同期チェーン:サイドチェーンの進化

サイドチェーンはメインブロックチェーンの拡張機能であり、元のプロトコルに追加された機能をもたらします。アイデアは、メインブロックチェーンと並行して実行されるブロックチェーンを持つことです。これにより、ユーザーはトークンやその他のデジタル資産をメインブロックチェーンからサイドチェーンに、またはその逆に移動できます。 RSK、 ビットコインの上にスマートコントラクトプラットフォーム, と呼ばれる新しいプロトコルに取り組んできました 同期チェーン, これは、サイドチェーンの次の進化のステップになる可能性があります。このガイドでは、同期チェーンの仕組みとその利点について説明します。.

サイドチェーンはどのように機能しますか?

これについては以前に詳しく説明しましたが、先に進む前に簡単な概要を説明します.

  • 親チェーンのユーザーは、最初に資金を出力アドレスに送金する必要があります.
  • コインがそのアドレスに入ると、ロックされます。これは、ユーザーが他の場所でコインを使用できなくなったことを意味します.
  • サイドチェーンとメインチェーン間の相互運用性を確保するために、通信は2つに送信され、ユーザーの資金が出力アドレスに移動された後、待機期間が許可されます。.
  • 待機期間が終了すると、対応する量のコインがサイドチェーンに放出されます。これで、ユーザーはサイドチェーンでコインを使うことができるようになります.
  • メインチェーンに戻るには、ユーザーはコインをサイドチェーンからロックされている出力アドレスに送信する必要があります.
  • 一定の時間が経過すると、同等の量のコインが親ブロックチェーンに転送され、ユーザーはそれをロック解除できます.

明確にするために、RSKは サイドチェーン これにより、開発者は スマートコントラクトをインポート、作成、展開する.

ペグサイドチェーンの主な機能

固定されたサイドチェーンのいくつかの重要なプロパティを見てみましょう。

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  • サイドチェーン間を移動するアセットは、元のアセットの所有者のみがメインチェーンに戻すことができます.
  • 側鎖は主鎖から独立して機能する必要があります.
  • 資産はカウンターパーティリスクなしで移動する必要があります.
  • 資産の譲渡はアトミックである必要があります.
  • ユーザーは、使用していないサイドチェーンを追跡する必要はありません.

ボンネットの下–フェデレーションとセキュリティ

連盟

これらのチェーンは多額のお金を処理するため、ブロックチェーンとサイドチェーンの間に安全で信頼できないレイヤーを設けることが不可欠です。ここでの問題は、ビットコインスクリプトが、このプロセスを完全に分散化するほど洗練されていないことです。 m-of-nマルチシグニチャを組み込むことにより、メンバー間の信頼を必要としないフェデレーションを作成できます。 Blockstream’s Liquidには、取引所のコンソーシアムを使用するフェデレーションペグがあります.

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セキュリティとSPV証明

サイドチェーンはメインチェーンから独立しており、独自のセキュリティを完全に処理できます。側鎖で発生する問題がメインチェーンに悪影響を与えることはなく、その逆も同様です。ただし、メインチェーンのセキュリティ上の問題により、ペグの値が低下する可能性があります。 RSKは、メインチェーンとサイドチェーンの両方でマイニングに使用できる手法であるマージマイニングでセキュリティを維持します。マージされたマイニングは、単純なSPV証明を通じて、RSKブロックとビットコインブロック間の関係を確立します。 RSKフルノードには、以下で構成されるSPVプルーフの圧縮バージョンが含まれています。

  • ビットコインブロックヘッダー(80バイト).
  • CoinbaseトランザクションへのMerkleブランチ(約320バイト).
  • コインベーストランザクションの先頭を消費するSHA-256の中間状態(32バイト).
  • コインベーストランザクションの証跡とRSKタグ(最大169バイト)で構成される64バイトの整列チャンク.
  • SPVマージマイニングプルーフ(最大780バイト).

従来のサイドチェーンの問題

前に述べたように、RSKチェーンはメインのビットコインブロックチェーンから独立しています。したがって、「二重支払い」のような異常を防ぐために、RSKチェーンは、ビットコインがそのような攻撃の下で強いままでいるのに十分な弾力性があると想定しています。ただし、サイドチェーンは現在、次の攻撃を受けやすいです.

#1偽のペグイン攻撃

  • マージマイニングエンゲージメントが約50%であると想像してください.
  • RSKハッシュレートの51%とビットコインのハッシュレートの25%を持っているマイニングカバールがあります.
  • カバールは、優れたハッシュレートを活用して、偽のヘッダーのみのブロックチェーンを作成し、SPVブリッジにフィードする可能性があります。.
  • その後、陰謀団は橋をだまして偽のスパム取引を受け入れることができます.
  • メインチェーンは独立して機能するため、偽のヘッダーチェーンがその流れを妨げることはありません.

これは純粋に架空のシナリオであり、(ほとんどのサイドチェーンがそうであるように)集中型フェデレーション実装では決して発生しないことに注意してください。ただし、すべてのサイドチェーンは、最終的には分散型のフェデレーション構造に移行することを計画しています。その場合、RSKはこの攻撃が可能性があると考えています.

#2ペグインとペグアウトの二重支払い

ペグイン二重支払いでは、攻撃者は次のことを行います。

  • ブリッジ契約をだまして代替チェーンを採用する.
  • フェデレーションメンバーを分離し、悪意のあるチェーンが最長で最良のチェーンであることを説得します.
  • 成功した場合、攻撃者は最初に投資した金額を2倍に使うことができます.

ペグアウト二重支払いの場合:

  • マイニングカバールはペグアウトを実行し、RSKチェーンをペグアウトを定義するトランザクションが配置されているポイントに戻します。.
  • この攻撃も高コストですが、盗まれる可能性のあるビットコインの量はかなり多いです.

その他の問題

  • 「無料」のマージマイニング攻撃は、その可能性は非常に低いものの、依然として可能性があります。.
  • SPVブリッジでは、ペグインとペグアウトに対して100ビットコインブロックの確認(または累積的な難易度の同等のRSKブロック)が必要です。これにより、システムが比較的遅くなります.

同期チェーン–サイドチェーンの進化

IOVlabsの背後にあるイノベーションチームは、新しい マージマイニング 「SyncChain」と呼ばれるサイドチェーン。二重支払いから保護しながら、より高速なペグインとペグアウトが可能になります。 SyncChainでは、各サイドチェーンクライアントがメインチェーンノードのインスタンスとサイドチェーン固有のノードの両方を実行する必要があります。同期チェーンの3つの主な機能は次のとおりです。

  • 遅延二重子育て.
  • ペグトランザクションのリンク.
  • Coinbaseアンカー.

#1遅延デュアルペアレンティング

デュアルペアレンティングは、同期チェーンの背後にあるコアコンセプトの1つです。各サイドチェーンブロックには、サイドチェーンの親とメインチェーンの親が必要であるという考え方です。 RSKは、遅延デュアルペアレント(DDP)と呼ばれるデュアルペアレントのバリエーションを使用します。メインチェーンの親は「チェックポイント」とも呼ばれます。 DDPを使用すると、チェックポイントは、タイムスタンプとメインチェーンブロックの確認カウントの両方に基づいてブロック数(たとえばK)だけ遅れるように設定されます。.

同期チェーン:サイドチェーンの進化

上の図では、ラグまたはKの値は3です。3つのブロックがチェックポイントを遅延させるため、約3 * 10 = 30分になります。では、そもそもなぜここに遅れがあるのでしょうか。このことを考慮:

  • RSKチェーンのブロック時間が30秒であると仮定しましょう.
  • 各ビットコインブロックは10分でマイニングされます。したがって、2つのブロックの間にメインチェーンがあり、20のRSKブロックがサイドチェーンでマイニングされます.
  • これが意味することは、単一のビットコインブロックが覆された場合、それは20のRSKブロックに悪影響を与えるということです。これが、遅延が同期の維持に役立つ理由です。.

同期チェーン:サイドチェーンの進化

上の図でわかるように、1つのブロックを反転しても、RSKチェーンには何の影響もありませんでした。.

この遅延効果を作成するには、同期チェーンには「チェックポイント選択アルゴリズム」またはCSAと呼ばれる特別な種類のコンセンサスアルゴリズムが必要です。 CSAはメインチェーンのチェックポイントを選択し、それが適切に検証されているかどうかを確認します。 CSAは、ブロックのタイムスタンプに基づいて決定を下します.

SyncChainホワイトペーパーでは、2つのRTAアルゴリズムを紹介しています。

.

  • MedianTime11:MedianTime11は、チェックポイントまでのブロックの後に5ビットコインブロックが存在する必要があります。アルゴリズムは、ビットコインブロックBの参照時間をBを中心とする11ブロックの中央値として確立します.
  • AdjustedTime:このアルゴリズムは、ビットコインブロックBの参照時間を、ブロックのタイムスタンプと前のブロックの参照時間の最新のものに設定します。.

#2ペグトランザクションのリンク

すべてのペグイントランザクションとペグアウトトランザクションは、次の理由で相互にリンクされています。

  • 攻撃者がビットコインとRSKブロックチェーンを再編成して、攻撃者自身がペグインまたはペグアウトした時点から資金を二重に使う攻撃を避けます.
  • ペグアウトを保護し、ペグアウトの二重支払いを実行不可能にします.

次の図は、従来のフェデレーションサイドチェーンのペグインとペグアウトを示しています。.

サイドチェーンペグリンク

上の図について覚えておく必要がある2つのことがあります。

  • フェデレーションマルチシグはペグ資金を保護し、このマルチシグの秘密鍵を持っている当事者は機能者と呼ばれます.
  • 図の赤い線には、機能者によって署名されたすべてのトランザクションが含まれています。各トランザクションは1つのダミー入力を消費し、1つのダミー出力を作成するため、未使用のトランザクション出力またはUTXOは常に1つだけです。このUTXOはリンクトークンまたは「ローケン」と呼ばれ、赤い線はローケンチェーンと呼ばれます.

ペグイン

サイドチェーンペグリンク

上の図は、ペグインプロセスを示しています.

  • ブリッジスマートコントラクトにより、機能者はペグイントランザクションで受け取ったコインを別のUTXOに自動的に転送できます。ブリッジスマートコントラクトは、ペグインおよびペグアウトトランザクションを制御します.
  • ビットコインブロックチェーンからサイドチェーンに移動するトランザクションは、リンクイントランザクションと呼ばれます。リンクインはローケンを消費し、新しいローケンを作成します

この図では、ユーザーはブロック1のメインチェーンでトランザクションを開始して、サイドチェーンに移動します。この動きは、サイドチェーンブロックAがブロック1をチェックポイントするブリッジ全体でいくつかのアクションをトリガーします。.

  • 3つのサイドチェーンブロックの待機期間が開始されます.
  • ブリッジは、ブロックBのフェデレーション機能に、リンクイントランザクションに署名してブロードキャストするように命令します。.
  • ブロードキャスト後、プロトコルはすぐにペグイン資金を消費し、それらを最終的なマルチシグペグアドレスに移動します.
  • サイドチェーンコインがブロックAでリリースされました.
  • リンクイントランザクションがメインチェーンに含まれるまで、ユーザーはサイドチェーンからペグアウトできません.

ペグアウト

標準のプルーフオブワークサイドチェーンでは、ペグインとペグアウトの完全な原子性は、鉱山労働者の協力なしには達成できません。理論的には、攻撃者がメインチェーンとサイドチェーンにすばやく出入りする場合、メインチェーンとサイドチェーンの両方のトークンを保持することに成功する可能性があります.

ペグアウト二重支払いの実行不可能性を保証するには、サイドチェーンのナカモトコンセンサスに追加する必要があります。 IOVLabsの調査によると、3つの異なるプロトコルがM.A.Dとともにそれを実現しています。 (相互確証破壊)および無条件保証.

  • より人口の多いチェーンウィン(MPCW)SyncChainのペグアウト
  • T-Synchronized(TS)SyncChainのペグアウト
  • GHOST-CSC(T同期ではない)SyncChainのペグアウト

#3コインベースアンカー

IOVLabsによると、ビットコインプロトコルに新しいオペコードOP_CHECK_INPUT_BLOCK_HASHを追加することで、トランザクションを特定のブロックに固定する簡単な方法です。このコードは、引数としてブロックハッシュを受け取り、ハッシュと一致しない場合はブロックを無効にします。ただし、このオペコードは移動するトランザクションを制限するため、ビットコインの代替可能性が低くなり、ビットコインコミュニティでは受け入れられません。代替可能性への影響が少ない代替オプションは、OP_CHECK_INPUT_BLOCK_TIMEです。使用済み入力に対応するブロックのタイムスタンプがopcode引数よりも大きい場合、opcodeはトランザクションを無効にします.

ただし、リンクアウトトランザクションブロックとペグアウトトランザクションブロックの間のブロックBに存在するコインベーストランザクションからの出力としてペグアウトトランザクションで消費することにより、新しいオペコードなしで同じ結果を達成できます。これは下の画像で見ることができます.

同期チェーン:サイドチェーンの進化

このペグアウトトランザクションは、Bが元に戻された場合は無効になり、リンクアウトを削除する唯一の方法はBに戻すことです。.

ただし、コインベースアンカーの大きな欠点が1つあります。これらのコインベーストランザクション出力には100ブロックの満期期間があり、ペグアウトに100ブロックの遅延が発生します。ペグアウトをコインベースにバインドするために、RSKは、RSKマージマイナーに、特定のフェデレーションアドレスに1サトシを支払う追加の出力を含め、サトシがペグアウトトランザクションで消費されるように要求できます。.

AdjustedTimeアルゴリズムを使用している間、低額の支払いの場合、ペグアウトプロセス全体はわずか12分で完了します。対照的に、高額の支払いにはコインベースの固定が必要であるため、平均16時間かかります(100ビットコインブロック).

結論

Syncchainは、サイドチェーンの次の進化を表しており、次のことを可能にします。

  • ペグイン時間が16時間から30分に32分の1に短縮.
  • ペグアウト時間を16時間から約1.6時間に短縮します。これは、プロトコルに1時間あたり転送されるBTCが38以下のレートリミッターがある場合にのみ発生する可能性があります.
  • コインベースアンカーを使用して無条件のペグアウトセキュリティを提供するバリアントを提示します。ペグアウト時間は16時間です。.
  • 同じレベルのエンゲージメントに対する確認の数が少ない.
  • rskjでRSKがコンセンサスで実行するコードの量を減らします。ビットコインは現在、いくつかのコード機能を提供しています.
  • ビットコインから直接クラウドファンディングに投資するなど、クロスアドレスペグインを可能にします

ただし、同期チェーンには1つの欠点があります。つまり、短期間の決済の最終性を実際に提供するわけではありません。しかし、長所は間違いなく短所を上回っています。これにより、同期チェーンは、サイドチェーンの次の進化のステップとなるための最良の選択肢になります。.

Mike Owergreen Administrator
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