本稿について
様々なブロックチェーンにインスピレーションを与えているプロトコルBitcoin-NG（Bitcoin Next Generation）の論文を見ていきます。本稿では「9. Related Work」の後半を見ます。
原文はこちらになります。
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今回のまとめ
- オフチェーンソリューションについて
- 2ポイントチャネルプロトコル由来のもの：Lightning Networkや双方向ペイメントチャネルが該当。特定ユースケースにおいては確かにトランザクション数を減らすことができ有効である。ただし、ノードのクラッシュ、ネットワーク特性、ネットワークトポロジー、パスの発見と利用などに課題がある。また、ナカモトコンセンサスのレプリケートステートマシンのスケーリングに関する課題に直接切り込むものではない。
- サイドチェーン：あるチェーンから別のチェーンへと暗号資産を移動できる技術で、チェーンそれぞれで別々に機能を実装できることから拡張性をもたらす。しかし、チェーンのブリッジングに大きなレイテンシが発生するために効率性への寄与という観点では限定的である。また、支払主のチェーンと受取主が使用したいと考えるチェーンの関係によってはメインチェーンを経由せねばならない。
- 分析
- Sompolinskyらのメインチェーンの伸長速度の研究との文脈でいうと、Bitcoin-NGは多数のマイナーを前提としている点で違いがある。
- MillerとJansenのブロックチェーン評価手法の研究との文脈でいうと、Bitcoin-NGはオリジナルの実行クライアントを用いてネットワーク特性とマイニングイベントだけをエミュレートしている点で違いがある。
- インセンティブについて
- インセンティブに関する研究として、トランザクション伝搬を促進するメカニズムを考案したBabaioffらの研究や、接続のよくないマイナーの参加を促すためにチェーン構造の変更を提案したLewenbergらの研究がある。Eyalはそのままのインセンティブシステムが巨大なオープンマイニングプールの形成を抑止していることを示している。
※以下、今回まとめた範囲の論文和訳になりますので詳細をご覧になりたい方は読み進めてください。
9. 関連研究（続き）
オフチェーンソリューション
ブロックチェーンの帯域幅とレイテンシを改善する他の方法はトランザクションをオフチェーンで行うことだ。この基本前提はHearnとSpilmanの2ポイントチャネルプロトコル[28]に由来するようだ。ライトニングネットワーク[48]と双方向ペイメントチャネル[19]はブロックチェーン上にペイメントネットワークを作り上げる。このようなペイメントネットワークのセキュリティとプライバシー保証はBitcoinのそれとは異なる。極端な例を挙げるならば、チャネル上でトランザクションを実行しているノードがクラッシュしたとすると、トランザクションはブロックチェーンに保存されることは決してないので、そのノードのトランザクションは全て失われる。さらに、このようなソリューションの有効性は作られたペイメントネットワークの特性やそのトポロジー、ペイメントチャネルにロックされる金額、ペイメントパスを発見し利用するプロトコルの機能に頼っている。概して言えば、これらのソリューションは追加レイヤがその下層で見られるトランザクション数を減らす可能性のある特定目的のユースケースにおいては相応しいかもしれないが、Bitcoin-NGと異なりナカモトコンセンサスのRSM（レプリケートステートマシン）をスケーリングすることの根本的な問題に対処するわけではない。
パフォーマンスを改善する別の提案は連合チェーンで、これはサイドチェーン[4]として知られる。サイドチェーンではトランザクションによりコインを一方のチェーンからもう一方のチェーンへと移動させることができる。サイドチェーンは拡張性をもたらす。チェーンごとに異なる機能を提供できるからだ。しかし、チェーンを交わらせることに関して大きなレイテンシが発生するため、効率性への寄与は限定的である。さらに言えば、支払主があるサイドチェーン上に資金を持っていて受取人がそれらを別のチェーンで使いたい場合、指定の宛先へ資金を送るにはメインチェーンを経由せねばならない。
分析
暗号パズルのディフィカルティとトポロジーを考慮してSompolinskyら[52]はBitcoinのメインチェーンの成長速度の上限・下限を算出している。この分析は、ちょうど2人のマイナーがいる場合の異なるディフィカルティレベルにおける期待フォーク頻度に変換することができる。私たちの実験はもっと多数のマイナーをターゲットにしており、Bitcoinの実働システムに準じてモデル化され、目標のメインチェーンの伸長速度に届くように自由にディフィカルティを調整するというものだ。
MillerとJansen[39]はイベントドリブンなシミュレータを使った1つのマシンで大規模なBitcoinブロックチェーンシステムを評価する手法を説明している。楽に実験回数を管理できるよう、時間を消費する暗号理論的なオペレーションを適切な長さのディレイで置き換える。私たちの実験では、オリジナルの実行クライアントを直接OS上で動かし、ネットワーク特性とマイニングイベントだけをエミュレートしている。
インセンティブ
インセンティブの適合性は暗号通貨調査における非常に重要な問題である。Babaioffら[3]はトランザクション伝搬のモチベーションを与えるメカニズムを提案している。Lewenbergら[35]は接続状況のよくないマイナーの参加モチベーションを高めるチェーン構造の代替案を提示している。Eyal[21]はそのままのインセンティブシステムが巨大なオープンマイニングプールの形成を抑止していることを示している。
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