モデルを使用してビットコインのセキュリティを分析するにはどうすればよいですか?ブロック補助金が下がった後の安全をどう確保するか？
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、Hasu (独立研究者)、James Prestwich (Summa 創設者)、Brandon Curtis (Radar 調査ディレクター) 著、Odaily の許可を得て転載。
「ビットコインのセキュリティに対する最大の脅威はプロトコル自体に根ざしており、ブロック報酬の削減によってもたらされるセキュリティリスクです。」
論文著者: Hasu (独立研究者)、James Prestwich (Summa 創設者)、Brandon Curtis (Radar リサーチディレクター)
編集と解釈: LeftOfCenter
システムを侵害するために多大なリソースを費やそうとする攻撃者に対してなど、敵対的な環境でその目的を達成できるアプリケーションやプロトコルを「安全」と呼びます。残念ながら、全能の攻撃者から影響を受けないシステムはありません。したがって、セキュリティに対する実用的なアプローチとは、人々が合意に従うインセンティブを最大化すると同時に、それに違反するインセンティブを最小限に抑えるものです。
この観点から、ビットコイン ネットワークが「安全」かどうかを確認してみましょう。
ビットコインの目標は、そのような決済システムを構築することです
誰でも参加可能（ライセンスフリー）、
正当な所有者のみがトークン (セキュリティ) を使用できます。
すべての有効なトランザクションは最終的に台帳に記録されます (活性)。
人々はこれまで 10 年以上ビットコイン資産を保有しており、これはビットコインが事実上安全であることを示しています。しかしその一方で、学術界や理論界では、ビットコインのセキュリティ特性を学術研究モデルで再現することはできておらず、学者らはビットコインは「間違いや欠落に満ちている」「運命にある」と非難しており、これもまた問題だ。 「ビットコインは実際には安全だが、学術界では安全ではない」という一種の「ミーム」につながります。
幸いなことに、独立系仮想通貨研究者のハス氏、Summa創設者のジェームス・プレストウィッチ氏、レーダー研究ディレクターのブランドン・カーティス氏は最近、この状況を変えることを期待する論文を発表した。
この論文では、3 人の著者がビットコインのセキュリティ モデルを導入することで理論と実践の間のギャップを埋めます。この論文は、ビットコインが現在、驚くほど少数の要因により非常に高い攻撃インセンティブに耐えることができることを示しています。
この論文はさらに、学者によって提案された攻撃の多くがマイナーにとって不合理で不経済である理由を説明しています。
問題は、ブロック報酬の削減によってもたらされるセキュリティリスクです。ブロック報酬はビットコインの固定発行計画の一環として削減される予定であり、これによりマイナーの予測可能な収入が減り、ひいてはマイナーの利益維持への取り組みが減少するというのが共通の見解です。ビットコインネットワークのセキュリティ。この論文では、ブロックスペースの堅固な市場が発展しない場合、ブロック報酬の減少が将来にどのように重大なリスクをもたらすかについて説明しています。一般に信じられていることに反して、この論文は、ユーザーが追加の確認を待つだけではこの問題を補うことはできないと主張しています。
最後に、この論文ではいくつかの可能な改善点も提案しています。
以下は、この論文の中核となる内容の一部です。
副題
1. なぜビットコインをマイニングする必要があるのですか?
ビットコイン システムでは、メッセージの所有権を証明および検証するために公開キー暗号化が使用されています。この中で、トークンの所有者は秘密鍵を使用してメッセージに署名できます。ネットワーク内の他のノードは、送信者のハッシュされた公開キーを使用して、メッセージが有効であることを検証できます。これは、ビットコイン システムの「セキュリティ」要件を満たしています。
ただし、ノードが 2 つのメッセージを受信する場合があり、両方とも個別には有効ですが、同時に有効にすることはできません (二重支払い攻撃など) この場合、公開キー暗号化はまったく機能しません。
ビットコインはこの問題をどのように解決するのでしょうか?これは、単一の信頼できるサーバーの署名を一連の計算能力の署名に置き換えることにより、ノードが単一のチェーン上で調整できるようにします。これらの署名は生成にコストがかかり、簡単に検証できるため、信頼性が高くなります。したがって、ノードがマイナーから 2 つの矛盾する署名を受け取ると、コストの高い方を選択することになります。このフォーク選択ルールが「サトシ・ナカモト・コンセンサス」です。
ビットコインマイニングにダイナミックメンバーシップマルチシグネチャ（DMMS）を使用するというアイデアは、Adam Back と Matt Corallo らによって最初に提案されました。 DMMS は、変数と、いつでも出入りできる匿名の署名者のセットで構成される署名です。ビットコインネットワークにおける彼らのコンピューティングパワーのシェアは、ネットワークにおける彼らの署名の重みを表しています。各ブロックが前のブロックを参照するため、これらの署名は累積され、最終的にはブロックのチェーンが作成されます。
ただし、暗号化テクノロジーとして、このプロトコルはすべての側面をカバーできないという点で制限があり、いくつかの重要な側面ではプロトコルを強制することができません。たとえば、ノード自体は、2 つの競合するトランザクションのどちらが有効であるか、またはどちらが有効であるかを知りません。競合する 2 つのチェーンの方が人気があります。したがって、ユーザーは単一チェーン上で調整するためにフォーク選択ルールに依存します。このルールはビットコインがコンセンサスを維持するために必要ですが、マイナーにプロトコル自体に拘束されない（規制されていない）大きな権限も与えます。
最も有名なインセンティブの失敗の 1 つは、二重支出攻撃です。これは、マジョリティマイナーが最初にBTCを使用して元のチェーンで非BTC製品またはサービスを購入し、返金不可の商品またはサービスの納品を取得すると、トランザクションが決して行われないより長いチェーンを生成できる場合です。しかし、こうしてお金と物品が同時に手に入るのです。より高価な署名に従うノードは、オフチェーンの盗難やその他の悪意のある動作が含まれる場合でも、自動的に新しいチェーンに切り替わります。
暗号署名などの「ハード」プロトコル ルールではトランザクション順序のセキュリティを完全に保証することはできず、マイナーがビットコイン ユーザーにサービスを提供するアップデートを発行する「ソフト」な経済的インセンティブにも依存していることがわかります。
副題
2. ビットコインのセキュリティのモデリング
トランザクションを取り消さないインセンティブがあり、それによってこのトランザクションのファイナリティが生成されることは、マイナーにとって不利益なだけです。支払いを確実に完了するには何回の確認が必要ですか?と尋ねる人が必ずいます。
Hasu、James Prestwich、Brandon Curtis は、ビットコインの安全性のモデルを確立しました。彼らのセキュリティ モデルでは、ビットコインの安全性は確認の数とは何の関係もなく、安全性は 2 つの要素にのみ関係していると結論付けられました。
2.1 セキュリティの前提条件
モデルによって確立された基本的な支払いシステムの仮定では、ブロック報酬は 12.5 BTC、取引手数料は 0 です。マイニングに必要なすべてのハードウェアとハッシュ能力はオンデマンドでレンタルされるため、マイナーはビットコイン ネットワークに長期的に関与する必要がありません。マイナーの行動はBTCの取引価格に影響を与えず、ユーザーはナカモトの合意に違反しません。
論文では、この「正直なマイニング」動作によって得られる価値をEV（正直なマイニング）と定義し、10ブロック間隔でのマイナーの収入MR（マイナー収益）は125BTCとなります。
マイナーがネットワーク マイニングに自由に参加でき、マイナー間で完全な競争が行われていると仮定すると、この報酬を獲得するためのマイニング コスト (MC: マイニング コスト) は 125 BTC であると予想できます。つまり、次のようになります。
式 1: マイニング収益 (MR) - マイニングコスト (MC) = 0 式 2: EV (オネストマイニング) = MR - MC
式 2: EV(オネストマイニング) = MR - MC
したがって、EV (Honest Mining の収益可能価値) のベンチマークは 0 BTC です。
マイナーが攻撃から抽出したいビットコインの価値は、MEV (マイナー抽出可能値) として定義されます。これは、マイナーがコンセンサスまたはトランザクション注文を操作することによって取得する他の値を指します。攻撃マイニングの最終的な EV (二重支出など) は次のようにモデル化できます。
式 3: EV(攻撃マイニング)=MEV+MR-MC
EV (正直マイニング) > EV (攻撃マイニング) が維持される限り、合理的なマイナーは攻撃せずに合意を遵守します。したがって、ビットコインの安全性を確保するには、EV（オネストマイニング）＞EV（アタックマイニング）とする必要があると結論できます。
マイナーが 10 ブロック間隔から 100 の MEV を取得すると仮定すると、次のように結論付けることができます。
ケース 1: EV (攻撃マイニング) = MEV + MR - MC=100+10-10=100;
100>0 であるため、現時点ではビットコインは安全ではないと推測できます。
この発見は直観と一致しています。なぜなら、ブロックチェーンに対するこの攻撃には攻撃者にとって実際のコストはなく、必要な予算は 10 BTC だけであり、コストは攻撃成功後の報酬によって相殺できるからです。
ここで注意すべき点が 3 つあります。
1) 攻撃者が自分で生成したブロックの一部を取り消すと、MC は変わらないものの、実効マイニング収益 MR (アタックマイニング) が減少するため、攻撃により実際のコストが発生し始めます。
2) 少数の防御マイナーが元のチェーンをマイニングし続ける場合、攻撃の継続時間は長くなります。ただし、攻撃者が最終的に元のチェーンを追い越すことができる限り、EV (攻撃マイニング) は減らず、予算が増加するだけであり、防御しようとしている防御者のリソースは無駄になります。
3) このモデルでは、攻撃者が大量のハッシュパワーを持っている場合、または複数の小規模な攻撃者が共同攻撃を実行する場合、攻撃者間の調整にコストがかからないと仮定します。しかし現実の世界では、マイナー間の MEV 値や攻撃期間について意見が一致しない場合、調整コストが増加する可能性があります。
2.2 市場ガバナンス
ことわざにあるように、消費は一種の投票とも言え、経済参加者は消費を通じて投票することになります。ブロックチェーン市場では、BTCを売買するユーザー（消費者）の行動は、マイナー（生産者またはサービスプロバイダー）への投票でもあります。マイナーが提供するサービスにユーザーが不満を抱くと、決済システムに対する信頼が低下する可能性があり、マイナーのセキュリティサービスが整っていない場合にシステムが攻撃されると、消費者の不満が高まり、決済システムの下落につながる可能性があります。 BTC取引価格で。
この論文では、攻撃後のビットコインのドル価格を p(post AttackPrice, post AttackPrice) と表現しています。ここで、post AttackPrice=95% は、「攻撃によりビットコインの価格が 5% 下落した」ことを意味します。
式 4: EV (攻撃マイニング) = p (攻撃後の post AttackPrice) x (MEV + MR) - MC<0,
更新された計算式では、攻撃による BTC 価格の下落により、MR (ブロック報酬 + 手数料) と MEV の両方の価値が下がりますが、マイニング コスト (MC) は同じままです。これは良い推論であり、攻撃後、BTC の数には損失はありませんでしたが、購買力の 5% が失われ、その価値は攻撃前の 95% に相当するだけでした。
市場ガバナンスの導入により、MR（正直マイニング）がp（post AttackPrice）*（MEV + MR（アタックマイニング））より大きい限り、EV（アタックマイニング）は採算が取れないと言え、次のように表現できます。として：
式 5: MR>p (攻撃後価格) * (MEV + MR) の場合、EV (攻撃マイニング)
このことから、システムを安全に保つための 3 つの方法を導き出すことができます。
1) たとえば、ビットコインで取引する人がほとんどいないこと、またはユーザーが購入者の身元を知るなどの他の保証がなければ最終的な支払いを考慮しないため、MEV は十分に低く保たれます。
2) p (post AttackPrice) が非常に低いため、ユーザーはビットコインの使用に非常に敏感であり、マイナーが職務を遂行できなくなると、これらのユーザーはすぐに競合他社に乗り換えます。 BTC の価格が暴落する傾向がある場合、他の形式の攻撃 (妨害行為など) がより魅力的になり、それによって MEV が増加します。
3) MR の値が十分に高いため、MR に対する p(post AttackPrice) の効果が MEV からの潜在的な利益を上回り始めます。
2.3 マイナーの長期的な取り組み
これらの以前の仮定は、マイニングに必要なすべてのリソースがオンデマンドでレンタルできるという「非現実的な仮定」に属します (この見解は、ビットコインのセキュリティに関する学術的レビューを支配しています)。実際、現実のマイニング動作はこのようなものではありません。激しい競争のさなか、あるマイナーが同じ予算コストで得られる収入を増やした場合、他のマイナーも追随しなければ収入が減少するリスクがあります。
鉱山には常に存在する堀はほとんどありません。その結果、鉱業はおそらく歴史上のどの産業よりも早く工業化しました。
鉱業の工業化が進むにつれて、ブロック作成の単価がますます重要になります。実際には、ビジネスの単位コストを削減する方法がいくつかあります。
1) 生産施設の能力が不十分な場合、企業はより多くの製品を販売し、日々の経費をより多くの商品に均等に分配することができます。マイニング業界では、すべてのハッシュレートにビットコイン ネットワークの形で自動購入者が存在するため、現時点では最適化の余地はありません。
2) ビジネスは、生産にかかる毎日の材料コストを削減できます。特に採掘に関して言えば、より安価なエネルギー源、より優れた放熱や冷却、製造の最適化を継続的に見つけることが目標となります。
3) 企業は生産設備を特殊化することでコストを削減できます。これは、ビットコイン マイニングにおいて、SHA-256 ハッシュ アルゴリズムのみに最適化された特殊なハードウェアは、ビットコインをマイニングできなければ意味がないことを意味します。注目すべきことに、これはイーサリアムのような大規模な GPU マイニング ネットワークにも当てはまります。イーサリアム トークンのマイニングには汎用ハードウェアが利用可能ですが、供給が突然飽和するほどの GPU の需要はありません。したがって、ETHの価格が暴落すると、ETHマイナーはその価値の大部分も失うことになると約束しています。
4) マイナーは、長期電力購入契約 (PPA) を締結することで、エネルギー単価を削減することもできます。
したがって、単価を削減し、マイニングの競争力を維持するために、合理的なマイナーは高度に専門化されたハードウェアを必要とし、ネットワークの長期的な開発に努めます。マイナーが専門化すればするほど、その資産と支払いは回収不能になります。式 1 から、MR + MC =0 であることがわかります。これは、マイニングコストがマイニング収益の合計 (つまり、ブロック報酬の合計) でカバーできることを意味します。
それでは、マイナーは前払いでいくら支払う必要があるのでしょうか?論文の著者らは、ビットコインマイナーや専門家との対話を経て、平均的なマイナー、そして実際にはマイニング業界全体が総コストの約50％を回収不可能なコストを抱えているという大まかな見積もりを導き出した。月。
この推定に基づいて、ビットコインが 2 年間マイニングされると予想される場合、マイニング業界全体は長期コミットメント コストとして丸 1 年 (2 年 * 50%) のブロック報酬を取る必要があります。
12.5 BTC のブロックに基づくと、年間 658,800 BTC になります。つまり、2 年間の妥当なマイニング単位コストは 658,800 BTC、または 105,408 ブロックです。
このコミットメントのコストは、今後 2 年間のビットコイン価格に対するマイニング市場 (エネルギーおよびハードウェアの生産者を含む) の予想によって異なります。彼らがビットコインが存続し、繁栄すると期待する場合、ビットコインの平均価格は現在のビットコイン価格と同じか、それよりも高いと想定するかもしれません。ビットコインの価格が減価償却段階（2年以内）に下落した場合、マイナーはそれに対して巨額の損失を支払う可能性があります。
したがって、マイナーはBTCの価値とネットワークの有用性を最大化する方法でビットコインをマイニングすることにしっかりと取り組んでいると言えます。そこから次のことが得られます。
式 6: EV (攻撃マイニング) = p (攻撃後の値 post AttackPrice) x(MEV +MR)-MC-(1- p)*コミットメント
レンタル以外のコンピューティングパワーの場合、マイナーはビットコインのマイニングにコストをコミットしており、攻撃により価格が下落すると年収に影響を及ぼします。
攻撃を成功させるために、攻撃者は 100% のハッシュ能力を持っている必要はないことに注意してください。彼がハッシュパワーの 60% で攻撃した場合、彼自身のコミットメントは総コミットメントの 60%、つまり 395,280 BTC にすぎません。
ケース 2: EV (ハッシュパワー 60% の攻撃マイニング) = 95% (5BTC+8*12.5BTC)-(8X12.5 BTC)-5%*395280 BTC=-19.764 BTC
マイニング攻撃から利益を得ようとするハッシュ パワーの 60% を持つ攻撃者の MEV は ~21,000 BTC (1 億 8,700 万ドル) です。MEV に対する許容度の高さは、現時点でビットコイン ネットワークが実際に安全であることを示しています。
これらの発見は、PoW を使用するすべての暗号通貨に一般化できます。これはまた、投入コストの回収不能性が安全にとって非常に重要であることを示しています。
2.4 ナカモト・コンセンサスの終了
これまでのところ、ビットコインネットワークの MEV に対する高い耐性が、利益を攻撃するコストを大幅に増加させていることが証明されています。ただし、このビットコインのセキュリティ モデルを改良するために、論文の著者らは、ビットコイン ユーザーがナカモトのコンセンサスに異議を唱えることは決してないという最後の仮定も更新しています。
市場のユーザーは、ユーザーが単一のチェーン上で調整できるように、信頼を最小限に抑えたシグナルを探す必要があります。これが調整するための最も安価な方法であるため、ユーザーはこれらの信号に喜んで料金を支払います。ただし、これは、大多数のユーザーがそれに満足していない場合、ユーザーは必ずしもマイナーのシグナルに従わないことを意味します。ビットコインの歴史における複数の先例は、結果として生じるチェーンがもはや彼らが署名した社会契約を表していないため、ユーザーがナカモトの合意を無視する可能性を示しています。
ガバナンスの決定に関して意見の相違がある場合、ユーザーはカスタム コード コマンド ( validateblock など) を実行して、nakamoto コンセンサスを一時停止し、マイナーの権限を剥奪することができます。
したがって、実際の攻撃においては、攻撃者はユーザーがコンセンサスを停止するリスクも考慮する必要があります。
ここで論文は、p(followNC) を使用して、ユーザーがオフチェーン調整を通じてナカモトコンセンサスを中止する確率を定義します。これにより、攻撃コストを一定に保ちながら、攻撃者の潜在的な報酬が減少します。
これから次のようになります。
式 7: EV (攻撃マイニング) = p(followNC)*p (攻撃後の post AttackPrice) x(MEV +MR)-MC-(1- p)*コミットメント
攻撃中の MR と MEV にのみ影響し、マイナーのコミットメントには影響しないため、NC の一時停止は市場ガバナンスよりもセキュリティへの影響が小さくなります。
ただし、理論的には、ユーザーはトランザクション履歴を変更できるだけでなく、コア プロトコル ルールも変更できます。マイニング アルゴリズムを SHA256 から別のものに変更すると、たとえビットコイン価格がゼロに落ちなかったとしても、ユーザーはマイナーのコミットメント全体を即座に完全に無効にしてしまう可能性があります。このため、この種の社会的介入は、ビットコインの価格に対する攻撃やネットワークに対する攻撃に対する効果的な防御にもなります。
2.5 概要
いくつかの主要な調査結果:
1) 高いセキュリティを確保するには、ユーザーが最終確認を検討する期間において、正直マイニングの価値が攻撃マイニングの価値よりも高くなければなりません。
2) ユーザーが大規模なトランザクションを必要とする場合、MEV の値は十分に大きい必要があります。
3) MEV に対するシステムの高い耐性は、悪意のあるマイナーに対するシステムの処罰に依存します。ユーザーは 2 つの方法でマイナーを罰することができます。
b) 第二に、ユーザーはナカモトコンセンサスのオフチェーン停止を調整できます。
4) マイナーの長期コミットメントコストが大きいほど、潜在的な処罰は大きくなり、マイナーの長期コミットメントコストが小さいほど、潜在的な処罰は小さくなります。
5) マイナーの長期コミットメントコストは、マイナーの収益 (MR)、総コストに占めるコミットメントコストの割合、および減価償却スケジュールに関連します。
副題
3. マイニング攻撃とは何ですか?
上記のモデルに基づいて、この論文はビットコイン システムに対する主な攻撃がどのように実行されるかを推定します。
攻撃はハッシュパワーと高い相関関係があります。理論的には、利己的マイニングまたは頑固なマイニングは、ハッシュパワーの 30% を保持していなければ実行できませんが、これまでのところ、そのような攻撃はビットコインネットワークでは発生していません。
この論文のモデルは、たとえわずかな価格下落でもコミットメントの価値が減少し、MEV から得られる価値よりも低くなるため、合理的なマイナーがビットコインに対する国民の信頼を低下させる戦略にコミットすることは不可能であることを示しています。価値。
ある事例がその理論を裏付けています。 2014 年、GHash.io マイニング プールのハッシュ パワーは 50% を超え、ギャンブル ウェブサイト BetCoin Dice に対する二重支払い攻撃につながりました。この事件はビットコインコミュニティで大騒ぎを引き起こし、集中化されたマイニングプールが原因で信頼を揺るがしたと広く考えられている。多くのクジラがビットコインを売り始めました。
その後、個々の鉱山労働者が投資を守るために大挙してプールから逃亡した。その後、これほど高いレベルのハッシュパワーに到達しようとしたマイニングプールは存在しませんでした。鉱山労働者は、いかなる形の市場パニックも最終的には不利に働くことを認識しているようです。
ここで、Byzantine モデルと Rational モデルの違いを確認できます。
ビザンチン モードでは、マイナーのハッシュ パワーが 50% を超えると、ビットコインは安全ではなくなります。しかし、複雑な世界におけるビットコインの安定した状態は、ハッシュパワーの独占によって引き起こされる可能性があります。現時点では、それは独占国家に属している可能性があり、反論する力はありません。
すべての参加者の動機を見ると、計算能力の 51% 以上を持つ 1 人のマイナーが存在しても、ビットコインが自動的に失敗するわけではないことがわかります。しかし、マイナーがハッシュパワーの 50% 以上を持っている場合、彼らが提案するチェーンが最終的にはナカモト合意の正規チェーンになることは確実であり、二重支払い攻撃と妨害行為という 2 種類の攻撃につながる可能性があります。
このモデルは、BTC 価格のわずかな下落が大規模な二重支払い攻撃につながる可能性は低いことを示しています。なぜなら、攻撃が利益を得るには、MEV から得られる利益がマイナーに損害を与える長期コミットメントコストよりも大きくなければならないからです。さらに、マイナーはユーザーがサトシのコンセンサスを一時停止する可能性があることを考慮する必要があり、これにより攻撃者が得られる報酬が完全に無効になります。
したがって、二重支出攻撃者は、知覚されるネットワーク中断と実際のネットワーク中断を最小限に抑えようとしているため、上記のペナルティをトリガーすることはありません。再編成を 100 ブロック以内に保つことで、攻撃者は元のチェーンのマイニング報酬を費やすことができます。このような大規模な再編は、もはや個々のユーザーに影響を与えるだけでなく、予想よりも多くの無効なトランザクションを引き起こす可能性があります。攻撃者は、マイニング報酬の出力を含むすべてのトランザクションを全力で再生し、変更された二重支払いトランザクションのみを使用してまったく同じ履歴を再作成します。
上記の制限を考慮すると、合理的なマイナーは個別の二重支払い攻撃を実行することを選択しません。
副題
4. ブロック報酬は下がり続けていますが、ビットコインはどのくらい安全ですか?
ビットコインのセキュリティのモデルでは、将来変更される可能性のあるパラメーターと、それらが変更される理由を考慮する必要があります。この論文は、ビットコインの安全性はマイナーのコミットメント、MEV、ユーザーの価格感受性などのいくつかの要素に依存すると主張しています。
現在、ビットコインのボラティリティが高いため、マイナーには高いリスク許容度が求められます。ビットコインの価格が上昇してピークに達し、長期間にわたって安定したピークを維持すると、マイニングは従来の商品市場に似てきて、生産者にとっての収益とボラティリティが低下する可能性があります。ボラティリティが低いとマイナーはより高いレバレッジを求める傾向にあり、わずかな価格変動が増幅されます。
ビットコインが主権通貨を深刻に脅かせば、政府はビットコインを攻撃する動機が大きくなり、ビットコインネットワークを破壊し攻撃するために検閲やその他の形態を導入する可能性がある。深いデリバティブ市場の存在により、人々はビットコイン価格のロングとショートの賭け金を増やすことが容易になり、それが MEV の可能性をさらに高めます。
ただし、上記のどれもが最も大きく変化する要因ではなく、最大の変動要因は、例えばマイナーのインセンティブ低下の影響など、ビットコインプロトコル自体にあります。
マイナーの長期コミットメントコストの決定要因として、マイナーの利益はすべてブロック報酬から得られます。ブロック報酬は次の 2 つの部分で構成されます。
1) 新しいコインが鋳造されるたびにブロック補助金を受け取る
2) 取引手数料
現在ブロック報酬全体の99％を占めるブロック補助金は段階的に削減されており、ビットコインの年間発行量は2020年までに1.8％に減り、2028年までにその数字は0.5％に半減する予定だ。
これは、マイナーにとって最も重要な収入源として、段階的に減少するマイナー補助金を何らかの新しい収入源に置き換える必要があるという結果につながります。
これまでのところ、ビットコインの安全性はそれ自体の価値に裏付けられています。将来的には、ビットコインの安全性は現在存在しない流通市場によって支えられることになります。
ビットコインの安全性をサポートするのに十分な流通市場が見つかるかどうかは非常に不確実だ。さて、トランザクション手数料を請求する目的は、有効なブロック領域の優先順位を調停することです。将来、マイナーが十分な収入を得るためには、ブロック スペースの需要がブロック スペースの供給をはるかに上回らなければなりません。この方法でのみブロック スペースの需要が生み出され、それによって取引手数料の価格が上昇します。
ただし、将来的にブロックスペースの需要が高まったとしても、取引手数料は低いままである可能性があります。ほとんどの人がビットコインを保有しているだけの場合、またはほとんどの取引が集中取引所やさまざまなオフチェーンソリューションで行われる場合、取引手数料は低くなります。
4.1 確認件数の増加で報酬や補助金の減少の影響を補えるか？
この論文では、この結論を証明する例を挙げています。
ただし、著者らは、より多くの確認を追加すると、マイナーの最小攻撃時間を延長することでユーザーが何らかの形の集団免疫を獲得できるなど、別の利点があるとも指摘しています。
ただし、この論文は、確認回数の増加はセキュリティにある程度のプラスの効果をもたらすだけで、システムの高い MEV 耐性を維持するというマイナーの取り組みに代わることはできない可能性があると指摘しています。
副題
5. 長期的なセキュリティに関する考慮事項
たとえブロックスペースに基づく需要市場が最終的に失敗したとしても、ビットコインは一夜にして失敗するわけではありません。ビットコインの報酬は長期にわたって着実に減少しているため、MRによるマイニングコストの削減によって引き起こされる問題は、最初は弱い形で現れ、その後徐々により顕著になり、ユーザーが反応して調整するのに十分な時間が与えられ、可能な解決策が現れます。 。
こうしたセキュリティへの影響が現実化しているにもかかわらず、人々は依然としてビットコインについて楽観的であることは注目に値します。
ビットコインは最大のユーザーベース、最も広範な流通ベースを持ち、金融インフラとの統合が進んでいます。通貨としてのビットコインは、その短い寿命の間に、テクノロジーから社会政治的イデオロギー運動へと徐々に進化してきました。完全な需要の欠如以外の理由でビットコインが終わるとは考えにくい。
著者は、将来的には MR の増加、MEV の削減、または鉱山労働者の処罰の増加という 3 つの主な要因によってセキュリティを向上できると指摘しました。
5.1 ブロックスペースの需要の増加
まず、ビットコイン開発者は、プロトコルを更新してビットコインのブロックスペースをより魅力的なものにするか、ブロックスペースを消費して利益を生み出すことができるビジネスを開始することによって、ビットコインのブロックスペースの需要を増やそうとすることができます。ビットコイン ブロック スペースの需要には、ビットコイン トランザクションとチェーン上の任意のデータのストレージの需要が含まれます。
ビットコイン取引に関しては、タイムロックの追加やビットコインライトニングネットワークの構築などの革新的なアプリケーションにより、ビットコイン取引の機能と柔軟性を向上させることができます。任意のデータ ストレージを使用して、USDT やカラー コインなどの非コンセンサス資産台帳を実装したり、Factom や Veriblock などの別のシステムに証明を固定したりできます。
ビットコイン システムはビットコイン転送用に高度に最適化されていますが、任意のデータの保存には制限があるため、システム内では推奨されていません。この任意のデータは潜在的にビットコイン ネットワークの外で無限の価値を表すため、非常に高い支払い意欲を引き起こし、目的を達成するためにビットコインのトランザクション構造を再利用する可能性があります。これにより、ビットコインのブロックスペースに対する安定した需要が生じ、取引手数料が継続的に増加し、マイニング報酬のMRが増加する可能性がありますが、潜在的に無限のMEVが増加し、ブロックチェーンを攻撃するインセンティブが増加します。したがって、ビットコインユーザーは、この状況におけるブロックスペース要件の相対的な価値と起こり得るリスクを考慮する必要があります。
5.2 ブロック報酬の永久発行
2 番目のメカニズムは、永久に発行される新しいビットコインをフォークすることです。ビットコインを運営し続けるためにマイニング報酬のMRが何らかの形で必要であることに人々が同意する場合、MRは何らかの方法でユーザーによって支払われる必要があります。次に、年間 MR が供給量の 1% に設定されると、ビットコイン システムをサポートするために、すべてのビットコイン ユーザーは合計で購買力の 1% を失うことになります。
ビットコインの供給量は固定されていますが、それが表す購買力は固定されていないことを明確にする必要があります。また、永久発行はインフレとイコールではありません。
いずれにしても、ビットコインがユーザーに購買力の 1% の損失を要求する場合、永久発行を通じてそれらのコストを支払うことは、取引手数料を支払う以上に購買力を失うことはありません。
実際、年間永久ブロック報酬が 1% のビットコイン システムでは、年間永久ブロック報酬が 0% のビットコイン システムよりもビットコインの購買力と安全性が高くなります。
むしろ問題は、誰がどのような仕組みでMRにお金を払っているのかということだ。
理想的なシステムでは、ユーザーは得られる価値に基づいて運用コストを支払うことになります。これにより、すべてのユーザーがそのユーティリティに応じて料金が請求されるため、収益が最大化され、セキュリティが最大化されます。これにより、システムの公平性と寿命がさらに保証されます。一部のメンバーによって不公平であるとみなされたシステムは長く続く可能性は低く、フリーライダーを排除して独自のシステムをフォークする強いインセンティブを生み出します。
実際、システム設計者は、価値の高いユーザーが誰であるかを事前に知っていない可能性があります。一度確立すると、元のパラメータをより最適なものに変更する方が、単に元のパラメータを使用するよりもコストがかかることにすべてのユーザーが同意するかもしれません。
概念的には、ビットコイン システムには、保有者とトレーダーという 2 つの主なタイプのユーザーが存在します。トレーダーは少なくとも短期間はビットコインを保有しなければならず、保有者は最終的にはビットコインを取引しなければならない（ただし、必ずしもオンチェーンである必要はない）ので、両者の間に明確な境界線はありません。
永久発行パラダイムでは、MR はブロック スペース市場のイベントの影響を受けませんが、現在のパラダイムでは、ブロック スペース需要へのショックがシステム全体のセキュリティを急落させる可能性があります。
私たちが望む収益化された商品の所有権は非常に重要です。ブロックスペースがトレーダーのために収益化される場合、スペースユニットの大部分が常に誰かによって所有されていることを確認する必要があります。あらゆるビットコインには常にユーザーが存在するため、充電ホルダーはこの摩擦を完全に取り除きます。
最後に、保有者の貢献はトレーダーの貢献よりも目に見えないものの、現実であることに注意する必要があります。システムが攻撃されると、保有者はより多くの苦痛を感じ、社会的調整のコストをより積極的に支払うようになる。各ユースケースがセキュリティにどの程度貢献しているかを評価する際には、ビットコイン システムの全体的な視点を持つことが重要です。
5.3 クラウドファンディング
ブロックスペース市場のパラダイムの下では、クラウドファンディングは、ビットコイン保有者がMRのコストを負担できるようにするためのあまり議論の余地のない方法です。
考えられる方法としては、巨大クジラ（ビットコインを大量に保有する人々）やビットコインの安全性維持に関心の高い保有者が投資を通じてファンドを設立し、「誰でも使える取引」（ビットコイン）を生み出すことが考えられます。 Coin DAO)、マイナーは特定のブロックの高さでこれらのトランザクションを請求でき、これは民間資金によるブロック補助金となる可能性があります。このソリューションの利点は、プロトコルの変更が必要ないことです。
このアプローチの欠点は、古典的なただ乗りのシナリオに陥る可能性があることです。多くの人がビットコインの安全性を望んでいますが、誰もそれにお金を払いたくないのです。この目的を達成するには、ドミナント保証契約 (DAC) の形で解決できます。
クラウドファンディング契約の変形として、DAC は他者の寄付を待つのではなく、寄付戦略を主要な戦略にしようとしています。 DAC では、一方の当事者が公共財 (この場合は MR) への資金提供を求める起業家の役割を引き受ける必要があり、このリーダーが調達目標額を定義し、資金調達額が目標に達しない場合には、場合によっては、少額のお金を払って寄付するよう奨励される人もいます。
5.4 ブロックスペースの供給の調整
最後に、ブロック スペースの供給を変更することで MR を増やすことができます。固定供給システムの最大の欠点は、需要が供給を少しでも下回るとすぐに取引手数料が即座にゼロになることです。
ブロック内のすべてのユーザーは、取引手数料としてまとめて 5 BTC を支払うことをいとわないかもしれませんが、供給が多すぎる場合は、輻輳が発生しないため、最終的には全員が何も支払わなくなります。
したがって、ブロック サイズのスペースを需要よりわずかに下回るまで手動で削減することで、永続的な輻輳を人為的に引き起こすことで価値を獲得できます。このような変更は、開発者が手動で行うことも、ビットコイン プロトコル自体を通じて行うこともできます。解決策の 1 つは適応ブロック サイズです。システムは料金から生成された MR を調べ、それを目的のターゲット MR と比較してシステムの安全性を保ちます。 MRなら
5.5 低い MEV
