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Ethereum基礎学習|GHOSTプロトコルとは?

Ethereum基礎学習|GHOSTプロトコルとは?
GHOSTプロトコルとは何か?ブロック生成に同じPoWを採用しているBitcoinとの違いについて記載しています。


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Ethereum基礎学習|GHOSTプロトコルとは?

20198月時点でEthereumに採用されているGHOSTGreedy Heaviest Observed Subtree)プロトコルは、マイナーによるブロック承認作業によってチェーンが分裂した際に、どちらか一方のチェーンに収束させるための仕組みです。その選択方法は、よりコンピュータによる計算能力(ハッシュパワー)が集まっている方に収束させるというものです。ブロック生成に同じPoWを採用しているBitcoinとの違いはというと、Bitcoinの場合は1番「長いチェーン」がメインチェーンとして収束していき、Ethereumの場合は1番「重いチェーン」がメインチェーンとして収束していきます。

なぜ同じPoWを採用しているのにも関わらず、メインチェーンの収束の仕方に違いがあるのかというと、ブロック生成時間が異なるからです。Bitcoinの場合は、1ブロック生成時間は約10分です。Ethereumの場合は、1ブロック生成時間は約15秒です。処理能力の観点から早いほうが良いとは言えますが、セキュリティやマイニングの集権化といった特有の課題も出てきます。

セキュリティの課題というのは、ブロックの生成スピードが早いほどにマイナーが同時にブロックを生成してしまう可能性が高くなり、チェーンの分裂が発生することで悪意のある攻撃箇所が増えることです。マイニングの集権化というのは、ネットワークに参加しているマイナーは、ブロックを生成するためにハッシュパワーを使用して競争をします。例えば、マイナーAがブロック生成に必要なハッシュ値を計算によって見つけた場合、ネットワーク全体に知らせるために一定数の時間が必要になります。しかし、マイナーAは誰よりも早く次のブロック生成に必要な計算を始めることができ、集権化してしまうというものです。

Ethereumのブロック生成時間の速さを活かしながら、セキュリティやマイニングの集権化の課題を解決しているのが、GHOSTプロトコルということです。では、どのように課題を解決しているのでしょうか?

セキュリティの課題はに関しては、メインチェーンから分裂した際のブロック(unclenephew)に費やされた計算資源もメインチェーンの重みとして考慮されます。つまり、これは分裂したuncleブロックやnephewブロック(uncleブロックの子ブロック)でさえもEthereumのセキュリティに貢献していることを意味しています。

マイニングの集権化に関する課題は、uncleブロックやnephewブロックに対してもブロック報酬を設定している点で、解決というよりも緩和しています。uncleブロックのマイニング報酬はメインブロックの87.5%、nephewブロックだと3.125%のマイニング報酬を得ることができます。これによってマイナーが、uncleブロックやnephewブロックをマイニングするインセンティブを作り出しており、それがセキュリティにも関連してくるというものです。しかし、親ブロックのマイニンングに対する初期発見者の優位性は変わらないという点で、解決ではなく迂回であるという意味です。

Reference
https://github.com/ethereum/wiki/wiki/White-Paper#modified-ghost-implementation

 

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今井 涼二

今井 涼二

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