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【NEM技術勉強会】7.7 Nothing-at-Stake問題

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前回までにProof of Importance (PoI)についての原理的な説明が終わりました。現状ではProof of Stake (PoS)に近い運用がされていることも明らかになりました。

今回からは、そのPoSとPoIが実際どう違うのか、どう似ているのかについての解説になります。Nothing-at-Stake問題というのは、Proof of Stakeで問題となったテーマで、NEMも同じ問題を抱えています。


7.7 Nothing-at-Stake(ステークするのに何も要らない)問題

 

ビザンチン将軍問題において見られるように、リソースを消費しない合意形成問題(ブロックを承認するのに追加のコストが掛からない状態のこと)には、nothing-at-stake問題がつきまといます。

Nothing-at-stake問題について詳しく知りたい方は、引用されているブログを読むと分かるようになっています。僕はゲーム理論などには疎いのであまりよく理解できませんでしたが、、、

Nothing-at-Stake問題は、ブロックを作り出すためのコストが無視できるくらい小さい場合に起こります。

つまり、ブロック生成にかかるコスト(=電気代)が少ないと、いくらでもブロックを分岐させることができるようになります(その中にはMonaコインで使われたような隠し堀りしているブロックも含まれます)。

ちなみに、nothing-at-stake問題はProof of Workでは起こりえません。なぜなら、ブロックを生成するのに多くのコスト(電気代)を払わなければならないからです。

 

NEMでは、ブロックを作るためのコストは無視できるほど小さいです(NISを動かすのに高価なハードウェアは必要ないし、負荷が小さいので電気代もかからない)。

Nothing-at-stake問題を避けるために、NEMではブロック生成の難易度(difficultuy)の変化量と、フォーク解決ができる長さを制限しています。

 

5.1: ブロック難易度の節で説明したように、ブロック生成の難易度(くじ引きの当たりやすさ)は5%までの変化しか受け付けません。

攻撃者が、50%を大きく下回るハーベスト能力しか持たない場合(委任ハーベストアカウントを5000個くらい持っているイメージ?)、攻撃者が隠し堀りしているブロックチェーンはなかなかハーベストの機会を与えられないため、その最初の段階で大きく出遅れることになります。

攻撃者は、自分のコントロールできるアカウントにハーベスト権が当たらないと、ニセの情報を持ったブロックをつなげることができません。そのためには、他のハーベスターを無視しながら、味方アカウントが選ばれるまで、ブロック生成難度が下がるのを「待つ」しかなくなります。そうなると、正常なブロックチェーンは1分毎につながるのに、自分たちの隠しチェーンは大きく出遅れてしまうことになるわけです。

この時間的な効果によって、攻撃者のブロックチェーンが本流を追い越すことが難しくなります。

さらに、ブロックチェーンはフォークしたチェーンを受け入れるのに、過去の360ブロック分(6時間分)しか認めないため(5.4 ブロック同期参照)、ハーベストアカウントが多くのフォークしたブロックチェーンに分散されて働くことを防いでいます。


コメント:

Nothing-at-Stake(ブロックつなぐのに何もいらない)問題というのは、ブロックチェーンの合意形成につきまとう面倒くさい問題です。囚人のジレンマとも似ています。

 

例えば、自分がアメリカの小さな取引所で大量のXEMを売ってドルを手に入れたとします。その直後に、海底ケーブルがゴジラによって切断されて、日本とアメリカの通信が途絶したらどうなるでしょう。通信状況の悪化によって、ブロックチェーンがフォークして、アメリカと日本で2本のブロックチェーンが走り始めます。もしかするとその時、日本側のブロックチェーンには自分がアメリカの取引所にXEMを送ったという情報がまだ書き込まれていないかもしれません。いずれ回線が復旧し、日本側のブロックチェーンのほうが少しでも先に進んでいたら、アメリカのブロックチェーンに書き込まれた「自分がXEMを送金した」という事実は無くなり、現金が手元に残ります。

 

これがPoWだと、ブロック生成は日本とアメリカのマイナー同士の力比べになるので、電気代が安くてマイニングパワーを稼ぎやすいアメリカの勝ちで納得がいくし、NiceHashでマイニングパワーを買い漁ることも難しいでしょう(MONAではこれが起きてしまいましたが)。しかし、PoSの場合は、アメリカで自分が手に入れたドルを賄賂として使って、アメリカの有力なハーベスターの協力を得、逆に国内ではハーベストを一時的に止めてもらうなんてこともできるわけです。

 

そのようなことが起きたら、信用を失ったNEMの評判はガタ落ちで、賄賂をもらって協力したひとが持っているXEMの価値も減り、人道的にもあり得ないと思うでしょう。しかし、引用されたブログでは、イーサリアムのステークホルダーが持つETHのうち0.3〜8.6%を賄賂として使うだけで、実際に攻撃は成立してしまうという説もあるのです。

 

NEMは、合理形成におけるマイノリティー(上の例では攻撃者と賄賂をもらった協力者)が、簡単にはブロックチェーンを乗っ取れないように、賄賂工作に使える時間を6時間に制限していると理解しておくと良いと思います。

 

今回も読んでくださってありがとうございます。

 

目指せ北海道

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Comments from NEMber
目指せ北海道
2019-03-05 07:09:23ID:72755

>>えっさん&小梅ちゃん🎉nemlogコメンテーター::さん
でっかいたとえ話ですが、わかってもらえてうれしいです。特に情報が遮断されると思い込みだけで物事が進んでいくところは、リアル国際政治そっくりです。

目指せ北海道
2019-03-04 16:07:45ID:72046

>>やそ::さん
いつもお世話になってます。
タグやタイトルに統一性が無いの(文体も気合もですが)が気になっていたので、とりあえず気がついたところから直してます。
そろそろ終盤なので、まとめていったほうがいいですね。

やそ
2019-03-04 14:46:59ID:72028

いつもお疲れ様です!
もしお暇があればで良いのですが、1-3章のタグが、【NEM Technical Reference】ではなく、【Technical Reference】となっていて、最新話の記事からタグで最初から読みたいー!と思ったときに遡りにくい(このシリーズを纏めて見たい時に見づらい)
ので、過去のタグを統一を最近のに統一していただければありがたいです。

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趣味はバイクでツーリングしながら、ブログを書いたり、動画配信したりすること。暗号通貨はまだまだ初心者。

nemlogに何を書こうかいろいろ考えたのですが、まずはバイクで動画配信をするための工夫や楽しさ、充実感などを伝えられたらと思ってはじめました。ラズパイをバイクに積載して、ボタン一つでYoutubeライブ配信できるシステムを作りました。それを発展させて、XEMの価格を常時監視、取引するボットも作ったりしています。

本業は再生医療系研究者です。歯を内側から再生している「歯髄(しずい)細胞」を世界に広めるために、しずい細胞プロジェクトを推進中。細胞の流通(トレーサビリティー)管理にNEMのモザイクを使いたいと思って、NEMについて勉強してます。管理システムの名称は「ShizuiNet」にしようと思っています。NEM.ioのAlexさん、Jeffさんと名刺交換&握手できたのが心の宝物。
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