Kaspas Technological Innovations PHANTOM GHOSTDAGコンセンサス
レッスン2では、Kaspaの革新的なコンセンサスメカニズムであるPHANTOMとGHOSTDAGを掘り下げ、ブロックチェーンのスケーラビリティ、スピード、セキュリティを強化する上でのそれらの役割を強調します。 これらの高度なプロトコルを通じて、Kaspaが従来のブロックチェーン技術の限界にどのように対処し、より効率的な分散型台帳システムへの道を開くかを明らかにします。
BlockDAGを理解する
ブロックチェーンからの進化形であるBlockDAGは、分散型台帳技術にマルチプリオールのコンセプトを導入しています。 このセクションでは、その仕組みを掘り下げ、ブロックチェーンの限界と対比し、スケーラビリティとスピードのために採用されている洗練されたアプローチを解明します。
ブロックチェーンからBlockDAGへの移行
- 線形グラフから非巡回グラフへ:サトシ・ナカモトが開拓した従来のブロックチェーン技術は、ブロックの線形シーケンスに依存しており、各ブロックにはトランザクションのバッチが含まれています。 ブロックチェーンでは、各ブロックは1つの先行ブロックのみを参照し、チェーンのような構造を形成します。 BlockDAGはDirected Acyclic Graphの略で、ブロックが単一の系統に限定されることなく、複数の先行タスクを参照できるため、チェーンではなくグラフ構造を作成できる進歩です。
- スケーラビリティの課題:ブロックチェーンの設計では、ネットワークの伝播を可能にするためにブロックの作成間隔が厳密に設定されており、トランザクションのスループットが大幅に制限されています。 対照的に、BlockDAG構造は、そのような間隔を必要とせずに同時ブロック作成を可能にし、より高いスループットに対応し、ブロックチェーンに固有のスケーラビリティの問題を解決することを目的としています。
スケーラビリティとスピードに関する技術的利点
- スループットの向上:PHANTOMプロトコルで採用されているようなBlockDAGアーキテクチャでは、ブロックを同時に作成することができます。 これは、孤立したブロックの作成を回避し、プロトコルのセキュリティを確保するためにブロック作成の速度が抑制されるブロックチェーンとはまったく対照的です。
- GHOSTDAGによる効率の向上:GHOSTDAGプロトコルは、PHANTOMプロトコルから派生した効率的なソリューションであり、BlockDAG上で堅牢なトータルオーダーを確立するように設計されています。 貪欲なアルゴリズムを使用して、k クラスターと呼ばれる DAG のサブセットを選択します。 このサブセットは、時間の経過とともに元に戻すのが指数関数的に困難になる順序を誘導するために使用され、ブロック作成率が高い場合でも台帳の整合性が維持されます。
- ブロックの順序付けと色付け:PHANTOMは、ブロックを青または赤に色付けすることで、ブロックを並べ替える斬新なアプローチを導入しています。 青色のブロックは協調ノードによってマイニングされたと見なされ、赤色のブロックは外れ値として扱われ、悪意のあるノードによってマイニングされた可能性があります。 GHOSTDAGは、貪欲なアルゴリズムを使用してk-clusterプロパティを維持し、最良の先端から青セットを継承し、ジェネシスブロックまでの堅牢なチェーンを構築することで、これを簡素化します。 PHANTOMアプローチは、「青のブロック」と呼ばれるブロックの「適切に接続された」サブセットを確立し、残りの「赤のブロック」よりも優先権を付与することで、二重支払いの問題に対処します。 このインセンティブは、青いブロックが受け入れられて報酬を得る可能性が高いため、マイナーが既存のブロックチェーンと高度に接続されたブロックを生成することを奨励します。
ブロックの接続性を高めるために、マイナーはブロックをDAG(未接続ブロック)のできるだけ多くの「チップ」に接続することを目指しています。 しかし、二重支払いを試みるには、マイナーが二重支払いを意図するトランザクションにつながるチップからブロックを意図的に切り離すことで、ある程度の接続性を犠牲にする必要があります。 この接続性の低下により、ブロックが受け入れられる可能性が低くなり、二重支払いの試みが思いとどまります。
重要な課題は、「適切に接続された」青のセットを効果的に選択することにあります。 青色のセットが小さすぎたり、選択が不十分だったりすると、二重支払い攻撃から適切に保護されない可能性があります。 逆に、青のセットが大きすぎたり、接続が多すぎたりすると、スケーラビリティと効率が妨げられる可能性があります。 これら2つの要素の最適なバランスを見つけることは、PHANTOMアプローチの成功に不可欠です。
BlockDAGは、従来のブロックチェーン技術からの大きな飛躍であり、スケーラビリティと速度の制限に対するソリューションを提供します。 PHANTOMやGHOSTDAGなどのBlockDAGシステムは、ブロックに複数の先行ブロックを許可し、より高いスループットを促進することで、より高速で効率的な分散型台帳技術への道を切り開いています。 これらのプロトコルをKaspaネットワークに統合することは、その有効性とさまざまなアプリケーションで広く採用される可能性の実用的な証です。
カスパのUTXO
UTXO(Unspent Transaction Output)は、Kaspaブロックチェーンのアカウントの基本単位です。 UTXOは、まだ使用されていないアドレスが受け取ったKaspaの量を表します。 このシステムでは、新しいブロックがマイニングされるとUTXOが生成され、マイナーにコインが報酬を与えられます。 トランザクションの場合、UTXOが使用されます。Kaspaを送金すると、ウォレットからUTXOを利用することになります。 UTXOの重要な特徴は、部分的に使用できないことです。100カスパを送金するには、少なくともその金額に相当するUTXOを使用し、超過分はおつりとして返還する必要があります。 さらに、UTXOは、ブロックチェーンが特定のアドレスにリンクされているすべてのUTXOの記録を保持するため、Kaspaの所有権を追跡するために重要です。
UTXOモデルは、アカウントベースのモデルに比べていくつかの利点を誇り、Kaspaブロックチェーンをさまざまな方法で強化します。
- 分散化:UTXOは中央集権を必要とせずに動作し、ブロックチェーンのセキュリティと検閲への耐性を高めます。
- プライバシー:UTXOシステムは、送信者と受信者の詳細を隠すことで、トランザクションのプライバシーを強化することができます。
- スケーラビリティ:UTXOは、セキュリティを損なうことなく、多数のトランザクションに対応するようにスケーリングすることができます。
- しかし、UTXOモデルにはいくつかの課題もあります。
- 複雑さ:UTXOは通常、アカウントモデルよりも複雑であるため、ユーザーと開発者の両方にとってシステムの理解と管理がより困難になる可能性があります。
- データ集約型:UTXOシステムは、未使用のアウトプットをそれぞれ追跡する必要があるため、時間の経過とともにブロックチェーンのサイズが大きくなります。
- トランザクションサイズ:複数のUTXOを含める必要があるため、トランザクションが大きくなり、トランザクション手数料と処理時間に影響を与える可能性があります。
要約すると、UTXOはデジタル資産の所有権を追跡するための強力で効率的なメカニズムであり、Kaspaブロックチェーンのセキュリティ、プライバシー、スケーラビリティの面で重要な利点を提供しますが、システムの運用と効率に関連する複雑さと課題ももたらします。
PHANTOMコンセンサス
PHANTOMプロトコルは、トランザクションのスループットとスケーラビリティの点で、従来のブロックチェーンよりも大幅に改善されています。 ブロックのシーケンシャルチェーンに依存するブロックチェーンとは異なり、PHANTOMは前の段落で見たように、台帳を有向非巡回グラフ(DAG)として構築し、各ブロックは複数の先行タスクを参照できます。 この構造的な変化は、より大きなトランザクション量を促進し、ブロックチェーンの逐次ブロック検証の必要性によって課せられた制限を解決します。
このより複雑な構造の中で秩序を維持するために、PHANTOMは貪欲なアルゴリズムを利用して、kクラスターと呼ばれるもの(ブロックが密接に相互接続され、正直なノードによって採掘されたことを示すDAGのサブセット)を構築します。 このプロセスでは、新しいブロックによって参照されていないブロックである DAG の先端を特定し、その中から最大の k クラスターを選択して、ネットワークの正直な部分を表します。 次に、プロトコルは、互いに参照しないブロックのセットである十分に小さいアンチコーンを持つブロックを含めることによって、このセットを拡張します。
blockDAG内のトランザクションの順序は極めて重要です。 PHANTOMは、k-クラスターをトポロジカルにトラバースすることから始まり、ブロックを繰り返し追加して完全に順序付けされたリストを作成する方法を提案しています。 このリストは、DAG の構造に固有の階層を尊重し、k クラスターの外部にブロックを配置することを延期し、効果的にペナルティを課し、悪意のある目的でマイニングされた可能性のあるブロックからネットワークの整合性を保護します。
DAG を定義する別の方法として、トポロジカルな順序を持つグラフ、つまり、各ノードが指すノードの前に来る順序で配置できるグラフがあります。 Kaspaが報告した実践的な例:「この概念に対する2つの優れた類似点は、大学でコースを受講する順序、または朝に服を着る順序です」。
PHANTOMのスケーラビリティは重要な機能であり、ネットワークのスループット能力に関係なく安全であることが証明されています。 これは、ブロック作成率が高くなるにつれてセキュリティしきい値が弱くなるビットコインとは対照的です。 一方、PHANTOMは、ネットワークの伝搬遅延の直径が既知であり、パラメータkによって説明されていれば、ブロック作成率が増加してもセキュリティしきい値を維持します。 この品質は、セキュリティを損なうことなく、より大きなブロックやより高速なレートをサポートするPHANTOMの能力にとって重要です。
また、PHANTOMプロトコルは、すべてのブロックを台帳に含めることで、孤立ブロック(有効であるがメインチェーンの一部ではないブロック)の問題にも対処します。 このインクルージョンは、ネットワーク内の計算能力を最大限に活用するのに役立ちます。 最大のkクラスターは、ネットワークの計算能力の大部分を所有していると想定される正直なノードが、そのブロックをその内部で適切に表現するため、正直なチェーンを表している可能性があります。 このアプローチにより、DAG の複雑さが増しても、トランザクションの整合性と順序が維持され、ネットワークはさまざまな攻撃ベクトルに対して安全に保たれます。
実際のアプリケーションでは、PHANTOMの設計により、大量のトランザクションを効率的に処理できる台帳が可能になり、従来のブロックチェーン技術の制約を克服しようとする暗号通貨やその他の分散型台帳アプリケーションにとって魅力的な基盤になります。 PHANTOMプロトコルは、DAG内でトランザクションを注文する方法を提供するだけでなく、そのスケーラビリティとセキュリティ特性を通じて、新世代の高スループット台帳システムをサポートする可能性も示しています。
GHOSTDAGコンセンサス
GHOSTDAGプロトコルは、PHANTOMプロトコルの改良版であり、分散型台帳技術の進化における次のステップを具現化しています。 GHOSTDAGのこの分野への主な貢献は、従来のブロックチェーンで見られる直線的な進行とは異なり、複数のブロックを同時に作成できるシステムであるblockDAG構造内でトランザクションを注文する斬新なアプローチです。
GHOSTDAGは、前身のPHANTOMが直面していた最適化問題の計算難しさを回避する貪欲なアルゴリズムを活用しています。 このアルゴリズムにより、GHOSTDAGは、誠実なノードによってマイニングされたと見なされるブロック(「Blue」とラベル付けされたブロックで構成されるblockDAGのサブセット)であるkクラスターを迅速かつ効率的に構築できます。 これは、最良の先端から青のセット、または過去に最大の青のセットを持つ最新のブロックから青のセットを継承し、k-cluster プロパティを維持する新しいブロックを追加することで実現されます。
GHOSTDAGアルゴリズムは、チェーンの最初のブロックであるジェネシスブロックから開始し、各チップのブルーセットを再帰的に計算して、ジェネシスブロックまでさかのぼるこれらのセットのチェーンを効果的に作成します。 青のセットに含まれていないブロックは「赤」と見なされ、非協力ノードによって作成された可能性が高いため、疑いを持って扱われます。 GHOSTDAGのブロックの順序付けは、最初にトポロジカルなソートに従って青のブロックを並べ、次に赤のブロックを台帳から除外せずにペナルティを課す方法で配置するという繊細なプロセスです。
このプロトコルの素晴らしさは、トランザクションを効率的に注文する能力だけでなく、そのスケーラビリティにもあります。 GHOSTDAGは、台帳のセキュリティを損なうことなく、ブロック作成率の向上に対応できます。 これは、計算能力の大部分が誠実なノードによって制御されている限り、トランザクションの順序が合意され、時間の経過とともに不変であることを保証することによって行われます。
実際には、GHOSTDAGのブロック順序に対するアプローチとその固有のスケーラビリティは、従来のブロックチェーンよりもはるかに効率的な分散型台帳に変換されます。 これは、速度やセキュリティを犠牲にすることなく大量のトランザクションを処理する能力が最も重要であるKaspaのようなネットワークで特に顕著です。
blockDAG 構造体を使用すると、ブロックは複数の先行タスクを参照できるため、多くのブロックを並列に作成できるため、スループットが大幅に向上します。 しかし、これはまた、これらのブロックとそのトランザクションを順序付けるという課題をもたらし、それこそがGHOSTDAGが取り組む課題です。 効率的なアルゴリズムとスケーラビリティを備えたGHOSTDAGは、妥協することなくスピード、セキュリティ、スケーラビリティを実現するというトリレンマを解決しようとする、ブロックチェーン3.0と呼ばれる分散型台帳技術の次の波の重要なコンポーネントとして位置付けられています。
結論として、GHOSTDAGは分散型台帳の設計における大きな飛躍を表しており、ネットワークの完全性とセキュリティを維持しながら、速度とスケーラビリティの重要な問題に対するソリューションを提供します。 テクノロジーが成熟し、より多くのアプリケーションに採用されるにつれて、近い将来、分散型台帳テクノロジーのアーキテクチャを再定義する可能性が非常に高いです。
GHOSTからDAG KNIGHTへ:Kaspaのコンセンサスプロトコルの進化
KaspaエコシステムにおけるGHOSTからDAG KNIGHTへの進化は、分散型台帳技術におけるコンセンサスプロトコルの分野における大きな進歩を表しています。 GHOSTプロトコルから始まった独創的な作業は、DAG KNIGHTの作成につながる一連の革新的な変更の基礎を築きました。 この進化は、分散型システムに固有の複雑さをナビゲートしながら、トランザクションのスループットとネットワークセキュリティを向上させるというコミットメントを示しています。
2013年にヨナタン・ソンポリンスキー博士とアビブ・ゾハール博士によって導入されたGHOSTプロトコルは、ネットワークセキュリティに関連するブロック作成率の重要な問題に対処しました。 「貪欲に最も重いサブツリー」の概念を導入し、ブロックツリーのメインチェーンの選択を最適化しました。 この変更により、プルーフ・オブ・ワーク暗号通貨で一般的な懸念事項である51%攻撃を恐れることなく、より高いブロック作成率とより大きなブロックサイズが可能になりました。
その後の数年間で、この研究はPHANTOMプロトコルを生み出し、ナカモトコンセンサス(NC)の最も長い連鎖律を一般化して、最大で十分に接続されたブロックのサブセットを選択しました。 PHANTOM では、最大 k クラスター サブ DAG を選択することを目的とした最適化問題が導入され、k はネットワークの待機時間の上限を表します。
ただし、DAG KNIGHTプロトコルは、先験的なレイテンシ境界を想定する必要性を排除することでさらに一歩進んでおり、PHANTOMおよび以前のプロトコルの制限の1つに対処しています。 DAG KNIGHTは、ネットワークレイテンシーに上限がないという仮定の下で動作し、計算能力の50%未満の攻撃者に対して安全な最初のパーミッションレスパラメータレスコンセンサスプロトコルとなっています。
パラメーターのなさは、ネットワークのパフォーマンスに重大な影響を及ぼします。 通常、ハードコードされたレイテンシパラメータによって制約されるパラメータ化されたプロトコルとは異なり、DAG KNIGHTでは、ネットワークを実際の条件に従って収束させることができます。 リアルタイムの敵対的レイテンシーに調整し、通常のインターネット条件下で数秒以内にトランザクション確認を行うことを可能にし、前モデルよりも大幅に改善されています。
DAG KNIGHTのモデルはビザンチン方式を前提としており、攻撃者はプロトコルのルールから任意に逸脱することができますが、システムは攻撃者が制御する計算能力の50%未満であるという前提で保護されています。 これにより、ノードのハードウェアとネットワークのバックボーンの容量によってのみ制約される、任意の高スループット構成の下でネットワークの安全性が維持されます。
DAG KNIGHTの最適化パラダイムは、最大のkクラスターがDAGの少なくとも50%をカバーするように最小kを検索するデュアル最小-最大問題を反映しています。 この微妙なアプローチは、選択したブロックセット間の十分な遅延と切断を許容し、安全性と活性のバランスを取ります。
プロトコルの自己安定化の性質により、条件が満たされると過去の障害から回復することができ、回復後のトランザクションの安全な確認を保証します。 DAG KNIGHTは、現在観測可能なレイテンシーという意味ではなく、敵対者が引き起こす可能性のある最大レイテンシーという弱い意味で応答性があります。
全体として、DAG KNIGHTのコンセンサスプロトコルは、Kaspaエコシステムの成熟した進化を表しており、ブロックチェーン技術の研究開発の進歩的な性質の証として、より適応性が高く、安全で効率的なシステムを提供します。
Kaspas Technological Innovations PHANTOM GHOSTDAGコンセンサス
レッスン2では、Kaspaの革新的なコンセンサスメカニズムであるPHANTOMとGHOSTDAGを掘り下げ、ブロックチェーンのスケーラビリティ、スピード、セキュリティを強化する上でのそれらの役割を強調します。 これらの高度なプロトコルを通じて、Kaspaが従来のブロックチェーン技術の限界にどのように対処し、より効率的な分散型台帳システムへの道を開くかを明らかにします。
BlockDAGを理解する
ブロックチェーンからの進化形であるBlockDAGは、分散型台帳技術にマルチプリオールのコンセプトを導入しています。 このセクションでは、その仕組みを掘り下げ、ブロックチェーンの限界と対比し、スケーラビリティとスピードのために採用されている洗練されたアプローチを解明します。
ブロックチェーンからBlockDAGへの移行
- 線形グラフから非巡回グラフへ:サトシ・ナカモトが開拓した従来のブロックチェーン技術は、ブロックの線形シーケンスに依存しており、各ブロックにはトランザクションのバッチが含まれています。 ブロックチェーンでは、各ブロックは1つの先行ブロックのみを参照し、チェーンのような構造を形成します。 BlockDAGはDirected Acyclic Graphの略で、ブロックが単一の系統に限定されることなく、複数の先行タスクを参照できるため、チェーンではなくグラフ構造を作成できる進歩です。
- スケーラビリティの課題:ブロックチェーンの設計では、ネットワークの伝播を可能にするためにブロックの作成間隔が厳密に設定されており、トランザクションのスループットが大幅に制限されています。 対照的に、BlockDAG構造は、そのような間隔を必要とせずに同時ブロック作成を可能にし、より高いスループットに対応し、ブロックチェーンに固有のスケーラビリティの問題を解決することを目的としています。
スケーラビリティとスピードに関する技術的利点
- スループットの向上:PHANTOMプロトコルで採用されているようなBlockDAGアーキテクチャでは、ブロックを同時に作成することができます。 これは、孤立したブロックの作成を回避し、プロトコルのセキュリティを確保するためにブロック作成の速度が抑制されるブロックチェーンとはまったく対照的です。
- GHOSTDAGによる効率の向上:GHOSTDAGプロトコルは、PHANTOMプロトコルから派生した効率的なソリューションであり、BlockDAG上で堅牢なトータルオーダーを確立するように設計されています。 貪欲なアルゴリズムを使用して、k クラスターと呼ばれる DAG のサブセットを選択します。 このサブセットは、時間の経過とともに元に戻すのが指数関数的に困難になる順序を誘導するために使用され、ブロック作成率が高い場合でも台帳の整合性が維持されます。
- ブロックの順序付けと色付け:PHANTOMは、ブロックを青または赤に色付けすることで、ブロックを並べ替える斬新なアプローチを導入しています。 青色のブロックは協調ノードによってマイニングされたと見なされ、赤色のブロックは外れ値として扱われ、悪意のあるノードによってマイニングされた可能性があります。 GHOSTDAGは、貪欲なアルゴリズムを使用してk-clusterプロパティを維持し、最良の先端から青セットを継承し、ジェネシスブロックまでの堅牢なチェーンを構築することで、これを簡素化します。 PHANTOMアプローチは、「青のブロック」と呼ばれるブロックの「適切に接続された」サブセットを確立し、残りの「赤のブロック」よりも優先権を付与することで、二重支払いの問題に対処します。 このインセンティブは、青いブロックが受け入れられて報酬を得る可能性が高いため、マイナーが既存のブロックチェーンと高度に接続されたブロックを生成することを奨励します。
ブロックの接続性を高めるために、マイナーはブロックをDAG(未接続ブロック)のできるだけ多くの「チップ」に接続することを目指しています。 しかし、二重支払いを試みるには、マイナーが二重支払いを意図するトランザクションにつながるチップからブロックを意図的に切り離すことで、ある程度の接続性を犠牲にする必要があります。 この接続性の低下により、ブロックが受け入れられる可能性が低くなり、二重支払いの試みが思いとどまります。
重要な課題は、「適切に接続された」青のセットを効果的に選択することにあります。 青色のセットが小さすぎたり、選択が不十分だったりすると、二重支払い攻撃から適切に保護されない可能性があります。 逆に、青のセットが大きすぎたり、接続が多すぎたりすると、スケーラビリティと効率が妨げられる可能性があります。 これら2つの要素の最適なバランスを見つけることは、PHANTOMアプローチの成功に不可欠です。
BlockDAGは、従来のブロックチェーン技術からの大きな飛躍であり、スケーラビリティと速度の制限に対するソリューションを提供します。 PHANTOMやGHOSTDAGなどのBlockDAGシステムは、ブロックに複数の先行ブロックを許可し、より高いスループットを促進することで、より高速で効率的な分散型台帳技術への道を切り開いています。 これらのプロトコルをKaspaネットワークに統合することは、その有効性とさまざまなアプリケーションで広く採用される可能性の実用的な証です。
カスパのUTXO
UTXO(Unspent Transaction Output)は、Kaspaブロックチェーンのアカウントの基本単位です。 UTXOは、まだ使用されていないアドレスが受け取ったKaspaの量を表します。 このシステムでは、新しいブロックがマイニングされるとUTXOが生成され、マイナーにコインが報酬を与えられます。 トランザクションの場合、UTXOが使用されます。Kaspaを送金すると、ウォレットからUTXOを利用することになります。 UTXOの重要な特徴は、部分的に使用できないことです。100カスパを送金するには、少なくともその金額に相当するUTXOを使用し、超過分はおつりとして返還する必要があります。 さらに、UTXOは、ブロックチェーンが特定のアドレスにリンクされているすべてのUTXOの記録を保持するため、Kaspaの所有権を追跡するために重要です。
UTXOモデルは、アカウントベースのモデルに比べていくつかの利点を誇り、Kaspaブロックチェーンをさまざまな方法で強化します。
- 分散化:UTXOは中央集権を必要とせずに動作し、ブロックチェーンのセキュリティと検閲への耐性を高めます。
- プライバシー:UTXOシステムは、送信者と受信者の詳細を隠すことで、トランザクションのプライバシーを強化することができます。
- スケーラビリティ:UTXOは、セキュリティを損なうことなく、多数のトランザクションに対応するようにスケーリングすることができます。
- しかし、UTXOモデルにはいくつかの課題もあります。
- 複雑さ:UTXOは通常、アカウントモデルよりも複雑であるため、ユーザーと開発者の両方にとってシステムの理解と管理がより困難になる可能性があります。
- データ集約型:UTXOシステムは、未使用のアウトプットをそれぞれ追跡する必要があるため、時間の経過とともにブロックチェーンのサイズが大きくなります。
- トランザクションサイズ:複数のUTXOを含める必要があるため、トランザクションが大きくなり、トランザクション手数料と処理時間に影響を与える可能性があります。
要約すると、UTXOはデジタル資産の所有権を追跡するための強力で効率的なメカニズムであり、Kaspaブロックチェーンのセキュリティ、プライバシー、スケーラビリティの面で重要な利点を提供しますが、システムの運用と効率に関連する複雑さと課題ももたらします。
PHANTOMコンセンサス
PHANTOMプロトコルは、トランザクションのスループットとスケーラビリティの点で、従来のブロックチェーンよりも大幅に改善されています。 ブロックのシーケンシャルチェーンに依存するブロックチェーンとは異なり、PHANTOMは前の段落で見たように、台帳を有向非巡回グラフ(DAG)として構築し、各ブロックは複数の先行タスクを参照できます。 この構造的な変化は、より大きなトランザクション量を促進し、ブロックチェーンの逐次ブロック検証の必要性によって課せられた制限を解決します。
このより複雑な構造の中で秩序を維持するために、PHANTOMは貪欲なアルゴリズムを利用して、kクラスターと呼ばれるもの(ブロックが密接に相互接続され、正直なノードによって採掘されたことを示すDAGのサブセット)を構築します。 このプロセスでは、新しいブロックによって参照されていないブロックである DAG の先端を特定し、その中から最大の k クラスターを選択して、ネットワークの正直な部分を表します。 次に、プロトコルは、互いに参照しないブロックのセットである十分に小さいアンチコーンを持つブロックを含めることによって、このセットを拡張します。
blockDAG内のトランザクションの順序は極めて重要です。 PHANTOMは、k-クラスターをトポロジカルにトラバースすることから始まり、ブロックを繰り返し追加して完全に順序付けされたリストを作成する方法を提案しています。 このリストは、DAG の構造に固有の階層を尊重し、k クラスターの外部にブロックを配置することを延期し、効果的にペナルティを課し、悪意のある目的でマイニングされた可能性のあるブロックからネットワークの整合性を保護します。
DAG を定義する別の方法として、トポロジカルな順序を持つグラフ、つまり、各ノードが指すノードの前に来る順序で配置できるグラフがあります。 Kaspaが報告した実践的な例:「この概念に対する2つの優れた類似点は、大学でコースを受講する順序、または朝に服を着る順序です」。
PHANTOMのスケーラビリティは重要な機能であり、ネットワークのスループット能力に関係なく安全であることが証明されています。 これは、ブロック作成率が高くなるにつれてセキュリティしきい値が弱くなるビットコインとは対照的です。 一方、PHANTOMは、ネットワークの伝搬遅延の直径が既知であり、パラメータkによって説明されていれば、ブロック作成率が増加してもセキュリティしきい値を維持します。 この品質は、セキュリティを損なうことなく、より大きなブロックやより高速なレートをサポートするPHANTOMの能力にとって重要です。
また、PHANTOMプロトコルは、すべてのブロックを台帳に含めることで、孤立ブロック(有効であるがメインチェーンの一部ではないブロック)の問題にも対処します。 このインクルージョンは、ネットワーク内の計算能力を最大限に活用するのに役立ちます。 最大のkクラスターは、ネットワークの計算能力の大部分を所有していると想定される正直なノードが、そのブロックをその内部で適切に表現するため、正直なチェーンを表している可能性があります。 このアプローチにより、DAG の複雑さが増しても、トランザクションの整合性と順序が維持され、ネットワークはさまざまな攻撃ベクトルに対して安全に保たれます。
実際のアプリケーションでは、PHANTOMの設計により、大量のトランザクションを効率的に処理できる台帳が可能になり、従来のブロックチェーン技術の制約を克服しようとする暗号通貨やその他の分散型台帳アプリケーションにとって魅力的な基盤になります。 PHANTOMプロトコルは、DAG内でトランザクションを注文する方法を提供するだけでなく、そのスケーラビリティとセキュリティ特性を通じて、新世代の高スループット台帳システムをサポートする可能性も示しています。
GHOSTDAGコンセンサス
GHOSTDAGプロトコルは、PHANTOMプロトコルの改良版であり、分散型台帳技術の進化における次のステップを具現化しています。 GHOSTDAGのこの分野への主な貢献は、従来のブロックチェーンで見られる直線的な進行とは異なり、複数のブロックを同時に作成できるシステムであるblockDAG構造内でトランザクションを注文する斬新なアプローチです。
GHOSTDAGは、前身のPHANTOMが直面していた最適化問題の計算難しさを回避する貪欲なアルゴリズムを活用しています。 このアルゴリズムにより、GHOSTDAGは、誠実なノードによってマイニングされたと見なされるブロック(「Blue」とラベル付けされたブロックで構成されるblockDAGのサブセット)であるkクラスターを迅速かつ効率的に構築できます。 これは、最良の先端から青のセット、または過去に最大の青のセットを持つ最新のブロックから青のセットを継承し、k-cluster プロパティを維持する新しいブロックを追加することで実現されます。
GHOSTDAGアルゴリズムは、チェーンの最初のブロックであるジェネシスブロックから開始し、各チップのブルーセットを再帰的に計算して、ジェネシスブロックまでさかのぼるこれらのセットのチェーンを効果的に作成します。 青のセットに含まれていないブロックは「赤」と見なされ、非協力ノードによって作成された可能性が高いため、疑いを持って扱われます。 GHOSTDAGのブロックの順序付けは、最初にトポロジカルなソートに従って青のブロックを並べ、次に赤のブロックを台帳から除外せずにペナルティを課す方法で配置するという繊細なプロセスです。
このプロトコルの素晴らしさは、トランザクションを効率的に注文する能力だけでなく、そのスケーラビリティにもあります。 GHOSTDAGは、台帳のセキュリティを損なうことなく、ブロック作成率の向上に対応できます。 これは、計算能力の大部分が誠実なノードによって制御されている限り、トランザクションの順序が合意され、時間の経過とともに不変であることを保証することによって行われます。
実際には、GHOSTDAGのブロック順序に対するアプローチとその固有のスケーラビリティは、従来のブロックチェーンよりもはるかに効率的な分散型台帳に変換されます。 これは、速度やセキュリティを犠牲にすることなく大量のトランザクションを処理する能力が最も重要であるKaspaのようなネットワークで特に顕著です。
blockDAG 構造体を使用すると、ブロックは複数の先行タスクを参照できるため、多くのブロックを並列に作成できるため、スループットが大幅に向上します。 しかし、これはまた、これらのブロックとそのトランザクションを順序付けるという課題をもたらし、それこそがGHOSTDAGが取り組む課題です。 効率的なアルゴリズムとスケーラビリティを備えたGHOSTDAGは、妥協することなくスピード、セキュリティ、スケーラビリティを実現するというトリレンマを解決しようとする、ブロックチェーン3.0と呼ばれる分散型台帳技術の次の波の重要なコンポーネントとして位置付けられています。
結論として、GHOSTDAGは分散型台帳の設計における大きな飛躍を表しており、ネットワークの完全性とセキュリティを維持しながら、速度とスケーラビリティの重要な問題に対するソリューションを提供します。 テクノロジーが成熟し、より多くのアプリケーションに採用されるにつれて、近い将来、分散型台帳テクノロジーのアーキテクチャを再定義する可能性が非常に高いです。
GHOSTからDAG KNIGHTへ:Kaspaのコンセンサスプロトコルの進化
KaspaエコシステムにおけるGHOSTからDAG KNIGHTへの進化は、分散型台帳技術におけるコンセンサスプロトコルの分野における大きな進歩を表しています。 GHOSTプロトコルから始まった独創的な作業は、DAG KNIGHTの作成につながる一連の革新的な変更の基礎を築きました。 この進化は、分散型システムに固有の複雑さをナビゲートしながら、トランザクションのスループットとネットワークセキュリティを向上させるというコミットメントを示しています。
2013年にヨナタン・ソンポリンスキー博士とアビブ・ゾハール博士によって導入されたGHOSTプロトコルは、ネットワークセキュリティに関連するブロック作成率の重要な問題に対処しました。 「貪欲に最も重いサブツリー」の概念を導入し、ブロックツリーのメインチェーンの選択を最適化しました。 この変更により、プルーフ・オブ・ワーク暗号通貨で一般的な懸念事項である51%攻撃を恐れることなく、より高いブロック作成率とより大きなブロックサイズが可能になりました。
その後の数年間で、この研究はPHANTOMプロトコルを生み出し、ナカモトコンセンサス(NC)の最も長い連鎖律を一般化して、最大で十分に接続されたブロックのサブセットを選択しました。 PHANTOM では、最大 k クラスター サブ DAG を選択することを目的とした最適化問題が導入され、k はネットワークの待機時間の上限を表します。
ただし、DAG KNIGHTプロトコルは、先験的なレイテンシ境界を想定する必要性を排除することでさらに一歩進んでおり、PHANTOMおよび以前のプロトコルの制限の1つに対処しています。 DAG KNIGHTは、ネットワークレイテンシーに上限がないという仮定の下で動作し、計算能力の50%未満の攻撃者に対して安全な最初のパーミッションレスパラメータレスコンセンサスプロトコルとなっています。
パラメーターのなさは、ネットワークのパフォーマンスに重大な影響を及ぼします。 通常、ハードコードされたレイテンシパラメータによって制約されるパラメータ化されたプロトコルとは異なり、DAG KNIGHTでは、ネットワークを実際の条件に従って収束させることができます。 リアルタイムの敵対的レイテンシーに調整し、通常のインターネット条件下で数秒以内にトランザクション確認を行うことを可能にし、前モデルよりも大幅に改善されています。
DAG KNIGHTのモデルはビザンチン方式を前提としており、攻撃者はプロトコルのルールから任意に逸脱することができますが、システムは攻撃者が制御する計算能力の50%未満であるという前提で保護されています。 これにより、ノードのハードウェアとネットワークのバックボーンの容量によってのみ制約される、任意の高スループット構成の下でネットワークの安全性が維持されます。
DAG KNIGHTの最適化パラダイムは、最大のkクラスターがDAGの少なくとも50%をカバーするように最小kを検索するデュアル最小-最大問題を反映しています。 この微妙なアプローチは、選択したブロックセット間の十分な遅延と切断を許容し、安全性と活性のバランスを取ります。
プロトコルの自己安定化の性質により、条件が満たされると過去の障害から回復することができ、回復後のトランザクションの安全な確認を保証します。 DAG KNIGHTは、現在観測可能なレイテンシーという意味ではなく、敵対者が引き起こす可能性のある最大レイテンシーという弱い意味で応答性があります。
全体として、DAG KNIGHTのコンセンサスプロトコルは、Kaspaエコシステムの成熟した進化を表しており、ブロックチェーン技術の研究開発の進歩的な性質の証として、より適応性が高く、安全で効率的なシステムを提供します。