しさを証明しています。

名前-値ストレージ（NVS）

Name-Value Storage（NVS）サブシステムは、Namecoin分散DNS暗号通貨に触発された、外部の実用的な価値を備えたコアイノベーションです。

分散DNSに重点を置いていたNamecoinの同様の構造とは異なり、 Emercoin NVSは、共有制御を備えた信頼できる分散型汎用ストレージシステムです。

簡単に言えば、このサブシステムは、最大20Kbのサイズのバイナリデータを格納できます。これらのデータポイントは、ネットワーク全体で一意の最大512バイトの検索キーにリンクされています。すべてのレコードは、対応するウォレットの所有者に属する支払いアドレスに関連付けられています。

支払い先住所の所有者は、レコードの管理を許可された唯一の人物です。レコードの管理とは、古いレコードを置き換える新しいレコードを作成するか、所有権を別の支払い先住所に譲渡することを意味します。古いレコードが消去されることはなく、関連するブロックチェーンからアクセス可能なままです。したがって、各レコードには、所有権の変更の完全な履歴があります。

技術的には、ブロックチェーン内のレコードは、レコード所有者の支払いアドレスに起因する0.01 EMCトランザクション（まもなく0.0001 EMCに削減されます）の結果です。そのため、この結果にはNVSの内容が含まれます。流出を許可する秘密鍵はウォレット内でのみ見つかる可能性があるため、この結果を使用することを許可されているのはレコード所有者だけです。この金額を使用するには、レコードの値または支払い先住所を含むその他の属性を変更する必要があります。後者の場合、レコードは受取人の住所を含むウォレットに転送されます。

NVSサブシステムは、JSON API（ビットコインと同様）またはウォレットGUIを介してアドレス指定できます。

Emercoin NVSシステムは、2017年から2018年までの今後の投稿で説明するすべてのEmercoinベースのサービスを強化するものです。ご期待ください。