ブロックチェーンテクノロジーの詳細：EmerCoin Secrets

最近、Azure Marketplaceの最初のブロックチェーンサービスプロバイダーパートナーの1つであるEmerCoinの例を使用して、実際のプロジェクトでのブロックチェーンテクノロジーの使用について話しました。 このトピックに関する一連の記事を続けて、EmerCoin（EMC）テクノロジーと、Emerコアと他の暗号通貨の主な違いについて詳しく見ていきます。



Emerネットワークは、他のピアツーピアネットワークと同様に、無制限のスケーラビリティを備えており、参加者が多いほど、効率的かつ安定的に機能します。 したがって、それに基づいて、エンタープライズソリューションだけでなく、グローバルソリューションも作成できます。

一連の記事「ブロックチェーン技術への没入」

1. Emerテクノロジーに関する一連の資料：

1.1。 EmerCoinの秘密 。

1.2。 分散型の無修正ドメインネームシステム 。

1.3。 世界規模の公開鍵インフラストラクチャ 。

1.4。 分散パスワードレスセキュリティシステム 。

2. 高速で安全なトランザクション 。

3. デジタル歯科のエコシステム 。

4. 偽造品との戦い 。

5. 相互動物保険 。

6. ICOとは何か、そしてそれを行う方法 。

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はじめに

まず、概念を区別します。



Emerはテクノロジー、ネットワーク、インフラストラクチャです。

EmerCoin -Emerネットワーク内で流通するクレジットユニット。



「EmerCoin」という言葉はこれらの概念の両方を指すことが認められているため、「Emer」という言葉を使用して、一般に受け入れられているセマンティクスに従いますが、会計および会計の側面ではなく技術について話していることを強調します。 「コイン」、「お金」などの言葉は、分散暗号通貨ネットワークを循環する非現金クレジット単位を意味します。

EmerCoinの歴史

歴史的に、EmerCoinコアはPeercoinコアから継承され、PeercoinコアはBitconから継承されました。 Peercoinは、プロジェクトに重要なイノベーションを追加しました-Proof-of-Stakeコンセンサス構築メカニズム、2つの基本メカニズム-Proof-of-work（POW）およびProof-of-Stake（POS）を使用してハイブリッドコンセンサスメカニズムを作成します。 これらのメカニズムとコンセンサス自体をより詳細に検討してください。



コンセンサスとは、分散ネットワークの通常のメンバーが、建設中のブロックチェーンの特定のバージョンの真実に投票するための公開暗号通貨アルゴリズムです。 コンセンサスは、リソースを使用して、特定のバージョンのブロックチェーンブランチに投票するすべてのマイナーの総体的な努力の結果として発生し、このためにマイナーの報酬-新たに印刷された発行金および/または取引支払いを受け取ります。 マイナーは、ブロックチェーンのトラスト（信頼）サービスを非個人的なコインネットワークに販売し、新しく発行されたコインの形でサービスに対する報酬を受け取ると言えます。

このような分散ネットワークで音声と見なされるものは何ですか？

最初の明白なアイデアは財布です。 しかし、攻撃者は何百万ものウォレットを作成することができ、これらの「死んだ魂」は彼にとって有益なブロックチェーンのバージョンに投票します。



次のアイデアはIPアドレスです。 また、どのプロバイダーも大規模なネットワークをシミュレートでき、再び「死んだ魂」の大群を作成できるため、機能しません。 投票には限られたリソースが必要であり、複製や改ざんはできません。



このようなProof-of-Workとして提案されたBitconシステムのSatoshi Nakamoto-計算能力による証明。 実際、計算能力Xのコンピューターがある場合、仮想的にN個のサブコンピューターに分割できますが、その合計計算能力はXのままです。つまり、そのようなコンピューターの所有者の声の重みは増加しません。



その後、プロセッサの使用ではなく、別のコンピューティングリソース（ディスクストレージ容量、Proof-of-Capacityなど）に焦点を当てた他のコンセンサスコンセプトが提案されました。 このような概念は、限られた物理リソース-処理能力またはディスク容量に基づいています。 当然、暗号通貨エコシステムを開発する過程で、これは鉱山労働者が対応する採掘設備に投資する際の「軍拡競争」につながり、設備の減価償却費と採掘からの収入の同等の費用に達するまで続きます。 その後、彼らは泣き出し、「採掘は採算が取れなくなった、地下室-詐欺師」。



Peersoinの著者であるSunny Kingの画期的なアイデアは、システム自体によって制御されるコインが限られた投票リソースとして機能する Proof-of-Stake コンセプトでした。 これにより、トラップから抜け出すことが可能になりました。「マテリアルリソースの軍拡競争」、マテリアルリソース（プロセッサ、ディスク）を無形のもの（コイン）に置き換えました。 これにより、採掘（電力、設備）に取り返しのつかないほど費やされた材料資源の無意味な消費が止まりました。

ネットワークセキュリティ

各コンセンサスメカニズムには、個別に欠点があります。 したがって、たとえば、あまり人気のないPoW暗号通貨は、（数回行われた）巨大な計算能力を一時的に借りることによって攻撃される可能性があり、POS暗号通貨は他の種類の攻撃、たとえば深部からの攻撃に対して潜在的に脆弱です。 動的チェックポイントなど、追加のメカニズムを使用して後者を保護します。一般に、POSメカニズムはPOWよりも安定していることが証明されています。



それでも、Peercoinハイブリッドコンセンサスメカニズムは最も安全であると考えられており、彼らはそれをプロジェクトの基礎として使用しました。 Emerへの攻撃を成功させるには、攻撃者はネットワークの合計コンピューティング能力の51％、およびマネーサプライの51％を持っている必要があります。 これにより、攻撃者は性質の異なる2つの障壁を作成し、ネットワークを侵害から保護します。



選択は、Peercoinがセキュリティの観点から多くの専門家によって深く分析されただけでなく、多くの失敗した暗号攻撃が実行された古典的で成熟したBitcoinコードに基づいているという事実によっても影響を受けました。 Emerは、Bitcoinコードのサポートが良好であり、プロジェクトの開発に引き続き使用できるという事実に注目しました。



さらに、Emerは、既存の標準と仕様を最大限に遵守することを含む、プロジェクトへの産業的アプローチを公言しています。 デファクトテクノロジーとビットコインAPIは暗号化業界の標準であるため、同社はそれらとの最大の互換性を維持するよう努めており、それに応じてカーネルの基盤としてビットコインを使用しています。

EmerCoin：類似点と相違点

このセクションでは、どの暗号通貨コンポーネントが変更されずに残り、どの暗号通貨コンポーネントが変更されたかを学習します。 最も注目されるプロジェクトとして、ビットコインに関して違いが考慮されます。 以下に、EmerCoinコンポーネントの概要を示します。

POW + POS vs POW

前述のように、EmerCoinにはハイブリッドコンセンサスメカニズムがあり、これがプロジェクトの開始点を決定しました。 このハイブリッドメカニズムをPeercoinから継承しましたが、唯一の変更点があります-POSへの大きなシフトです。 実際、EmerはPOWメカニズムがセキュリティ上の理由で残されているPOS暗号通貨であり、重要であるが補助的な役割を果たし、ブロックの約80％がPOSによって閉じられます。

Sha256

ブロック終了ハッシュ関数は、ビットコインおよびピアコインと同じように適用されます-sha256。 その理由は、sha256が標準であり、安定したネットワークを維持するのに十分なレベルのセキュリティを提供し続けるためです。



また、sha256マイニングは、特殊なASICによって長い間行われてきたという事実により、次の2つのことを確認できます。

• 別のアルゴリズムに特化した機器が登場することで生じる複雑性の革命はありません。これにより、ネットワークが揺れ、新しい機器の所有者が採掘力を強化することができます。
  
  
  
  
• EmerCoinはユニバーサルコンピューターでのマイニングに反対です。このアプローチでは、影響を受けない人が苦しむ可能性があるためです。 ご存知のように、ASICが登場する前は、感染したコンピューターの計算能力を使用してビットコインをマイニングするウイルスが数多くありました。 ASICの出現により、このようなウイルスは経済的に採算が取れなくなりました。 ただし、ユニバーサルコンピューターでマイニングされる他の暗号通貨には危険が残ります。

10分

ブロック終了時間は、ビットコインおよびピアコインの場合と同じ-10分です。 Satoshiは適切なオプションを選択しました。ブロック時間を短縮すると、孤立ブロックとの衝突が多くなり、ネットワークの安定性が失われる可能性があります。 このステートメントをより詳細に検討してください。



衝突の確率は、ネットワーク更新時間をブロック終了時間で割ったものです。 ネットワークの更新時間はトポロジとネットワーク負荷に依存し、ビットコインネットワークの場合、数分に達する可能性があります。 したがって、クローズ時間をサブ分間隔に短縮した他の暗号通貨（Quarkなど）は、それらの負荷が多かれ少なかれ重要な値に成長するとすぐに、一定のフォークを取得するリスクがあります。



Etheriumでは優れたGhostプロトコルが使用されていると主張できますが、孤児ブロック（彼らは叔父と呼ばれます）は、結果のブロックチェーンに分類されず、チェーンの1つまたは別のバージョンの投票に参加するため、フォークを恐れませんしたがって、ブロック時間は約20秒になります。



一方、EmerCoinは、このプロトコルには多くの脆弱性があると考えています。 たとえば、Ghostプロトコルのネットワークは、ネットワークストームにさらされる可能性があります。これは、特定の重大な負荷に達したときにブロードキャストイーサネットネットワークで発生する影響です。 簡単に言えば、これはネットワークの更新時間がネットワークの負荷、つまりトラフィックに比例するために起こります。 重大な負荷（1秒あたりのトランザクション数が多い）に達すると、更新時間はブロックの生成時間に匹敵します。 同時に、さまざまなマイナーがブロックチェーンに含める候補ブロックを個別に生成します。 そして今-驚き-これらのブロックには同じトランザクションが含まれます。 そして、これらの大きなブロックは再びネットワークを介して送信されます。これにより、トラフィックの増加、つまりネットワークの再ロードが行われ、さらに多くの叔父の遅延が発生します。 ネットワークの動作は、攻撃者と被害者が同じネットワークノードであり、ネットワークトポロジに依存する重大な負荷がトリガーとなる場合にのみ、 DNS / NTP増幅タイプの攻撃と同様になります。



そして、候補ブロックの1つだけがブロックチェーンに参加し、ネットワークがこのブロックの決定だけでなく、投票するだけでブロックチェーンに入らなかった「兄弟」にもエネルギーを費やすことを考慮すると、劇的に減少しますそのような嵐の結果として採用されたブロックチェーンの信頼、および51％未満の容量の攻撃の可能性。



したがって、Sのアプローチは現時点で最も正しい。

各ブロック後の複雑さの再計算

2016年ブロックごとに1回（約2週間に1回）マイニングの複雑さが再計算されるビットコインとは異なり、Emerネットワーク（Peercoinなど）の複雑さはブロックごとに再計算されます。 このアプローチにより、ネットワークの安定性が向上します。 例を挙げます。



次の複雑さの再検討の後、マイナーの半分がBitconネットワークでの作業を停止したとします。 ちなみに、これは仮説的なケースからはほど遠いです-領土内に大規模なマイニングプールがある州では、適切な法律を間に合わせるだけで十分です。 その結果、ブロックは2回、つまり20分ごとに1回閉じられます。 トランザクション確認時間とブロックサイズも2倍になります。 また、現在ブロックが1メガバイトの制限に達することが多いという事実を考えると、多くのトランザクションがブロックに落ちず、何日も検証されないという直接の可能性があります。 これはパニックを引き起こし、何のために売りたいという欲求に関連するトランザクションがさらに多くなり、状況を悪化させるだけです。 また、システムは1か月後にのみ回復します。



各ブロックの後に複雑さを再計算する場合、そのような問題は発生しません。ネットワークはすぐに鉱夫の総出力の変化に適応し始めます。 さらに、EmerCoinは主にマイニングとプールがマイナーな役割を果たすPOS暗号通貨であるため、すべてのプールを完全かつ同時に停止してもブロック時間が20％増加し、日中に適応システムによって調整されます。

POWブロックの報酬の再計算

EmerCoinには、多少安定したマイナーパワーを維持するための別のメカニズムがあります-これは、ネットワークのハッシュ（集約マイナーパワー）の負のフィードバックループです。 一番下の行は、ブロックのマイナー報酬はビットコインのように固定されておらず、ネットワークの複雑さの4次のルートに反比例するということです。



その結果、EmerCoinのコストが不定期に増加したと仮定した場合、多数のエージェントがマイニングを開始し、複雑さが増し、ブロック報酬が減少します。 その結果、ネットワークは不当に強いインフレから保護されます。 そしてその逆-何らかの理由でEmerCoinに興味のあるマイナーによるネットワークの複雑さの大幅な減少の場合、後者は大きな報酬を提供することでマイナーを維持しようとします。



理論的には、EmerCoinの最も効果的なマイニング戦略は、参加者間で共謀し、最小の力で採掘し、最大の収入を共有することです。 しかし、これは囚人のジレンマで説明されている状況にいる鉱夫の利己的なために機能しません。

POS 6％APY

EmerCoinはPOS暗号通貨でもあるため、機器だけでなく、ウォレットのコインもマイニングできます。 プロジェクトは、年間6％のPOS報酬を選択しました。 言い換えると、特定の取引で動きのないコインが1か月以上横たわっている場合、ブロックを閉じて所有者に年率6％の報酬をもたらすチャンスがあります。 コインがどこかで使用された場合、成熟期間は「燃え尽き」、新しい所有者からの新しいコインに蓄積され始めます。 つまり、6％はPOS報酬の上限であり、固定マネーの場合にのみ達成可能です。 現在、POS報酬によるマネーサプライ成長の実際的な価値は年間4-5％であり、EmerCoinの使用が拡大するにつれて減少し、安定した不換通貨で受け入れられる値に達しますが、ゼロにはなりません。



「これらの6％のおかげでインフレがあります」という異論に応えて、EmerCoinはデフレ、つまりコインの価値が急速に成長していることに注目します。 これは、年初から4倍に成長したコインの割合で見ることができます。 単純なモデルとのこの矛盾は、コインの価値が対応する経済の価値を反映し、経済が成長するとコインも成長し、POSによるマネーサプライのポンピングが他の要因と比較して無視できるという事実によって説明されます。

放出と燃焼

上記から、EmerCoinのマネーサプライは無期限に成長すると結論付けることができます。 そして、これは最初の近似です。 実際、コンセンサスメンバーはネットワークサービスを販売し、そのために新たに印刷されたコインを取得します。 ただし、EmerCoinシステムには、放出の反対のコイン破壊メカニズムがあります。 コインの破壊は、ブロックチェーンサービスを使用しているときに発生します-コインの送信またはNVSでのレコードの購入。 つまり、放出は制限されているが破壊メカニズムが存在しないビットコインネットワークとは異なり、EmerCoinネットワークには無制限の放出とそれに対抗するように設計されたプロセスの両方があります。 ネットワークサービスを提供するメンバーには報酬が与えられ、ネットワークからサービスを購入するメンバーには支払いが行われます。



概算では、既知の要因を考慮すると、約80年で10億EMCの量が達成されると言われています。

スタンrfc5389

EmerCoinの最初のユニークな革新は、外部IPアドレスを取得するためにrfc5389プロトコル、STUNの使用です。 NATの背後にあるウォレットプログラムは、外部IPを知る必要があります。 Bitcoinは、以前は中央サーバーhttp://checkip.dyndns.org



へのリクエストによってそれを受信して​​いました（および他の暗号通貨は引き続き受信していました）が、現在このリクエストのコードはBitcoinから削除されており、UPNPまたは手動設定のみが使用されています。 このアプローチはいくつかの理由で適切ではありませんでした（たとえば、UPNPはマルチレイヤーNATで正しく機能しません）。そのため、集中型サーバーへの依存を取り除き、IPテレフォニーでこの目的に使用される業界標準であるSTUNを使用することにしました。 現在、Emerグループには、ネットワーク上のパブリックSTUNサーバーの最も包括的なリストがあり、これらのサーバーは外部IPを決定するためにEmer STUNサブシステムによって使用されます。

トランザクションオプティマイザー

Emerに固有のもう1つのユニークな革新は、トランザクションオプティマイザーです。



ブロックチェーンにトランザクションが含まれる暗号通貨では、次のトランザクションを作成するときに、このトランザクションが費やす入力のサブセットを選択する必要があります。 ビットコインおよびその他の暗号通貨は、1000個のランダムサンプルを作成し、ターゲットにできるだけ近い量のサブセットを選択する確率的アルゴリズムを使用します。 同時に、ウォレットに「決済用」の金額を収集できるトランザクションのサブセットが含まれている場合でも、標準アルゴリズムはほとんどの場合それを逃し、新しいトランザクションでは支払いのアウトレットを作成し、自分に降伏します。 これにより、作成されたトランザクションのサイズが過剰になり、変更を使用する将来のトランザクションが表示されます。



さらに、このアルゴリズムは、少量の大量のトランザクション降伏がウォレットに蓄積するときに「黄金の砂」の問題を作成します。



Emerでは、トランザクションのサブセットを選択するために動的プログラミングアプローチが採用され、アルゴリズムは、可能であれば、変更なしで金額を提供するためにそのようなサブセットを見つけることが保証されています。 その結果、平均トランザクションサイズが5％減少し、それに応じてブロックチェーンサイズの増加率が減少したと推定されます。 これについての詳細は記事にあります。

分散動的制御ポイント

特殊なPOS固有の攻撃がPOS暗号通貨に適用される場合があります。 主なものは「深層からの攻撃」です。 その本質は、誰かがすでに使用済みのコインを含むウォレットの制御を獲得した場合、これらのウォレットがコインを含む瞬間までモデル的にロールバックできるため、コインの51％を受け取り、メインよりも長い代替ブロックチェーンチェーンを構築することです、したがって、ブロックチェーンの内容をさかのぼって変更します。



この攻撃を防ぐために、システムがブロックチェーン構造を修正しないよりも深いチェックポイントが使用されます。 ビットコインは、ウォレットコードに組み込まれたハードチェックポイントのみを使用します。これは、新しいウォレットリリースのリリースでのみ更新されます。 開発者がネットワークを介してコントロールポイントに関する情報を送信する場合、PeercoinとEmerには動的チェックポイントもあり、クライアント側でコードを更新する必要がなく、コントロールポイントの構造を最新に保ちます。



現在のPeercoinと古いバージョンのEmerでは、1つのノードのみがコントロールポイントを送信できました。 複数のノードからそれらを送信するとき、ネットワークで競合の可能性がありました。 したがって、このノードの障害により、動的チェックポイントに関する情報の更新が停止されるという事実が生じました。



バージョン0.5.0以降のEmerには、分散ノードに制御ポイントが送信される分散分散チェックポイントメカニズムが含まれており、「二重分散」を回避するためのアルゴリズムがあります。 これにより、一部のノードに障害が発生した場合でも、コントロールポイントが更新され続けるため、ネットワークの信頼性が向上します。

イーサリアムスタイルのスマートコントラクト

いいえ、予見されません。 セキュリティ上の理由でこれに対して断固として出現し、ユーザーのコンピューターにTuring互換コードを不正にダウンロードし、外部イベントで強制的に実行することは非常に危険であると考えます。



ここで最も興味深いのは、マイクロカーネルのアプローチです。ここでは、すべての外部および非認証コードがEmerコアの外部で実行されます。

名前と値のストレージ（NVS）

外部の功利主義的価値を伴う主な革新は、NVSサブシステム-名前と値のストレージです。 このサブシステムの開発は、Namecoin cryptocurrencyからの分散DNSに触発されました。



そして、Namecoinのそのような構造が分散DNSに厳密に焦点を合わせていた場合、Emer NVSは分散管理を備えた信頼できる汎用分散ストレージです。 このサブシステムの詳細については、 Webサイトを参照してください 。



要するに、サブシステムは、あらゆる種類のバイナリデータ（最大20kb）のリポジトリです。 データは最大512バイトの検索キーに関連付けられます。 キーは、EmerCoinネットワーク全体で一意です。 つまり、既存のキーを複製することはできません。 レコードは、特定のウォレットの所有者に属する請求先住所に関連付けられています。



請求先住所の所有者のみがレコードを管理でき、他のユーザーは管理できません。 管理では、新しいエントリを作成して古いエントリを置き換えるか、所有権を別の請求先住所に移動します。 しかし同時に、古いレコードは消えず、ブロックチェーンからもアクセス可能なままです。 したがって、レコードの所有権の変更および変更の完全な履歴が利用可能になります。



技術的には、ブロックチェーン内のこのようなエントリは、エントリの所有者の支払いアドレスへの0.01EMCでのトランザクションの終了を表します。 スクリプトコントラクト内のこの出力には、実際にはNVSの内容が含まれています。 レコードの所有者のみがこの出口を使用できます。これは、出口に署名するための対応する秘密鍵を所有しているのは自分の財布の中だけだからです。 この出力を使用する場合は、請求先住所を含む値または他のアーティブートを置き換えることにより、レコードを変更できます。 後者の場合、レコードは受信者アドレスを含むウォレットに転送されます。



Bitcoinウォレットとのやり取りに似た方法でJSON APIを介して、または特別なタブでウォレットのGUIを介して、NVSサブシステムとやり取りできます。



Emerサービスの作成の基礎となったのは、このサブシステムでした。これについては、以下の投稿で説明します。

著者について

Oleg Hovaikoは、暗号およびコンピューターセキュリティの分野の専門家であるEmerCoin暗号通貨の主要な開発者です。 1994年以来、彼はIT分野で働いています。 現在、彼はアメリカの投資銀行の副社長でもあり、証券-ジェフリーズ＆カンパニーのオペレーションを行っています。 これは、米国最大の独立銀行の1つと考えられています。