Obelisk on Skycoin ブログ

私たちがスカイコインを作った理由

Sat, 09 Dec 2017 00:00:00 +0000

ナカモトサトシはBitcoinを分散型のデジタル通貨として構想しました。ブロックチェーンネットワークは民主的な金融システムを作り、企業による支配を排除し、ユーザー間に権力を分散させるように意図されていました。

しかし、Bitcoinや関連する通貨はプルーフ・オブ・ワーク（PoW）やプルーフ・オブ・ステーク（PoS）アルゴリズムに依存するだけでなく、マイニングにより中央集権化されています。この中央集権化はデジタル通貨本来の目的に反するものです。Skycoinはこれらの欠点を克服するために作られました。SkycoinはPoWとPoSを置き換えるための新しいコンセンサスアルゴリズムを採用しました。

また、他のブロックチェーンネットワークに関連するセキュリティ問題を修正し、マイニングを廃し、コインの生成をマイニングに依存しないものにしました。その結果、ナカモトサトシのビジョンを実現する完全な仮想通貨を実現しました。

Skycoinのブロックチェーンはマイニングを使用しません。ですからBitcoinのように大規模なマイニングプールに権力を集中させることはできません。また、コインの生成により特定のユーザーがネットワークを掌握することもできません。Skycoinの供給量は固定されているのです。Skycoinのトランザクションは数秒で完了し、より安全です。 Skycoinはネットワークを制御するための政治的ツールでなく、デジタル資産として機能する不変の通貨として作られています。

PoWに関する問題(Issues with Proof of Work)

PoWアルゴリズムには致命的な欠陥があります。それは大きなハッシュパワーを持つ者にネットワークの制御を委ねてしまうことです。マイニングの独占はブロックチェーンネットワークにおいて大きな問題となっています。

当初、Bitcoinの開発者たちはマイニングシステムにより権力の分散が行われると考えていましたが、それは正反対でした。合意形成はハッシュパワーに基づくため、大きなハッシュパワーを持つマイナーはネットワークを掌握できてしまうのです。

結果としてBitcoinは3つの主なマイニングプールに集権化されました。今日、これらのマイニングプールは彼ら同士の合意によりネットワークのハッシュパワーを集中させたり、分散させたりしています。ここで重要なのが彼らが全ハッシュパワーの51％を握り多数派になった場合、トランザクションを元に戻したりブロックチェーンを改ざんすることができるということです。（51％攻撃）これはネットワークの安定性とセキュリティを脅かすだけでなく、“分散化した通貨を作る"という仮想通貨の目的を破壊するものです。

マイニングによる経済的および環境的コストは天文学的なものです。処理に必要な電力は数千万KWhにも及び、新規参入者の増加や資本家の参入ではこのコストを相殺することはできません。EthereumやBitcoinのような大規模なコインですら、急騰する取引手数料をユーザーに負担させています。 Bitcoinのユーザーは各トランザクションで50ドル以上の額を支払い、マイニングプールの運用の手助けをさせられているのです。これは一般的な国際送金の手数料よりも高価です。 Bitcoinを使用することはマイニングプールを運用する僅かな人間にお金を投げ捨てていることになるのです。より小規模なコインの場合、高いマイニングコストはコインの価値を下げ続けるものであり、最終的にコイン自体を消滅させてしまうことになります。

つまりPoWベースのコインは完璧な分散型システムを提供することができなかったのです。マイニングプールは多くの利用者を"活用"しマイニングコストを負担させ、同時に膨大な処理能力をドブに投げ捨てています。 Skycoinではこの問題に正面から取り組み、代わりとなる合意形成アルゴリズムを開発しました。

PoSアルゴリズム独自の集権化の問題(Proof of Stake: More Centralization Problems)

PoWアルゴリズムではハッシュパワーの51％を利用した"攻撃"が問題となりますが、Posアルゴリズムはそれを解決するため発明されました。しかし、PoSには独自の集権化の問題があります。 coinfox.infoのJoseph Youngは「コインの大半を持つ所有者がネットワークの技術面と経済面の制御を行うシステムは大きな独占問題を引き起こす可能性がある」と述べています。 PoSアルゴリズムではユーザーは通貨の保有量に比例してネットワーク上での投票権を持ちます。つまり多くのコインを持つユーザーが技術的な変更を行う力を持つということです。これは"51％の攻撃"を回避するための良い方法だと思われるかもしれません。それは、主要な利害関係者がそのような攻撃の中で最も失うものであり、従って自らそれを避けるように作用します。しかし、PoSシステムは投票権を集中化してしまうため一部のユーザーが、他のユーザーや、コミュニティ自体の存続を考慮することなくネットワーク変更を行うことができてしまいます。これは分散台帳システムの目的自体を破壊する権力の集中を作り出すことができるということです。こういった意味ではPoSアルゴリズムはPoWアルゴリズムと性質の違った問題を抱えており、どちらも同じくらいに良いものではないのです。

Obelisk：権力分散の鍵(Obelisk: The Key to Decentralization)

PoWアルゴリズムとPoSアルゴリズムは共に自己破壊的で、権力を集中化させブロックチェーンシステムの考え方を損なうものです。権力を持った者はネットワークパワーを独占し、ユーザーが分散型ネットワークのメリットを享受できないようにします。事実、PoWとPoSはもともと置き換えようとしていた伝統的な中央銀行システムよりも優れたシステムを作ることに失敗します。

Skycoinはユーザーが求めているもの、つまりは"中央集権的でない真の分散型ネットワーク"を提供したいと考えています。これを達成するため、私たちはPoWともPoSとも根本から異なる全く新しい合意形成アルゴリズムを作成しました。 “Obelisk"です。 Obeliskは"真の分散型ネットワーク"を作るための鍵となるでしょう。

ObeliskがPoWやPoSと異なる点は、分散された影響力にもとづいて機能する点です。これは"信頼の輪”(web of trust)として知られています。このシステムでは、各ノードが他のノードの持つリストに加入し、ノードネットワークの密度によりそのコミュニティの影響度を測定します。ノードはパーソナルブロックチェーンという全てのアクションを公開し配信するチェーンを持ちます。ノード間の通信は公開されており、コミュニティはノードが正常に動作していることを検証します。

もしノードが正常でない動作をした場合、そのアクションはパブリックチェーンに記録されます。ネットワークはそのノードとの接続を切断し、ネットワーク上での影響度を減らすことができます。そしてコミュニティの集団意思により悪意あるノードを取り除き、各ノードの権限を調整していきます。その結果、“検証されたネットワーク"により構成されているより小さなコアがネットワーク決定を行うのです。

もしもノードがコミュニティの標準に準拠していない場合、その行動は公開記録に表示されます。ネットワークは、そのノードとの接続を切断しネットワーク上の影響力を減らすことができます。このようにして、信頼の輪は悪意のあるノードを取り除き、コミュニティの集団意志に応じて権限を再調整します。結果として信頼関係の構築により、コミュニティの意思を決定する"信頼されたノード"のコアは小さくなるのです。

Obeliskの信頼の輪による合意形成アルゴリズムは権力の集中化を妨げます。また、Skycoinはマイニングを必要としないため"51％の攻撃"から免れる事ができます。トランザクションは非常に高速で数秒で実行されます。合意形成は多量のコインを持つ者の希望でなく、コミュニティによる合意で行われます。以上の機能から、Skycoinは現在利用可能なブロックチェーンの中で最も安全なものになります。

デジタル通貨の本来の目的はユーザーが中央権力からの干渉を受けることなくp2p方式で取引するための独立した権限が与えられるように、経済を改革することでした。Skycoinではこの使命を強く信じています。そのため、Skycoinブロックチェーンは一部だけでなく、全てのユーザーに利益をもたらすように設計されています。 ObeliskはPoWおよびPoSベースのコイン特有の問題を解決し、民主的な分散型のネットワークを提供しています。

Skycoinへの51%攻撃は可能なのか?

Sat, 07 Oct 2017 00:00:00 +0000

これは2015/2/16にbitcointalkでされた投稿です。

引用:“iamback” 2015/2/16 09:28:38

PoWでない合意形成アルゴリズムを作るのは不可能です。 20→PoWの問題点を解決する新たなアルゴリズムが作られ、それが信用されて使われるようになるまでの間に、世界経済は崩壊をはじめることでしょう。私の予測通りになれば2016年を境に経済崩壊が進むので、残された時間はあまりにも少なすぎます。例えば、サトシがPoWを公開した後から数年経つまで(広く言えば、実証され認識されている）利己的なマイニング攻撃はありませんでした。

逆に言えば、PoWの抱える欠陥は数年間も問題にされてこなかったのです。今、PoWでない新たな合意形成アルゴリズムを提唱したところで、誰が相手にするでしょうか。全く別の合意形成アルゴリズムではなく、新たなPoWのシステムを私は考案しました。これは特定用途向け集積回路(ASIC)の問題をはじめとする、Bitcoinの根本的欠陥を解決するものです。幾つかのヒントを私が投稿した上記リンクに載せてあります。

また、私の数学的な直観ですが、51%攻撃の防止は常に安全性とのトレードオフになります。

Skycoinでは51%攻撃は問題ではありません。ネットワークでは1日で20回もの51%攻撃を受け入れ、殆ど誰も心配しません。

SkycoinはBitcoinとは異なる数学的性質を持ち、より厳格です。クローズドネットワークで5人の間でコインを取引している場合、51%攻撃は彼らに影響を与えません。 Skycoinの51%攻撃において誰かに損益を与えたいのなら、トランザクションチェーンにいる誰かの秘密鍵が必要です。 Skycoinにおいてはトランザクション展性の問題はありません。攻撃者とコインを取引していた人を除くと、殆どの人は元のチェーンとフォークの両方で同じ出力、同じ残高、同じ取引履歴を持つことになります。チェーンの中にフォークがある場合、他のチェーンからトランザクションをただコピーします。

51%攻撃はいかがわしい人々とのデイトレードやギャンブルサイトに影響を与えるだけです。それは商取引にそれほど影響を与えないでしょう。もし取引所が最高のセキュリティ対策に従い、ユーザーのウォレットを隔離して保管していた場合は、最悪の攻撃があっても軽度の損失で済むでしょう。

Bitcoinは1日につき、1億ドルもの出来高があります。 Bitcoinの合計出来高は約20万Bitcoinになります。 Bitcoinにはトランザクション展性があります。つまり、誰かが51%攻撃を受けて、過去一時間にトランザクションをロールバックするとなると、400万ドルやトランザクション残高の1万Bitcoinが台無しになります。 24時間のロールバック攻撃は1億ドルの損失と、最大20万のBitcoinの損失になる可能性があります。攻撃者はBitcoinでどのトランザクションもロールバックすることが出来ます。

Skycoinにおいては、トランザクションチェーンで使われているアドレスの秘密鍵を知らなくては、彼らはトランザクションチェーンに影響を与えたり、修正できません。だから、もし5つの銀行が決済のために互いの間でのみ取引をして、彼らすべてが優れたウォレットのセキュリティを持っている場合、51%攻撃には気づかないでしょう。彼らの残高は同じです。もちろん、51%攻撃は数学的、理論的な可能性の話です。本当に誰かが膨大なリソースをわざわざ準備して、Skycoinに51%攻撃を意図、成功したと仮定した場合のみ、上の状況が当てはまります。

もし、Skycoinへの51%攻撃がなされたとしても (可能性ながら、数学的に限りなく低い確率)、Skycoinのおかげで損失は最小限に済むので、小売商は喜び、歌い、踊ることでしょう。例えば、VISAでチャージバックが起きれば、小売商への損失は図り知れないものになるからです。ノートパソコンを売る小売商は1台につき5%以下の利益を上げています。誰かがノートパソコンを受け取っていなくて、1,000ドルの損失だとと主張しても、小売商の手元にはノートパソコンは戻らないし、VISAに手数料の80ドル支払わなければなりません。 1件の詐欺があった場合、その損失を埋めるために小売商は25個のノートパソコンを売らなければなりません。もし誰かがクレジットカードを盗んで、それを使ってノートパソコンを買ったら、VISAは損失を被りません。VISAは損失を小売商に押し付けます。

Skycoinの合意形成アルゴリズムと台帳は分けられています。合意形成システムはモジュール式で、取り替えが可能になっています。今から5年後により良いアルゴリズムがあれば、新しいもののために、コンセンサスを交換することが出来ます。その場合でも、台帳と通貨の残高は完全に同じまま維持されます。

Skycoin:

Bitcoinの抱える欠陥を解決しています。
Bitcoinの未来の姿です
Bitcoinが生み出した負の連鎖を取り除きます

上の文章はどれも本当のことです。しかし、重要なトレードオフがあります。例えば、Skycoinのような関係モデル合意形成アルゴリズムにおいて、合意形成にかかる時間の短さは、ノード数が少なくてもネットワークにDoS攻撃をしかけられることを意味します。しかし、たとえDoS攻撃があった場合でも、人々は信用リストから悪意のあるノードを取り除くことが出来ます。問題が全くないというのはあり得ませんし、その都度に対策はなされることでしょう。

Skycoinの取引構造

https://github.com/skycoin/skycoin/blob/master/src/coin/transactions.go

Skycoinのトランザクションは以下の通りになります。:

使用されている出力ハッシュのリスト
使用されている出力が許可する署名のリスト（トランザクションの内部分のハッシュの署名）
生成された出力のリスト

コインの入出力数は同じにならなければなりません。コインの数は生成されたコインと同じ数でなければなりません。送金手数料は"coinhours"で支払われます。

Skycoinはデフォルトでcoinjoin方式を対応しています。

※coinjoin方式:送信履歴を外部から閲覧不可にさせたもの

普通のトランザクションとcoinjoin方式のものには違いはありません

使用したい出力を2人が選び、出力は彼らが生成し、リモートサーバーへ送信します
サーバーはトランザクションを生成し、出力の順番をランダムにします。その後各人にトランザクションを送ります。
各人は出力のための署名をサーバーに送ります。
coinjoin方式のサーバーはトランザクションをネットワークに入れ込みます。
coinjoin方式のサーバーではコインを盗むことが出来ません。
coinjooin方式のサーバーだけが人が関わったかを知ることが出来ます。(1,2,4人?)
coinjooin方式のサーバーだけ誰がどの出力に関わったかを知っています。
普通のトランザクションとコインジョインのものには違いはありません。(全く同様に見えます）

i番目のスロットにある署名はi番目の出力を持つアドレスのためにあります。トランザクションの内部ハッシュは出力のハッシュを使用してハッシュされ、その後出力を持つ秘密鍵で署名されます。

Obelisk: Skycoin 合意形成アルゴリズム | 情報ページ

Sat, 09 Sep 2017 00:00:00 +0000

合意形成の要点

合意形成の理由

Skycoin 合意形成アルゴリズム（“Obelisk”）は、すべてのネットワークノードでSkycoinブロックチェーンの状態を同期させます。これにより、一貫した会計処理が行われます。すなわち、所与の公開鍵（またはアドレス）のコインバランスを計算すると、計算を実行した各ノードで同じ値が得られます。

高いスケーラビリティと低消費電力

設計により、アルゴリズムはスケーラブルで計算コストがかからず、Proof-of-Workに代わるものです。したがって、低価格でエネルギー消費の少ない予算のハードウェアで合意形成アルゴリズムとブロック生成の両方を実行できるため、暗号通貨ネットワークを集権化の可能性に対してより堅牢にします。（すなわち、一般市民に手頃な価格のノードにより利用可能）

集団攻撃に対する堅牢性

我々の合意形成アルゴリズムは、（i）収束が速く、（ii）最小のネットワークトラフィックを必要とし、（iii）組織化された悪意のあるネットワークによる大規模な集団攻撃に耐えることができます。このアルゴリズムは反復性がなく、高速であり、最近接の接続性（例えばメッシュネットワーク上）のみを有するスパースネットワーク上で実行することができ、接続グラフ内のサイクルの存在下でうまく動作します。（すなわち、DAGタイプの接続性は必要ありません。）

「51％攻撃」

限られた意味においては、このアルゴリズムのベースバージョンはこの攻撃の対象となる可能性があります。具体的には、改変された、または悪意のある多数を占めるノードがプロトコル準拠およびUTXO準拠の候補ブロックを送ると、このようなブロックで合意形成を獲得してしまいます。しかし、ある種の違反のブロックが合意形成トライアルに参加する機会を得る前に、（未修正の）アルゴリズムによって、このブロックは削除されます。合意形成ノードは、未知のノード（すなわち、信頼されていない公開鍵によって署名された）から来る合意形成関連のメッセージが無視されるような方法で、Web-of-Trust（信用の輪）概念を任意に利用することができます。

大多数の信用の輪メンバーが、無意識に悪意のあるノードを信頼できるノードのローカルリストに含める場合を除き、信用の輪モードを有効にすると、（a）ブロックチェーンフォークを引き起こしたり、（b）合意形成プロセスを中断させたりするために、非常に多数の悪意ある合意形成ノードを投入することはほとんど効果がありません。

非表示のIPアドレス

ノードは、それらの暗号化公開鍵によってアドレス指定されます。ノードのIPアドレスは、ノードが直接接続されているノードにのみ認識されます。

クロック同期の独立性

アルゴリズムは「ウォールクロック」（すなわちカレンダーの日付/時刻）を使用しません。代わりに、検証された合意形成およびブロックチェーン関連のメッセージから抽出されたブロックシーケンス番号が、ノードの内部時間を計算するために使用されます。これは非公式に「ブロッククロック」と呼ばれることがあります。

2つのタイプのノード：合意形成とブロック生成

合意形成ノードは、1つまたは複数のブロック生成ノードから入力を受け取ります。合意形成とブロック生成のアルゴリズムは別々ですが、どちらも同じデータ構造で動作します。ここでは、合意形成アルゴリズムを理解するのに役立つブロック生成と、それがシステムの他の部分とどのように統合されるかについて説明します。

どちらのタイプのノードも、常に入力者の検証と詐欺の検出を行います。不正または無効なメッセージは検出され、破棄され、伝播されません。疑わしい動きをするピアノードは切断され、その公開鍵はアクセス禁止されます。

Skycoin合意形成アルゴリズムはどのように動くか

以下の説明は、（i）各ノードがブロック生成者かつ合意形成の参加者であり、（ii）非信頼ノードによって生成された合意形成関連メッセージが受け入れられている、すなわち信用の輪に基づくフィルタリングがないという状況を仮定します。 Skycomin GitHubリポジトリでは、完全な実装（仮定を単純化していない）を利用できます。シミュレーション結果と詳細、1つの合意形成トライアルの図の例については、[1]を参照してください。 Skycoinアルゴリズムとは異なりますが、信頼関係を持つネットワークのシミュレーションは、[2]で見つけることができます。 Skycoin合意形成アルゴリズムは以下の通りです。

1.　ブロックの生成 各ブロック生成ノードは、新しいトランザクションを収集し、それらを所望のシーケンス番号のUTXOと照合し、対応するトランザクションを新しいブロックにパッケージ化し、ブロックをネットワークに流します。

2.　ブロックの収集 各合意形成ノードは、ブロック生成者によって生成されたブロックを収集し、それらをブロックのシーケンス番号で紐付けられたされたコンテナ（ブロックチェーンとは別）に配置します。

3.　勝利ブロックの選択 各合意形成ノードは、十分に大きな数¹の候補ブロックを受信するか、または他の基準を満たした時点で、最も多数のブロック生成者によって作られたブロックを見つけます。結びつきは決定論的に計算されます。このようなブロックは「ローカル勝者」 ²とラベル付けされ、ローカルブロックチェーンに追加されます。ローカル勝者のブロックシーケンス番号に対応するキー - 値ペアは削除され、ストレージが再利用されます。また、ローカル勝者のハッシュコードは流され、発表されます。

4.　検証ステップ 各ノードは、他のノードによって報告されたローカル勝者に関する統計を保持します。ローカル勝者がノードのすべてまたは大部分³によって報告されたとき、ノードは特定のシーケンス番号のグローバル勝者を決定します。グローバル勝者がローカル勝者である場合、ノードは上記のように機能し続けます。そうでなければ、ノードは、（a）ネットワークと再同期する、または（b）合意形成および/またはブロック生成への参加から脱落する、または(c)ブロックチェーンを維持し、緊急停止を要求すること、の３つの中から、外部データおよびローカルログに基づいて決定します。