What is Ethereum Mining? [The Most Comprehensive Step-by-Step Guide]

Updated on: April 24th, 2020
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ethereum mining

Ethereumは、Bitcoinと同様に、現在、作業証明(POW)コンセンサスメカニズムを使用しています。 鉱業は、すべてのPOWベースの暗号化通貨の生命体です。 Ethereumの採掘には、世界中の鉱夫が時間と処理能力を使って暗号的に難しいパズルを解決します。 成功すれば、鉱夫はEthereumブロックチェーンにブロックを追加し、その代わりに報酬を得ることができます。

エテリアム鉱業とステーク/作業証明ハイブリッドモデルの必要性を理解する

Ethereumの採掘を理解するには、POWが何であり、なぜそれが最初に必要とされたのかを理解する必要があります。 Ethereumのような分散型ネットワークでは、決定を下すためのコンセンサスメカニズムが必要です。 中本聡がBitcoinとその基礎となるPOWアルゴリズムを作成する前に、正当な分散型ピアツーピアのデジタル通貨システムを作成しようとするいくつかの試みがありました。 しかし、彼らは「ビザンチン将軍の問題」に答えることができなかったので、彼らはすべて失敗しました。

ビザンチン将軍の問題は何ですか?

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画像提供:ミディアム。

[OK] をそうそこにビザンチン将軍のグループがあることを想像し、彼らは都市を攻撃したい。 彼らは2つの非常に明確な問題に直面しています:

将軍とその軍隊は非常に遠く離れているので、集中権威は不可能であり、協調攻撃は非常に厳しいです。

市は巨大な軍隊を持っており、彼らはすべての一度に攻撃する場合、彼らは勝つことができる唯一の方法です。

協調を成功させるために、城の左側にある軍隊は、城の右側にある軍隊に「ATTACK WEDNESDAY」というメッセージでメッセンジャーを送ります。 しかし、右の軍隊が攻撃に備えられていないと仮定し、「いいえ。 「金曜日を攻撃する」と左の軍隊に戻って街を通ってメッセンジャーを送り返す。 これが問題に直面するところです。 貧しいメッセンジャーには多くのことが起こります。 彼は捕獲され、妥協され、殺され、都市によって別のメッセンジャーに置き換えられる可能性があります。 これは、軍隊が協調されていない攻撃と敗北につながる可能性があり、情報を改ざん取得につながる。

これにはブロックチェーンへの明確な参照もあります。 チェーンは巨大なネットワークです。どのようにしてそれらを信頼できますか? あなたの財布から誰かに4 Etherを送っていた場合、ネットワークの誰かがそれを改ざんして4から40Etherを変更しないことをどのように知っていますか?

中本聡は、作業プロトコルの証明を発明することで、ビザンチン将軍の問題を回避することができました。 これがその仕組みです。 左の軍隊が右の軍隊に「ATTACK MONDAY」と呼ばれるメッセージを送信したいと仮定し、彼らは特定の手順を実行しようとしています。

まず、元のテキストに「ナンス」を追加します。 nonce には、任意のランダムな 16 進数値を指定できます。

その後、ナンスを付加したテキストをハッシュし、結果を確認します。 仮説的に言えば、軍隊はハッシュ時に5つのゼロで始まる結果をもたらすメッセージのみを共有することに決めたとします。

ハッシュ条件が満たされている場合、彼らはメッセージのハッシュでメッセンジャーを送信します。 そうでない場合、彼らは所望の結果を得るまで、ナンスの値をランダムに変更し続けます。 このアクションは非常に面倒で時間がかかり、多くの計算能力を必要とします。

メッセンジャーが都市に捕捉され、メッセージが改ざんされた場合、ハッシュ関数のプロパティに従って、ハッシュ自体が大幅に変更されます。 右側の将軍が、ハッシュされたメッセージが必要な量の0で始まっていないことを確認したら、単に攻撃を中止することができます。

しかし、抜け穴がある可能性があります。

ハッシュ関数は100%衝突フリーではありません。 都市がメッセージを受け取り、それを改ざんしてから、必要な数の0を持つ所望の結果が得られるまでノンスを変更するとどうなりますか? これは非常に時間がかかりますが、それでも可能です。 これに対抗するために、将軍は数字で強さを使うつもりです。

代わりに、右の1つの一般にメッセージを送信し、左側に3つの将軍があり、右の人にメッセージを送信しなければならないとします。 これを行うために、彼らは独自のメッセージを作成し、累積メッセージをハッシュし、結果のハッシュにノンスを追加して再びハッシュすることができます。 今回は、6個の0で始まるメッセージが必要です。

明らかに、これは非常に時間がかかりますが、今回は、メッセンジャーが都市に捕まえた場合、累積的なメッセージを改ざんし、ハッシュに対応するナンスを見つけるのにかかる時間が無限に多くなります。 何年もかかるかもしれません。 だから、例えば。1つのメッセンジャーの代わりに、将軍は複数のメッセンジャーを送ります。都市が計算プロセスの途中でさえも攻撃され、破壊されます。

右の将軍はそれがかなり簡単です。 彼らがしなければならないのは、メッセージに与えられる正しいナンスを追加し、ハッシュし、ハッシュが一致するかどうかを確認することだけです。 文字列をハッシュすることは非常に簡単です。 これは、本質的に、作業証明の背後にあるプロセスです。

適切なハッシュターゲットのナンスを見つけるの背後にあるプロセスは、非常に困難で時間がかかるはずです。

しかし、誤動作がコミットされていないかどうかを確認するために結果をチェックするプロセスは非常に簡単です。

さて、あなたは鉱業の背後にある基本的な原則が何であるかを知っています。 さて、それが実際にどのように起こるかを見てみましょう。

鉱業のさまざまなタイプ

CPUマイニング:これは鉱業の最も基本的な形態です。 CPUマイニングの背後にある考え方は簡単です。 誰でも、どこでも、自分のコンピュータを使って鉱山することができます。 この方法はもはや適用されませんが、それは良いエントリポイントです

GPUマイニング:次にGPUマイニングがあります。 GPUまたはグラフィックス処理ユニットは、コンピュータのビデオレンダリングシステムの一部です。 GPUの典型的な機能は、CPUがする必要がないように、3Dグラフィックスと視覚効果のレンダリングを支援することです。GPUは、CPUよりもはるかに強力なマイニングシステムを提供します。 MoneroのようないくつかのASIC耐性コインは、もともとこのように採掘されていましたが、これは難易度が高まるにつれて、ますます困難になりました。 難易度については、ガイドの後半で詳しく説明します。

FPGAマイニング:FPGAまたはフィールドプログラマブルゲートアレイマイニングは、GPUマイニングの次のステップです。 Free Learnerによるこの記事によると、FPGAは「データストリームからの入力を計算するための真理値テーブルを作成し、所望の結果を出力する一連のゲート配列(明らかに)を持つデバイスです。 業界では、これを使用して、ログから2x4を切り取ったり、機械学習を提供したり、DNAシーケンシングを実行したりするなど、業界プロセスを最適化することができます。 FPGAは、成功したハッシュをもたらす出力を作成するためのマイニングハッシュなど、並列プロセスで実行できるタスクに優れています。また、成功したブロックが幸運であれば。」

ASICマイニング:ASICは、アプリケーション固有の集積回路の略で、それはビットコインとライトコインを採掘する特定の目的のために作成されました。 鉱業のために特別に設計された機械を持つという考えは、KNCMinerがASICの事前注文を開始したとき、最初の5時間以内に2500万ドルの注文を受けました。 ビットコインとライトコインは現在、ASICを通じて独占的に採掘されています。 Bitmainは最近、イーサリアム用のASICをリリースしました。

エテリアム鉱業リグの構築方法

さて、私たちはさまざまなタイプの鉱業を経験したので、Ethereumマイニングリグをセットアップしましょう!

我々は暗号比較のためのアントニオ・マデイラによってこの記事に巨大な叫びを続ける前に.

次のハードウェアが必要です。

マザーボード。

GPU。

ハードドライブ。

ラムだ

電源ユニット。

マザーボード

マザーボードは採掘リグのベースです。 使用できるGPUの量は、マザーボードに搭載されているGPUスロットの数に直接関係します。 マザーボードに接続できるGPUが多いほど、ハッシュレート、つまりハッシュを計算するレートが多くなります。

良い採掘マザーボードのいくつかの例は次のとおりです。

AsusのB250鉱業の専門家:

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アスロック

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GPU

GPUを入手する前に、2つの質問をする必要があります。

リグをどれくらい強力にしたいですか?

いくら使いたいのですか?

効率的なGPUを入手してください。

ここでは、NIceHashMinerに見られるイーサリアムマイニングのさまざまなGPUのパフォーマンスレベルのチャートを示します。

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ハードドライブ

さて、あなたのOSとマイニングソフトウェアを格納するために何かが必要になります。 そのためには、ハードドライブが必要です。 このために、標準のSSD(ソリッドステートドライブ)ハードドライブが行います。

だから、あなたのハードドライブはどれくらい大きくすべきですか? ブロックチェーン全体をダウンロードする予定の場合は、将来の成長を補うのに十分なスペースが必要です。

ラムだ

RAMまたはランダム・アクセス・メモリは、高速な計算と情報計算のために必要です。 4 GB の RAM は十分以上である必要があります。

電源ユニット

電源ユニット (PSU) のサイズは、使用している GPU の数によって異なります。 したがって、まず、GPUと他のすべてのコンポーネントの消費電力を合計して、PSUの容量がGPUの合計よりも大きいことを確認する必要があります。 したがって、220ワットのGPUを使用し、他のコンポーネントが250ワットを消費している場合、PSUは(2×220+ 250)690ワットを超える必要があります。

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画像クレジット:タムのハードウェア

鉱業用ソフトウェア

まず、明らかに、オペレーティングシステムが必要です。

イーサリアムマイニングのために特別に設計されたAPPであるethOSをダウンロードすることができます。 これは、Ethereumをすぐに採掘する64ビットのLinuxディストリビューションで、すべてのリグを1つの場所から制御し、必要に応じて特定のGPUにドリルダウンすることができます。ethOSはインストール直後にethプロキシ/ストラタムをサポートします

ここでethOSをチェックアウトすることができます。

マイイーサウォレットの設定

すべてを設定したら、Ethereumウォレットを作成する必要があります。 あなたが適切な措置を講じていない場合、これらのコインをすべて採掘することには意味がありません。 ここでは、暗号ウォレットのガイドを読むことができます。 私のEthereumウォレットは、最近いくつかの問題に直面していますが、そこに最高の財布の1つです。

以下に、MyEtherWallet の設定に必要な手順を示します。

まず、マイイーサウォレットにアクセスしてください。

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次に、[ヘルプ] タブをクリックします。

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下にスクロールして、オプション5をクリックします。

ここで強調表示されたリンクを開きます:

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その後、このzipファイルをコンピュータにダウンロードします。

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今すぐあなたのコンピュータでzipファイルを開き、index.htmlファイルをクリックします。 これを行う前に、インターネットをオフにしてオフラインにします。

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新しいパスワードを作成してウォレットを生成し、強力なパスワードを入力していることを確認してください。

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これで、基本的にウォレットファイルであるキーストアファイルをダウンロードする必要があります。 このファイルは必ずバックアップしておいてください。 あなたはそのクリックを完了した後、「私は理解します. 続ける。」

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そしてそこに行くと、あなたの財布が生成されました。 ここに表示されるのは、あなたの秘密鍵です。 これを誰にも共有しないでください。

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「印刷」ボタンをクリックしてウォレットを印刷する必要があります。 これはあなたが得るものです。 秘密鍵と公開鍵の両方がここに表示されます。

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そして、あなたはそこに行きます。 それがイーサリアム紙ウォレットを作成する方法です。

エテリアム鉱業ソロ対鉱業

さて、あなたはシステム全体とウォレットを設定しています。 今、あなたはどのように鉱山に行くかを決める必要があります。

あなたはソロを採掘するつもりですか、それともプールで鉱山に行くつもりですか?

もちろん、ソロを採掘することはできますが、誰もEthereumソロを採掘しない理由があります。 それは非常に実用的ではなく、結果が表示されません。

これが人々が鉱山プールを好む理由です。

マイニングプールとは何ですか?

(注:このセクションでは、我々は排他的にBTCを話します)。

ブロックチェーン全体は、「鉱夫" のネットワークのために機能します。 鉱夫は基本的に、計算力を使って複雑な暗号パズルを解くことによって、ブロックチェーン内の新しいブロックを「鉱山」します。 その結果、彼らは12.5 BTCである鉱業報酬を得る。

いったんブロックを掘り起こすと、ブロック内のトランザクションを入れる能力が得られます。 これは基本的にトランザクションがすべての暗号化でどのように起こるかです。鉱夫はブロック内のトランザクションの記録に入れます。

今1つのことを覚えておいてください。作成されたビットコインの数は限られています(21万コイン)。 ビットコインの作成者である中本聡は、より多くの鉱夫が集まるにつれて、ビットコイン採掘率が指数関数的に増加し、利用可能なすべてのビットコインは数年後に採掘することができることを想定しました!

今、これはビットコインの災害になる可能性があります。なぜなら、すべての経済商品と同様に、ビットコインの価値は需要と供給にあるからです。 ビットコインの供給が突然増加すると、需要が減少し、その結果、その価値が損なわれる。 需要と供給の関係は、最も重要な経済概念の 1 つです。供給と需要のグラフは次のようになります。

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ビットコインの供給が手元から外れるのを防ぎ、より持続可能なモデルにするため、Satoshiは難易度調整システムを実装しました。

難易度調整とは何ですか? より多くのブロックが採掘されるにつれて、暗号パズルの難しさは指数関数的に増加します。 基本的に、あなたが採掘するビットコインが多いほど、採掘のプロセスはより困難になります。 鉱山労働者はすぐに、彼ら自身で本当に効率的に採掘することはできないことを知りました。プロセスはますます高価になっていました。 そこで、彼らはリソースを一緒にプールし、ビットコインをより効率的に採掘するためにクリークとグループを形成することに決めました。 これらの鉱夫グループは「マイニングプール」と呼ばれています。

マイニングプールの利点と欠点

利点

プールはプールマネージャによって実行されます。 ランダムな独立した鉱夫と調整するのではなく、プールマネージャーは単にネットワークをアップグレードできるため、ネットワーク全体をアップグレードする方がはるかに簡単です。

マイニング報酬の分散を減らす:マイナーがプールに参加する最大の理由の1つは、マイニング報酬の分散を減らすことです。 分散が何を意味し、それが鉱夫にどのように影響するかを理解するには、いくつかの数学を行う必要があります。 L.M.グッドマンとその中程度の記事にクレジットして説明する。

まず、ベルヌーイ分布が何であるかを理解しましょう。 ベルヌーイ分布は、基本的に、成功確率がp(0 p 1)の場合、2つの結果「成功」と「失敗」を持つ各離散分布について、失敗確率は1-pであると述べています。

さて、これをビットコインに適用しましょう。 マイナーが全体のマイニングパワーの割合「p」を制御し、その結果、確率pが0p 1の新しいブロックを採掘する確率がある場合、ベルヌーイの分布を適用すると、彼/彼女は新しいブロックを採掘しない(1-p)の確率を持っています。

ベルヌーイ分布における分散 = p* (1-p)

さて、1年にいくつのブロックが採掘されているかを見てみましょう。

10分ごとに1ブロックが採掘されます。 つまり、各時間6ブロック、毎日24* 6ブロック、毎年365* 24* 6ブロックが採掘されます。

基本的に、ブロックを採掘する「p」確率を持つ鉱夫にとって、年間365* 24* 6* pブロックを採掘することが期待されます。 それは彼らの期待リターンです。

同様に、年間全体で直面する全体の標準分散は、365*24*6*p*(1-p)です。

ここで、「標準偏差」を定義します。 標準偏差は、特定の分散グループのメンバーは、グループの平均から変化しているどのくらいによって定義される用語です。

ブロックチェーンとこの例の文脈では、標準偏差は、この鉱夫の報酬が予想される報酬からどれくらい逸脱しているかです。

標準偏差 = [sqrt] 分散/期待されるリターン。

さて、私たちが知っているように:

分散= 365*24*6*p**(1p)

期待されるリターン = 365*24*6*p

したがって、これらの値を代入すると、次のようになります。

標準偏差 = [平方メートル] (365*24*6*p* (1-p))/365*24*6*p

次に、例を挙げてみましょう。

鉱夫がネットワーク内のハッシュレートの0.01%を所有しているとします。 (つまり、p=0.0001)。

標準偏差方程式に応じて値を代入すると、0.4364 または 43.6% の標準偏差が得られます。

予想される報酬または0.01%のハッシュレートを所有する鉱夫から43.6%の逸脱。

この偏差と分散を減らす唯一の解決策は、リソースを一緒にプールして、全体のハッシュレートの割合を増加させることです。これはまさにマイニングプールが提供するものです。

短所

多くは、プールマネージャーの倫理に依存します。

集中化:これについては後ほど詳しく説明します。」

マイナーになるメリット

だから、なぜあなたは鉱夫になるべきですか?

あなたはエーテルを手に入れる! まず第一に、最も明白な理由。 あなたはあなた自身のエーテルを持っていることを得る。 さらに、ブロックを採掘する瞬間に、その内部に入るすべてのトランザクションの取引手数料を徴収することができます。

EthereumやCryptocurrencyを一般的に信じているなら、あなたはマイニングを通じてネットワークに声を持つことになります。

最後に、Ethereumがステークの証明に移るにつれて、作業の証明を通じて大規模なEthereum預金を今構築することは間違いなく役に立ちます。

ステーク証明とは何ですか?

だから、ステーク証明(POS)について言えば、それは正確に何を意味し、なぜエテリアムがそれに移動するつもりですか? 今のところ質問の最初の部分に焦点を当ててみましょう。

ステークの証明は、マイニングプロセス全体を仮想化し、鉱夫をバリデータに置き換えます。

これはプロセスの仕組みです:

バリデータは、株式としてコインの一部をロックする必要があります。

その後、ブロックの検証を開始します。 つまり、チェーンに追加できると思うブロックを発見すると、ベットすることで検証されます。

ブロックが追加されると、バリデータはベットに比例した報酬を受け取ります。

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POSは鉱業を完全に仮想化し、POWを通じて来る無駄を大幅に削減します。

EthereumのPOS実装はキャスパープロトコルと呼ばれています。

なぜキャスパーが必要だったの? POSの実装に関しては、大きな問題が1つあります。

ステークを証明する最大のロードブロック

Ethereumの開発者はいつも最終的にステークの証拠に移行する予定でした。それはいつも彼らの計画でした。 しかし、そうする前に、彼らはステーク証明(POS)の最大の欠陥の1つに対処しなければなりませんでした。

このシナリオをしばらく考えてみましょう。

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上記のような状況があるとします。 メインブルーのチェーンと、メイン自体から枝のような赤いチェーンがあります。 悪意のある鉱夫が赤いブロックで採掘するのを止め、ハードフォークを強制するには何がありますか?

作業証明 (POW) システムでは、このリスクを軽減できます。

悪意のある鉱夫アリスが赤いチェーンで採掘したいとします。 たとえ彼女がハッシュパワーのすべてを捧げても、彼女は新しいチェーンで彼女に参加する他の鉱夫を得ることはできません。 長いチェーンで鉱山するのはより収益性が高く、リスクフリーであるため、他の誰もが引き続き青色のチェーンで鉱山を続けます。

今覚えておいてください、POWは非常に高価なリソースです。

とにかくネットワークによって拒否されるブロック上のリソースを無駄にするのはマイナーにとって意味がありません。 したがって、チェーンの分割があるため、攻撃者が無駄にする必要がありますお金の量の作業システムの証明に回避されます。

ただし、POS を持ち込むと、状況は少し違って見えます。

あなたがバリデーターであれば、赤いチェーンと青いチェーンの両方にお金を入れるだけで、まったく影響を恐れることはありません。 何が起こっても、あなたの行動がいかに悪意のあるにもかかわらず、あなたは常に勝ち、失うものは何もありません。

これは「何も問題ない」問題と呼ばれ、これはEthereumが対処しなければならなかったものです。

彼らは、POSを実装し、「何の問題もない」問題を軽減できるプロトコルを必要としていました。

エテリアム鉱業:キャスパーを入力してください

キャスパーは、イーサリアムが行くことを選択したPOSプロトコルです。 それを作成するのに忙しいチーム全体があったが、ヴラドZamfirはしばしば「キャスパーの顔」としてクレジットされています。

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画像クレジット:ブロックノミ.

では、キャスパーは他のステークの証明プロトコルとどのように違うのですか?

キャスパーは、すべての悪意のある要素を処罰できるプロセスを実装しています。 これはキャスパーの下のPOSがどのように機能するかです:

バリデータは、Etherの一部を株式として積み重ねます。

その後、ブロックの検証を開始します。 つまり、チェーンに追加できると思うブロックを発見すると、ベットすることで検証されます。

ブロックが追加されると、バリデータはベットに比例した報酬を受け取ります。

しかし、バリデータが悪意のある方法で動作し、「何もしない」ことを試みると、すぐに叱責され、すべてのステークがスラッシュされます。

ご覧のように、キャスパーは信頼できないシステムで動作するように設計されており、ビザンチンフォールトトレラントです。

悪意ある/ビザンチンのやり方で行動する人は、彼らの株式を切ることによってすぐに処罰されます。 これは、他のほとんどの POS プロトコルとは異なります。 悪意のある要素は何かを失うものを持っているので、何も危機に瀕していないことは不可能です。

キャスパーがバリデータを罰する唯一の場所ではありません。

ハドソン・ジェームズとJoris Bontjeが「StackExchange」の回答に言及しているように、キャスパーは、ネットワークセキュリティを保証するために、意図せずにオフラインに行く鉱夫を罰するなど、より厳しいインセンティブを設計しています。

つまり、バリデータはノードの稼働時間について注意する必要があります。 不注意や怠惰は、彼らの株式を失うことになります。 このプロパティは、トランザクションの検閲と全体的な可用性を低減します。

それに加えて、「スラッシング」プロパティはまた、通常の作業プロトコルの証明よりも明確なエッジをキャスパーを貸します。

チェーン図をもう一度取り戻しましょう。

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作業証明プロトコルでは、鉱夫が青チェーンで採掘されたのか、赤チェーンで採掘されたのかは関係ありません。 正直な鉱夫と悪意のある鉱夫の両方が同じ量のリソースを費やしていたでしょう。

しかし、キャスパーでは、正直なバリデーターが青色のチェーンで採掘すると、ベットに比例した報酬が得られますが、悪意のある鉱夫は赤色のチェーンに賭けるために株式を切るでしょう。

それはすべて順調で良いですが、Ethereumは鉱夫がPOWからPOSに移行することをどのように確認していますか?

彼らは難易度の時限爆弾でそれを行う予定です。

難易度時限爆弾とは何ですか?

鉱夫が作業証明プロトコルからステーク証明プロトコルに移行するようにインセンティブを与えるには何がありますか?

鉱山労働者は、ブロックのために採掘できるように、数千ドル相当の機器を購入します。 POSが機内に入った瞬間、そのすべての機器は無価値になります。 そんなにお金を費やし、超複雑なプールをセットアップし、すべてが完全に役に立たなくなることを想像してみてください。

その場合、鉱夫が古い作業証明チェーンにとどまって鉱業を継続するのを止めるには何がありますか? これは、本質的に、エテリアムクラシック、エテリアムの作業証明、エテリアムステークの3つのイーサリアムコインを作成します。 それは絶対的な悪夢になるだろう。

Ethereumの経済的価値と信頼性を大幅に低下させるだけでなく、チェーン全体のハッシュレートを希釈し、ハッカー攻撃に対して脆弱にする可能性があります。

新しいチェーンに参加する鉱夫に適切なインセンティブがあることを確認するために、Ethereumの開発者は難易度爆弾を導入しました。 時限爆弾は2015年9月7日に導入されました。 難易度時限爆弾がどのように機能するかを理解するためには、難易度や鉱業がどのように機能するかを理解することが重要です。

難しさとは何ですか?どのように動作しますか?

難易度の概念はビットコインから始まりました。 ビットコインが初めて導入されたとき、鉱業は非常に簡単で、誰もが自分のPCを使ってそれを行うことができました。 しかし、ビットコインがますます普及するにつれて、ネットワーク上の鉱夫の数が増えました。 これは、鉱夫が制御不能になり、残りのビットコインをすべて1年の空間で採掘する非常に現実的な可能性を高めました。 中本聡はこの出来事を想定し、「難しさ」システムを導入しました。

難易度システムは次のように動作します。鉱山労働者は、暗号パズルを解くために計算能力を費やします。 彼らがそうする方法は、ブロックのハッシュにランダムな文字列(nonce)をランダムに追加し、文字列全体をハッシュすることです。 結果の数値が特定の固定数よりも小さい場合、成功したとみなされ、新しいブロックがブロックチェーンに追加されます。 この「ナンス」を見つけることは非常に困難でランダムであり、それがすべての鉱業の中心です。

プロセス全体を要約すると、これが次のようになります。

新しいブロックの内容のハッシュが取られます。

nonce(ランダム文字列)がハッシュに追加されます。

新しい文字列が再びハッシュされます。

最終的なハッシュは難易度と比較され、実際にそれよりも小さいかどうかがわかります。

そうでない場合は、ノンスが変更され、プロセスが再び繰り返されます。

yesの場合、ブロックはチェーンに追加され、公開元帳が更新され、追加が警告されます。

これを担当する鉱夫は、ブロック報酬を与えました。

難易度は2016年ブロックごとに調整されます。

難易度は、ブロックが採掘されている速度に正比例します。 ビットコインの平均ブロック時間は10分です。

ブロック時間がそれを下回ると、難易度は増加し、上昇すると難易度は減少する。 これは、ビットコインのブロック時間が約10分間留まるようにするために行われます。

これは基本的にビットコインマイニングがどのように機能し、Ethereumも同じプロトコルに従います。違いは、Ethereumで15秒ごとにブロックが採掘されることです。

グラフに続いて、イーサリアムの増加の難しさを示しています。

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それでは、難易度時限爆弾は何をしますか?

難易度爆弾は、鉱業が不可能になるように、それほど難易度を指数関数的に増加します。

前に述べたように、難易度はブロックが採掘される速度に応じて調整されます。 Ethereum難易度調整アルゴリズムは次のようになります。

ブロック差分 = 親差分 + 親差分 // 2048 * 最大 (1 — (ブロックタイムスタンプ — 親タイムスタンプ) // 10,-99) + int (2** ((ブロック番号 // 100000) — 2)))

(ここでは「//" は、6//2 = 3と9//2 = 4のような除算演算子です)。

だから、それが基本的に平易な英語で何を意味するのかを理解しましょう:

Block_timestap = ブロックがマイニングされた時刻。

Parent_timestamp = 親ブロック別名ブロックがマイニングされるまでの時間。

ブロックタイムスタンプ — 親タイムスタンプ) 10 秒の場合、「親差分 // 2048 * 1」という係数が難易度に加算されます。

(ブロックタイムスタンプ — 親タイムスタンプ)が10〜19秒の間であれば、難易度は変わりません。

ブロックタイムスタンプ — 親タイムスタンプ) 20 秒の場合、「親差分// 2048 *-1」によって難易度は「親差分// 2048 *-99」まで減少します。

これは、難易度調整アルゴリズムがEthereumのHomesteadバージョンでどのように機能したかです。 アイデアは、ブロック時間を15秒に保つことです。

だから、難易度爆弾を行うつもりです、それは暗号パズルを解くためにより多くの時間がかかることを調整することがなく、このような指数関数的な量によって難易度を増加します。 結局、チェーンで採掘することは不可能に近づくでしょう。 この現象は「エテリアム氷河期」と呼ばれ、すべての採掘POWスタイルが不可能になります。

これが起こると、鉱夫はオプションを持ちませんが、Proof-Of-Stakeを持つ新しいEthereumチェーンに行くことになります。

さて、なぜこれが望ましいのですか? ステーク証明が解決しようとしている「仕事の証明」で直面している問題は何ですか?

POWよりもPOSが必要なのはなぜですか?

ステーク証明を実装することにはいくつかの利点があります。 これらはすべて、以下のカテゴリーに分けて広くリストアップできます。 (ジョン・チェとその記事へのビッグ叫び)。

地方分権化を達成するのに役立ちます。

エネルギー効率。

経済安全保障だ

スケーリング:

POS に移行。

エテリアム鉱業:分散化の達成

上で見てきたように、POWプロトコルはもはや分権化フレンドリーではありません。 ビットコインのハッシュレート分布チャートをチェックしてみましょう:

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Ethereumのマイニングプールのハッシュレート分布は次のとおりです。

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画像提供:エターチェイン.org

ご覧のように、ハッシュレートの大半は特定のプール内に集中しています。これは、何が起こっても、ブロックを採掘し、他の誰よりも報酬を得る機会が常に高いことを意味します。

彼らはより多くのお金を得ることができるので、, 彼らはしたがって、より良い、より高速なASICを買う余裕ができます. これは基本的に、何が起こっても、大きな鉱山プールは常に個人や小さなプールよりも優れていることを意味します。 言い換えれば、金持ちは常に豊かになります。

株式証明は、鉱業を完全に仮想化することによって、これを完全に無関係にします。 ただし、POS が集中化の影響を軽減する方法はこれだけではありません。 それを理解するためには、まず「規模の経済」が何を意味するのかを知る必要があります。 (データのためのACDCリーダーシップYouTubeチャンネルに感謝)。

生産に関しては、2種類あります。

短期生産。

長期生産の実施。

短期生産では、少なくとも入力リソースの固定されています。 オーブンが1つしかない小さなピザ屋を考えてみましょう。 彼らが25のピザを1個生産しなければならないかどうかは関係ありません。ピザを作るために使用できる唯一のオーブンがあります。

長期的な生産では、すべてのリソースは可変であり、これは規模の経済が来る場所です。

だから、入力資源の数量が可変である長期生産では、入力を2倍するとどうなりますか? この特定のシナリオには 3 つの結果しかありません。 これを「スケールに戻る」と呼びます。

出力は2倍以上。 つまり、スケールへのリターンが増加しています。

出力が 2 倍になります。 つまり、スケールへの固定リターンがあります。

出力は倍増しません。 つまり、スケールへのリターンが減少しています。

以下は、スケールの経済をグラフィカルに表現したものです。

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画像提供:ウィキペディア

ここで何が起こっているのですか?

生産がQからQ2に増加すると、生産の全体的なコストはCからC1に下がります。 これは、スケールの経済と呼ばれています。

その後、それは少し均一になります。 これは、スケールへの一定のリターンを得る場所です。

そして、それを超えると、Q2を超えて出力を増やすにつれてコストが増加します。

つまり、大企業はアウトプット数を増やすことで、製品の平均コストを削減できるということです。 (制限まで)

ある意味では... もっと少ないです!

それでは、実際の例を見てみましょう。

小規模なパン屋の初期コストは、明らかに大きなベーキング会社よりも少なくなります。なぜなら、同社は多くの機械に投資しなければならないからです。 しかし、長期的には、パンの各パンの平均コストは、パン屋のためのものよりも会社にとってはるかに少なくなります。

さて、これはすべて問題ありませんが、鉱業プールにはどのように適用されますか?

大企業と同様、大規模なマイニングプールでは、次の方法で入力リソースのコストを削減できます。

より大きな操作に対して固定費を償却する。

より大きなエンティティとして動作することにより、交渉力を持ちます。

これが基本的に意味することは、大きな影響力のあるマイニングプールは、同じ金額を費やしても、他のプールよりも多くのハッシュレートを生成することができます。

この問題は、1つの単純な理由により、ステーク証明で完全に軽減されます。 POSでは、株式を投資します。 単に一緒にプールして、あなたの株式をより価値のあるドルにすることはできません。 一日の終わりに、1ドル= 1ドル。 規模の経済はここでは機能しません。

エネルギー効率

仕事の証明の最大の問題は、エネルギーの無駄です。 最悪の部分は、エネルギーの無駄のためにエネルギーの無駄であるということです。 Bitcoinは、特に、エネルギーに対する食欲に貪欲です。 これをチェックしてください:

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画像提供:デジクノミスト

どのようにいくつかのより多くの数字について (礼儀デジタルモニスト)

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注目すべき2つの数字があります。

ビットコインの年間グローバルマイニングコストは$1,423,794,674です。

ビットコインだけで毎年消費します 28.48 電気のTWhの価値. エクアドルの国は約21 TWhを消費しました!

実際には、ビットコインのエネルギー消費量をいくつかの国と比較してみましょう:

Understanding Ethereum Mining and the Need for Proof of Stake

ビットコインは、アイルランド、バーレーン、スロバキア共和国よりも多くの電力を消費します!

さて、競技場でさえしましょう。

Bitcoinを他の決済システムと比較するとどうなりますか? 「ビザ「って

ビットコインの消費電力とビザの消費電力はどのように比較されますか?

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うん... 良くない

だから、ビットコインは多くのパワーを食べて、リソースに多くのお金が費やされていることは明らかです。 しかし、外部コストはどうですか? この電力消費量が環境に与える影響は、大きなものでなければなりません。

BitcoinとPOWが多くの肯定的な社会的変化をもたらしたことは間違いありませんが、大規模なPOSシステムが何をできるのか、そしてそれほど多くの電力を消費することなくうまくいくかどうかは少なくとも見なければなりません。

経済安全保障論

POS、特にキャスパーの最大の利点は、経済安全保障です。 これについて考えてみましょう。あなたがバリデータであり、自分のお金がネットワークの株式として保管されているとします。 ネットワークの最善の利益のために行動するのはあなた自身の利益です。 ステークの大部分があることを知って、なぜ悪意を持って行動するのでしょうか。そうすれば、それを切り離して引き継ぐことができるでしょうか。

あなたの通貨の多くがロックされているときに、なぜあなたはネットワークを攻撃し、コインの価値を害しますか?

また、この「スラッシング効果」は、Vitalikがそれをコインするように「スポーンキャンプ攻撃」の可能性を取り除きます:

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画像提供:ヴィタリク・ブテリンツイッター。

スポーン攻撃は、1つの攻撃だけで投資された株式のスラッシングと除去につながるという単純な事実によって、POSで防ぐことができます。 また、株式を投資していない場合は、POS検証に参加することはできません。

スケーリング

POS がスケーラビリティを支援する最も明白な方法は、シャーディングを有効にすることです。

ヴラドZamfirが言うように、捕虜とのシャーディングは不可能ではありませんが、それは難しいです。

シャーディングとは何ですか?

シャーディングは、データベースシステムから取られた用語です。 データベースに関してシャーディングが何を意味するのか見てみましょう。 あなたのウェブサイトのための巨大なかさばるデータベースがあるとします。 かさばるデータベースを持つことは、データの検索が遅くなるだけでなく、スケーラビリティも妨げられます。 では、この場合はどうしますか?

データに水平パーティションを作成し、それらを小さなテーブルに変換して異なるデータベースサーバーに格納するとどうなりますか?

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画像提供:Dzone

そうか?

さて、あなたは、なぜ水平パーティションではなく、垂直パーティションを求めているかもしれません? これは、テーブルの設計方法のためです。

考えてみろ これがメインテーブルであると仮定します:

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さて、このテーブルを垂直に分割する場合:

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何が起こるか分かる? テーブルを垂直に分割すると、完全に異なる2つのテーブルになる傾向があります。

しかし、それらを水平に分割する場合:

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分かったか? それは同じテーブル/データベースですが、データは少なくなります。 これらの小さなデータベースは、大きなデータベースのシャードとして知られています。 各シャードは、同じテーブル構造で同一である必要があります。

では、POWプロトコルでシャーディングを実装するとどうなりますか?

シャーディングは、状態を異なるシャードに分割することで、処理を高速化します。 しかし、POWを使用している場合、ハッシュレートが低いため、小さなシャードが悪意のあるマイナーに引き継がれる危険性があります。 実際、これがPOWブロックチェーンがシャーディングを実装できない最大の理由です。すべての小さなシャードを簡単に引き継ぐことができます。

このリスクは、鉱業の概念を持たないため、POSでは完全に緩和されます。

エテリアム鉱業の結論

ご覧のとおり、ステークの証明が実装されると、物事は非常に変化するつもりです。 しかし、EthereumでPOWマイニングゲームに入りたい人は、まだ十分な時間があります。

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