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PoWにおけるコンセンサスの解釈

indiv Report
今日はZilliqaを例にコンセンサスについて
考えてみたいと思います。

コンセンサスは文字通り「合意」という意味ですが、
もう少し細かく
「どのチェーンが正当であるかを決めるルールに従って、
予め定められた比率以上の参加者が同じ選択を取ること」
としたいと思います。

 

PoWにおけるコンセンサスの解釈

ビットコインの場合、ブロック生成者になるための条件は、「他の人よりも早く、適切なナンスを見つけ出すこと(たくさんの計算を素早く行うこと)」となります。

マイニングにで何を早く見つけるための計算をしているのかを知らない方が多いです。ナンスを見つけたマイナーがブロック報酬を得る権利を得ることができます(ビットコインの場合 – 12.5BTC / 10分)。このナンスについての説明はLab内で詳しくしています。

比較対象がないと分かりづらいのでEOSを例にしてみます。

EOSは21人のブロック生成者を選び、持ち回りでブロック生成者を務めます。
そして他のブロック生成者の承認をもってブロックが生成される仕組みです。

ブロックが正当なものとして認められるのはどの段階なのか?

コンセンサス設計によって全然異なるので面白い。

例えばビットコインはナンスを見つけたマイナーがブロック生成権利を持ち、正当なブロックの可否を決めるのはその後、一方EOSは2/3以上の承認を得た段階でブロック生成と承認が完了する。

ちなみにこれはPoWとPoSの違いではありません。

例えばEOSとEthereum Casperは両方共PoSですが、仕組みは異なります。
同様にPoWであってもコンセンサスの形成方法が異なるケースがあります。
ちなみにビットコインとEthereumは両方ともNakamoto consensusという仕組みで運営されています(ビットコインはSHA256, EthereumはEthashなのでアルゴリズムは異なります)。

Nakamoto consensusとは、P2Pネットワーク上でビザンチン将軍問題を解決ではなく、「迂回」するためのコンセンサス(合意)設計と一言で言えます。

筆者は解決ではなく迂回という言葉がしっくりきており、なぜかというとマイニングには多大な電力という負のインセティブがあるからこそ、マイナーはネットワークを攻撃するよりもマイニングに参加する方が合理的なわけで、攻撃するメリットの方が大きければ攻撃するわけです。

つまり根本的な問題の解決をしているわけではなく「迂回」なのです。

Zilliqaは部分的にPoWを使っていますが、Nakamoto consensusではありません。

また、EOSと同じく中心メンバーとなるブロック生成者のグループを作り、順にブロックを生成していく仕組みになっていますが、Zilliqaの場合PoWによって誰がブロック生成者になるかが決定されます。
ブロック生成者になることを希望する人間は一定期間ごとに開催される「計算競争」に参
加し、それに打ち勝てばブロック生成者グループに入ることができる、というのがZilliqaの仕組みです。

簡単にまとめるとEOSとZilliqaは、

  1. 代表を選ぶ
  2. 代表者たちの中で、順にブロック生成者の役割を回す
  3. ブロック生成者を入れ替える

という順番になっていると言えます。

EOSの場合、代表は投票によって、Zilliqaの場合はPoWの計算競争によって決まります。

一方でビットコインやEthereumの場合、我々は直接計算競争に参加することができます。
ただし、先述したようにNakamoto consensusの場合、代表ノードは必要なく、最初にナン
スを見つけた人が独占的にブロックを生成することができます。

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