こんにちは！みなさん。私は Lars Brünjesと申します。
Input Output Globalの教育ディレクターです。
そのため、専門用語を少なくして、全ての技術をわかりやすく説明するのが私の仕事です。
そして、今回の発表では、ステークプールと分散化について発表できればと思っています。
まずは分散化からはじめましょう！
分散かとは何なのか？そして何故それを気にする必要があるのか？なぜそれが素晴らしいのか？また、デメリットは何なのか、ということを説明したいと思います。
まず、ブロックチェーンとは何かということから始めましょう。空の元帳(台帳)と考えてください。 ブロックチェーンは昔からシリーズが続いている、古い本だと考えてください。
そしてこの台帳(元帳)の特徴は、インクが乾いていて、記入内容の変更や削除、修正はできません。
できれば、これを空に置きたい。つまり分散化です。この台帳は限られた人しかアクセスできない場所に置くのではなく、世界中に分散させるべきです。
したがって、この台帳は何百、何千とコピーがあるので、全てのデータが分散されています。帳票には誰でも記入できますが、一貫性があります。そのため、誰でもどのような内容か把握することが可能です。
一度このような技術で作られてた元帳(台帳)を持っていると、素晴らしい事が可能になります。
例えば、元帳(台帳)が取引内容だけの暗号通貨を構築することができます。
したがって、すべてのアプリケーションで取得する基本要素は元帳(台帳)です。そのために必要な数式や理論はたくさんありますが、この複雑さがあるからこそこの元帳(台帳)を誰もが利用できるようになっています。
では、何故分散型台帳のほうが良いのでしょうか？ まず仲介業者が必要ありません。
昔ながらの銀行システムは、人から人へお金を送金したい場合、その間に仲介者(１つ以上の銀行)が存在します。この仲介業者も経営に必要な費用が発生し、収益をあげる必要がありますが取引コストの一部は負担することになります。それだけではなく、効率やコスト、データや情報を誰が所有しているかも重要です。
銀行に限らず、 無数の企業や、 Google、 Facebook、 Amazon、 などこのサービスを利用するとき私達は企業側にデータを提供しています。つまり私達のデータを所有し、それを使ってデータを販売することが出来るため、私達は何に使用されるかコントロール出来ません。
したがって、すべての通信が企業に中央的に集約される仕組みだと、私達のプライバシーと権利の多くを移すことになります。誰もが平等な立場にあるからこと分散化が私達に力を与えてくれる理由でもあります。 誰でも参加でき、参加を規制する権限がないために排除されることはありません。そのため世界中の人々がシステムに参加できます。
分散化は、セキュリティ・堅牢性、耐障害性にも優れています。元帳でのこのメッセージの複製には、問題が発生した場合でもシステム全体が崩壊するような障害点が一つもありません。 もし銀行を所有していて、火事が起こった場合おそらくお金や口座、沢山のデータが失われます。しかし、データが何度も複製される完全分散型システムでは、1台のコンピュータが破損したり、ネットワークの一部が削除されても、残りのコンピュータが必要な情報をすべて持っています。情報が失われること無く、システムは稼働し続けます。 不具合が多ければ、多少遅れますが、それでも稼働し続けます。 インターネットは分散型システムの良い例です。
太平洋のケーブルが切れてネットワークが切断されても、インターネットは動きます。この大規模な冗長性は、損傷や中断が発生した場合でも、システムの稼働を維持するのに役立ちます。
もちろん、欠点もあります。 すべてのメッセージ複製には、中央サーバーを持っている場合よりもはるかに多くのエネルギーを必要とします。そのためデータが何度も複製され、全てのノードやシステムに参加している人は、冗長化作業と冗長化したデータをハードディスクに保存する必要があります。これは中央システムが必要としないエネルギーです。
またデータを何度も複製してしまうので、スペースを無駄にしてしまいます。 それは我々が認識しなければいけないコストです。 そして人々は、これらのハードウェアやリソースを他の目的に利用することが出来ます。例えば、ビデオゲームをしたりインターネットで動画を見たりすることが出来ます。
だから分散化が必要とされています。
まずはブロックチェーンがどのようにして動いているのか、そして本当の合意形成とはは何なのかを理解してみましょう。
あなたがお金を持っていて、車を買いたい、旅行に行きたいと思っていても、両方を買う余裕はないとしましょう。そのため、自動車ディーラーにお金を送るトランザクションを1つ作成し、旅行代理店に同じお金を送る別のトランザクションを作成することができます。そして、一方のトランザクションを世界のどこかのノードに送り、もう一方のトランザクションを別のノードに送ります。一方のノードは車の取引を台帳に書き込み、もう一方のノードは旅行の取引を同じ台帳に書き込む。そして当然のことながら、両方のトランザクションは、同じ資金を二度使う二重支払いを発生させるため、競合することになります。これを複数のバージョンの元帳を持つブロックチェーンではフォークと呼ばれ、これを防ぐ必要があります。そのためには、2つのバージョンのどちらが正しいかを判断する方法を見つける必要があります。そのため、元帳のどちらのバージョンが正しいかについて全員が合意に達することになります。
そのためのコンセンサスプロトコルがあります。基本的には、コンセンサスとは、次のエントリを実行する権利を誰が持つかを決めることです。この例では、トランザクションを実行する権利を持っているのはノードのうちの1つだけです。車の取引でも旅行の取引でも良いのですが、コンセンサスが決定されます。
コンセンサスは非常に洗練された暗号プロトコルですが、基本的な原理は非常にシンプルです。基本的には仮想抽選です。新しいブロックを作成する必要があるたびに、台帳にエントリを書き込む人を選ぶための仮想抽選が行われます。この抽選の勝者には、この新しいエントリを追加する権利があり、そのエントリを元帳に追加するための努力と時間に応じて報酬が与えられます。それは誰もがこの宝くじで同じ当選率を持っているわけではないことを知っておくことが重要です。それは一人一票ではありません。そして、考えてみると、デジタルの世界ではオンラインアイデンティティに対する人の比率は1:1ではないので、意味がありません。例えば、たくさんのメールアカウントを作って、ネットワーク上で異なるアイデンティティのふりをすることができます。
つまり、チケットを購入して抽選に参加するという仕組みです。これも会社の仕組みと似ています。会社の株主であれば、すべての株主が同じ議決権を持っているわけではありません。それは、彼らが持っている株式数によって異なります。宝くじの当選者は、新しいブロックを作ることができます。つまり、台帳に次のようなエントリを作成します。そして、ここでは、二重支出取引の間の競合を解決する方法です。
このプロトコルはチケット所有者の大多数が正直であることを前提としています。つまり、もう一つの重要な側面は、完全に分散化されたシステムを使うとすぐに、すべての人を本当に信頼できなくなるということです。悪意のある人は常に存在しますので、全員がプロトコルに従っている場合にのみ機能するシステムは非現実的です。そのため、システムは常に敵対者に対して寛容で、通常は多数派なので、チケット所有者の多数派が正直である限り、すべてが機能し、失敗することはありません。
しかし、チケットをどのように定義するのでしょうか？まず、ビットコインが代表的な例であるプルーフ・オブ・ワークの話をしましょう。
プルーフオブワークの考え方は、1つのCPU、1つの宝くじです。プルーフオブワークシステムの例としては、ビットコインやイーサリアムなどがありますが、現在のシステムのほとんどがプルーフオブワークです。カルダノは、最初に真に承認され、安全性が確保されたプルーフオブステークのシステムです。これらのシステムでは、宝くじの当選確率を決めるのはハッシュパワーであり、基本的にはどれだけの計算能力を持っているかということになります。これは、基本的にどれだけの計算能力を持っているかということを意味します。つまり、新しいブロックが作られるたびにパズルを解かなければならず、そのパズルを解くためには大量の数学的計算が必要になります。そこで、すべてのノードがパズルを解くために競争し、最初にパズルを解いた者が勝ち、台帳上にトランザクションを作成し、報酬を得るのです。だが それには代償が伴います。
これらのコンピュータはすべて、これらのパズルを解こうとしており、これが多くのエネルギーを消費しています。ビットコインのエネルギー消費量はスイスやベルギーと同程度で、世界の電力消費量の約0.2％を占めています。そのため、ビットコインの採掘者が次のブロックを作る権利を争うために、この同じ量のエネルギーを使っているのですが、これにはかなりのコストがかかっています。
2009年にビットコインが始まったときは、パソコンで簡単に解けるようになっていました。しかし、ビットコインの人気が高まるにつれ、パズルをいち早く解きたいという人が増え、より速く解くために、より強力なデバイスを持つようになりました。その結果、ハードウェアはCPU、GPU、FPGA、ASICと進化し、現在ビットコインを採掘するために使用されています。そのため、人々はこの目的のためだけに、より強力なコンピュータにアップグレードしました。
また、これらすべての強力なコンピュータと冷却は多くのエネルギーを消費するため、エネルギーコストの低い国が好まれるため、地理的な意味合いもあります。それは、人々が世界の寒い地域でビットコインを採掘する傾向があることを意味します。これは、多くの人々がビットコイン採掘への地理的アクセスを持っていないことを意味し、このように世界の大部分が除外されています。人々はこれが分散化のために支払う代償だと言うかもしれませんが、あなたはまだ本当に分散化を達成していません。人々はコストを節約したいので、彼らは一緒になって報酬を共有するマイニングプールを作成します。今日の時点では、4つの異なるマイニングプールがビットコインのマイニングの半分以上をコントロールしています。4つは1つよりも優れていますが、真の分散型システムにはまだ程遠いです。常に改善の余地があり、それがカルダノが行ったことです。
プルーフ・オブ・ステークでは1枚のラブレース、1枚のチケットと言うことができます。ラブレースはカルダノの通貨では最小の単位で、1ADAのごく一部を表します。ステーク量、システム上で持っている通貨の量によって、宝くじに当選するチャンスが決まるという考え方です。つまり、所有している通貨の数が多ければ多いほど、次のブロックを作るチャンスが高くなるということです。
このアイデアは「Follow the Satoshi」から来ていますが、カルダノの場合は「Follow the Lovelace」になります。システム上のラブレースはすべて実際の物理的なコインであり、この抽選ではランダムにラブレースが選ばれます。すると、ADAをいくつか所有している人は全員、選ばれた特定のコインを所有しているかどうかをチェックします。もしそうであれば、彼らは抽選に勝ち、新しいブロックを作成することができます。つまり、より多くのADAを持っていれば、あなたのコインが抽選で選ばれる可能性が高くなります。
プルーフオブステークシステムでは、プルーフオブワークのような厳しいハードウェア要件はありません。抽選に参加する、ブロックを検証する、ブロックを配布する、新しいトランザクションを受け取る、などのように行われる計算があります。もちろん、プルーフオブワークでは、パズルを解くための計算能力によって決定されます。仕事の証明では、パズルはありません、最小限の計算能力を使用するこれらの宝くじがあります。ですから、私たちのコミュニティのメンバーには、例えばRaspberry Piでノードを動かしている人がいます。それは必要ないので、非常に強力なマシンに投資するインセンティブはありません。宝くじに当選する可能性は、あなたが持っているステーク量によってのみ決定されます。
これはまた、地理的排除の代わりに、インターネットに接続されたコンピュータさえあれば参加できるということを意味しています。アフリカでも東南アジアでもヨーロッパでも関係ありません。ですから、エネルギーの安い国に住んでいても何のメリットもありません。誰でも参加できても、参加したくない人、参加できない人は必ずいます。例えば、カルダノの技術的な部分に興味がないとか、ノードを設置したくないとか、サーバーを借りたくないとか。そこで、ステークプールと委任の概念が登場します。
プルーフ・オブ・ステークでは、各コイン、各ラブレースは、二重の役割を持っていることを理解することが重要です。1つ目の役割は支払いであり、通貨として価値を蓄えたり転送したり、商品やサービスの支払いに使用することができます。しかし、カルダノはプルーフオブステークの暗号通貨なので、各コインにはもう一つの役割があり、それがステークの役割です。つまり、このコインを持つことで仮想の宝くじに参加することになるので、ADAを使うことができるだけでなく、宝くじとしても利用することができるのです。ここで重要なのは、この二つの役割が独立しているということです。まだ支払い手段としてそのADAに保持しながら、あなたは宝くじとして他の誰かにそれを委任することができます。
あなたはあなたのADAの宝くじをステークプールに委任することができますが、あなたは常にADAの支払いの役割の制御を維持します。つまり、ステークプールに委任するということは、お金を渡すということではなく、自分の宝くじを使う権利を与えるということです。
つまり、ステークプールはノードを立ち上げて自分のステークプールを運営したくない人たちから世界中から委任を受け、基本的にはステークプールがすべての宝くじを集めて、宝くじに当選して次のブロックを作る権利を得る確率が高くなるということです。これは、人々が自分のADAをステークプールに渡さなければならないという意味ではなく、自分の宝くじを使う権利を与えているだけです。もしあなたがいくつかのADAを持っていて、自分のノードはいらないと思っていて、自分の宝くじを与えてステークプールに委任した場合でも、あなたはいつでもそのADAを使うことができます。
もちろん、例えば車を買うために自分のADAを誰かに渡してしまった場合は、もうステークプールから報酬を受け取ることはできません。重要なのは、あなたがいつもあなたのADAをコントロールしていて、いつでもそれを使うことができるということです。
ステークプールは、これらのすべての宝くじを収集し、宝くじに当選する可能性が高く、新しいブロックを作成します。ブロックを作成するとき、ステーク・プールは、リレーを持ち、ブロックの転送を高速にするために世界中の他のリレーに接続できるようにするために、サーバー上にインフラストラクチャをセットアップしなければならないため、その努力に対して報酬を得ることができます。そのため、ステークプールを運営するにはいくつかのコストがかかります。そして、彼らがコストと自分自身のためのマージンを取り除いた後、報酬は自分のプールに委任した全員の間で分配されます。そして、この報酬の分配は自動的に行われます。
ビットコインとは異なり、報酬はプールの担当者によって分配されるので、一人一人がどれだけもらえるかは担当者次第です。カルダノは全く異なり、報酬の分配はプロトコルの一部なので、委任者は自動的にステークプールから報酬の公平な取り分を受け取ることがプロトコルで保証されています。
前述したように、自分のブロックを持っていて、自分のブロックを作るのではなく、ステークプールに委任した方がいいと思う理由の一つは、興味がないか、技術的な知識がないということです。別の可能性のある理由はまた、分散であり、あなたが比較的小さなステークを持っていると、あなただけが毎月1回かそこらを獲得している場合。そして、これらのブロック報酬からの収入の流れを予測することは非常に困難です。
もしかしたら、ある月は運が良くて3つのブロックが出たのに、その後3ヶ月間一度も宝くじに当選せず、何の報酬も得られなかったということもあるかもしれません。この場合、あなたの収入は非常に強く変動します。そして、ステーク・プールは非常に多くのステークが委任されているため、その変動ははるかに低くなっています。
彼らは毎月何百ものブロックを作成するかもしれません。もちろん、統計的な変動はありますが、それははるかに低く、収入の流れが比較的一定で予測可能であることを意味します。つまり、技術的にはノードを自分で走らせることができたとしても、それがADAを委任したいもう一つの理由かもしれません。
問題は、それが機能しているかどうかで、ビットコインが持つマイニングプールと同じように、4つまたは5つの大きなマイニングプールがすべてを支配し、ほとんどの力を持っているという問題が発生しないかどうかということです。私たちはこのビットコインの例を念頭に置いていたので、この問題を防ぐために、この仕組みのインセンティブスキームを設計しました。私たちは、私たちの報酬メカニズムを使って、ステークがプール間でどのように分配されるかを確認するために、様々なシミュレーションを実行しました。最初は非常に混沌としていますが、最終的には、ビットコインのように大きなプールがいくつかあり、小さなプールがたくさんあるのとは対照的に、すべてのプールが同じ大きさであることがわかりました。そしてこのシステムは、真の分散化を達成するために設計されています。これはどのように機能するのでしょうか？基本的に、プールが一定のサイズに達すると、プールが受け取る報酬に上限を設けています。つまり、一旦プールが望ましいサイズに達すると、まだブロックを作成することができますが、そのために余分な報酬を得ることはできません。
実際には、プールは飽和状態になり、代わりに報酬を失い始めるでしょう。そのため、そのような人たちは、むしろ利害関係の少ない小さなプールに委任した方がいいのです。これにより、人々はプール間の委任をむしろ平等に分配するようになり、ビットコインや他の暗号通貨で見られるような少数のプールが支配的になることはなくなります。
カルダノは、同額のステーク量を持つ理想的なプールの数として、150プールからスタートします。しかし、これは時間の経過とともに増加し、基本的には空が限界です。ですから、同額のステークのプールが何千もないわけがありません。過去数ヶ月間に実施したITNのシミュレーションのデータがあります。約1,000のプールがITN期間の終わりまでにブロックを生産していたので、それは機能しているようです。
このようにして我々は真の分散化を達成していますビットコインとは異なり、宝くじの大部分が4つか5つのプールによって獲得されます。
これまで話してきたことをまとめてみましょう。プルーフ・オブ・ワークとその問題点について、エネルギー消費が大きい、高い計算能力が必要、地理的に排他的、中央集権化の傾向がある、などの話をしました。もう一方では、カルダノとプルーフ・オブ・ステークの話をしました。エネルギー消費量が少なく、高い計算能力を必要としないところでは、地理的に包括的であり、代表者が異なるプールをサポートすれば、健全な分散化を実現する可能性があります。
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