パブリックチェーンは戦略家にとって戦場となっている。

取引所やウォレットなどの水宅配業界が台頭しており、チャンスを見つけるのは困難です。パブリックチェーンも例外ではありません。今日のブロックチェーン分野は 1990 年代のインターネットのようなもので、誰もがプロトコルやオペレーティング システムになりたがっている、と数え切れないほどの人が言っています。

PC 時代には、Microsoft が業界の支配的なプレーヤーになりました。モバイル インターネットの時代、Google は時価総額で 1 位にランクされています。おそらく、将来どのシナリオがチェーンに移行されたときに未来があるのか​​、あるいはブロックチェーンに未来があるのか​​どうかさえ予測できないのかもしれません。しかし、私たちが確信できるのは、ブロックチェーンが本当にインターネットに価値をもたらすことができるのであれば、そのような使命を担うことができるパブリックチェーンが必要になるに違いないということです。

しかし、現実にはそのようなパブリックチェーンはまだ登場していない。

EOS には大きな期待が寄せられていますが、メインネットワークが立ち上がったばかりなので、状況を判断するのは時期尚早です。現在の観点から見ると、スケーラビリティ、セキュリティ、分散化このブロックチェーンの「不可能な三角形」、まだ完全には解決されていません。一般的に、現在一般的な方法は次のとおりです: 1 つは、Hyperledger の PBFT、EOS の DPoS など、分散性を犠牲にすることが多いコンセンサス メカニズムを変更する方法、もう 1 つは、IOTA、バイトボールなどのネットワーク構造を変更する方法です。ブロックチェーンとは異なる DAG (有向非巡回グラフ) データ構造、3 つ目は、サブチェーン/サイドチェーン、チェーン下のステート チャネル、さらにはクロスチェーン ミドルウェアなどのオフチェーン ソリューションを直接使用することです。 4 番目のタイプは断片化です。

、ネットワーク内のノードを異なるシャードに分割し、各シャードが異なるトランザクションを並列処理できるようにすることで、互いに接続されていないトランザクションを並列処理してネットワークの同時実行性を高めることができます。フラグメンテーション方式の特徴は、ノード数が増えるとネットワークのスループットも増加することです。

基本的な考え方は、ネットワーク内のノードを異なるシャードに分割し、各シャードが異なるトランザクションを並列処理できるようにすることで、互いに接続されていないトランザクションを並列処理してネットワークの同時実行性を高めることができます。フラグメンテーション方式の特徴は、ノード数が増えるとネットワークのスループットも増加することです。

ただし、このテクノロジーにはある程度の複雑さがあり、具体的な実装には解決すべき問題が多く、実際にシャーディング ソリューションを実装しているプロジェクトはほとんどありません。時価総額は一時、仮想通貨の中で21位にまで上昇した時価総額は一時、仮想通貨の中で21位にまで上昇した。

最近、OdailyはZilliqaの共同創設者兼テクニカルディレクターであるJia Yaoqiにインタビューし、Zilliqaの進捗状況、将来の計画、さまざまなブロックチェーン拡張ソリューションの長所と短所、および業界に関する彼の見解を共有しました。

データベースデータベースでは、データベースを複数のスライスに分割し、これらのスライスを異なるストレージ デバイス (パーティション) に配置するため、各パーティション内のデータ量が比較的少なくなり、システムのパフォーマンス要件が満たされます。業界関係者は、シャーディングによってシステムのパフォーマンスと拡張性（スケーラビリティ）が向上するが、同時にシステム開発がより複雑になると考えています。たとえば、2 つのレコードが異なるサーバー上にある場合、関連付けを確立する必要がある場合、「関連付け」を示すレコードを 2 つのパーティションのそれぞれに配置する必要がある可能性があります。さらに、トランザクションをデータ パーティション間で処理する必要があると、パフォーマンスが大幅に低下します。これを理解すると、ブロックチェーン分野でシャーディングを実装するときに解決する必要がある問題をよりよく理解できるようになります。

Zilliqa のブロックチェーン シャーディングに関する研究は、シンガポール国立大学の教師および学生である Prateek Saxena 氏と Loi Luu 氏がトップの国際セキュリティ会議 CCS でシャーディングに関する論文を発表した 2015 年に始まりました。オープンブロックチェーン向けの安全なシャーディングプロトコルインタビューの内容を踏まえ、質疑応答形式で内容を整理すると以下のとおりです。

※この記事は主に、次の現象レベルのパブリックチェーン、基礎となる設計、コンセンサスメカニズムなどのさらなる可能性を探ることを目的としています。プロジェクトはまだ初期段階にあり、市場がまだ成熟していないため、Odailyはこのプロジェクトを支持しません。また、この記事には投資ガイドはありません。

インタビューの内容を踏まえ、質疑応答形式で内容を整理すると以下のとおりです。

Odaily: Zilliqa が使用するシャーディング戦略は何ですか?シャーディングテクノロジーはどのように実装されていますか?

Jia Yaoqi: Zilliqa のシャーディング テクノロジーは、次のような簡単な方法で理解できます。1,000 個のノードを持つネットワークがあると仮定すると、Zilliqa はネットワークを自動的に 100 個のノードを持つ 10 個のシャードに分割し、すべてのシャードでトランザクションを並列処理できます。各シャードが 1 秒あたり n 個の異なるトランザクションを処理できる場合、すべてのシャードは一緒に 1 秒あたり 10n 個のトランザクションを処理できます。これは水平拡張方式であり、ノード数の増加に応じてネットワークのスループットが直線的に増加するという他の拡張方式にはない特徴です。

現在行っているシャードには次のものがあります。ネットワーク シャーディング、トランザクション シャーディング、スマート コントラクト シャーディングまたは計算シャーディング。

これらの中で最も重要なのはネットワーク シャーディングです。これは、他のシャーディング メカニズムがネットワーク シャーディングの上に構築されているためです。理解しやすい、ネットワークの断片化これはネットワーク全体をグループ化するもので、各グループはシャードと呼ばれ、すべてのシャードが異なるトランザクションを同時に処理します。このプロセス中、ネットワークとシャードを常に更新することでセキュリティを確保します。同時に、CCS セキュリティ カンファレンスで発表された論文によると、シャードあたりのノード数が 600 以上の場合、そのうちの 3 分の 1 が悪意のあるノードである確率は 100 万分の 1 です。

トランザクションがネットワークに入るたびに、トランザクションの送信者のアドレスに従って特定の操作を実行し、トランザクションを異なるシャードにランダムに割り当てます。このプロセスはと呼ばれます。トランザクションシャーディング。各シャード内のノードは自身のシャードに属さないトランザクションの実行を拒否するため、これらのトランザクションは独立して特定のシャードに入ることができないことに注意してください。これにより、トランザクション処理のセキュリティも確保されます。

現在、ネットワーク シャーディングとトランザクション シャーディングの実装に成功しており、今月末にはパブリック テスト ネットワークのバージョン 2.0 をリリースする予定です。このバージョンのパブリック テスト ネットワークでは、一般ユーザーがノードとしてネットワークに参加し、マイナーになることができます。 。

Odaily: スループットは各シャードの 1 回の時間とブロック生成の速度にも依存するため、純粋なシャーディング テクノロジー自体ではトランザクションの高スループットを保証できないことはわかっています。 Zilliqa が使用するコンセンサス メカニズムは何ですか?

Jia Yaoqi: Zilliqa は PoW+PBFT ハイブリッド メカニズムを使用しています。

パブリック チェーンでは、悪意のあるノードが複数のノードを操作してシステムを混乱させ、大多数のノードに基づく意思決定プロセスに影響を与えようとする可能性があります。これは一般にシビル攻撃と呼ばれるものです。シビル攻撃のコストを高くしたり困難にしたりするには、いくつかの方法が考えられます。たとえば、ノードに担保としてかなりの金額 (またはトークン) を預けることを要求したり、PoW などの計算集約型タスクの実行をノードに要求したりします。

Zilliqa ネットワークのセキュリティを確保するために、Zilliqa に参加するすべてのノードが PoW を実行する必要があります。同時に、計算​​集約型の PoW は計算に多くの時間を必要とし、コンセンサスプロトコルの速度を低下させ、高いエネルギーを消費する可能性があることもわかっています。したがって、Zilliqa では、PoW はより長い間隔で実行されます。つまり、すべてのノードがネットワークに参加し、時々 PoW を実行します。残りの時間は、コンセンサスを達成するために、Zilliqa は pBFT 式メカニズムを使用します。

Odaily: PBFT コンセンサス プロトコルは一般に、50 ノード未満などの小規模なコンセンサス グループで実装されるため、アライアンス チェーンにより適していると言われることがよくあります。 Zilliqa はこの問題についてどう感じていますか?

Jia Yaoqi: Zilliqa はシャーディング テクノロジーと PoW を通じてネットワークのセキュリティを確保していると先ほど述べました。ただし、PoW には時間がかかる、確認が遅い、エネルギー消費が大きいなどの弱点があります。したがって、Zilliqa はコンセンサスに pBFT を選択しました。主な考慮事項は次のとおりです: 1. 計算リソースを大量に消費せず、PoW よりも消費エネルギーが少ない; 2. 小さなコンセンサス グループを利用できるため、より効率的である; 3. 反復されない確認が必要なため、トランザクションが最終的に完了します。言い換えれば、通常、ビットコインでは少なくとも6回の確認が必要であるなど、通常複数の確認ブロックが必要となるPoWに基づくナカモトコンセンサスメカニズムとは異なり、pBFTではコンセンサスプロトコルにより一時的なフォークが発生しないことが保証されるため、確認は必要ありません。

多くの人が考えているように、pBFT が主にコンソーシアム チェーンで使用される大きな理由は、pBFT コンセンサスのノード間の通信コストが高いためです。たとえば、n ノードのネットワークでは、pBFT を使用して合意に達するために必要な通信の総数は n(n-1)/2 であり、これは n の二次レベルです。ノード数が 50 を超える場合、これは次のようになります。 a 非常に大きい 数値が大きくなり、n が大きくなるほど通信コストの上昇が早くなります。この問題を解決するために、Zilliqa は次のことを採用しています。マルチ署名アルゴリズムまた、pBFT によって費やされる通信コストを削減するためのその他のパフォーマンス最適化手法もいくつかあります。

Odaily: シャーディングの実践において解決する必要があると思われる問題や困難は何だと思いますか?

Jia Yaoqi: シャーディング テクノロジの原理は単純に聞こえますが、実際の実装プロセスでは次の重要な問題に注意する必要があります。

1. 魔女の攻撃に対する防御。この問題については、たとえ PoW がそれを防ぐために使用されたとしても、すでに上で述べられていますが、ここでは詳しく説明しません。

2. シャードを作成し、ノードとタスクをシャードに割り当てます。たとえば、各ノードがどのシャードに移動するかを選択する方法、一定期間が経過すると、ネットワーク全体で古いノードが離脱し、新しいノードが参加する必要があること、これらの古いノードと新しいノードの動的な交換を実現する方法、各シャード内のノードなどです。トランザクションを処理するだけでなく、プロトコル制御を実現するため、高効率を達成する方法なども含めます。各ノードがどこに割り当てられるかは、特定の個人やグループが制御することはできません。これらの人々が悪意があると判断した場合、すべての悪意のあるノードを 1 つのシャードに集中させることでネットワークのセキュリティを侵害する可能性があるからです。前述したように、Zilliqa はランダム シャーディングと動的シャッフルを使用して、ネットワークの流動性とセキュリティを確保します。

3. フラグメントのサイズ。シャード内のノードの数が少ないほど、より早く合意に達し、効率が高くなります。しかし同時に、シャード内のノードの数が少なすぎると、攻撃者によるシャードの制御が容易になります。そして、シャード内のノードがオフラインになったり、長期間接続できなくなったりするたびに、シャード内のノードの総数がさらに減り、セキュリティが保証されなくなります。前述したように、各シャードのノード数が 600 以上であれば、セキュリティと効率のバランスがより良くなることが論文を通じて証明されました。

4. クロスチップトランザクション。ブロックチェーン分野の技術専門家やエンジニアは一般に、クロスシャードトランザクションにはロックプロトコルが必要なため、オーバーヘッドコストが高く、クロスシャードトランザクションの数が増加すると、ネットワーク全体のスループットや経済的メリットに影響を与えると考えています。

私たちは現在、この問題に 2 つの方法で対処しています: 一方で、シャーディング設計の開始時にクロスシャード トランザクションを回避しようとします。他方では、オリジナルの Zilliqa シャーディング ペーパーでアトミック コミット プロトコル テクノロジについても言及しました。これも私たちがここ数年研究してきた方向性の一つです。さらに、私たちは他の多くの代替案を現在も研究しており、比較的優れた解決策が見つかったら詳細を共有します。

尾デイリー：現在、多くのブロックチェーンプロジェクトでもシャーディング技術の利用が検討されていますが、業界におけるシャーディング技術の導入についてはどうお考えですか？

Jia Yaoqi: 現在、シャーディング テクノロジーは「どこでも花開いています」。これは、シャーディング テクノロジーがブロックチェーンの拡張を解決するための主流のテクノロジーになっていることを示しています。一方で、シャーディング テクノロジーに対する声が向上し続けるにつれて、ますます多くのコミュニティ メンバーがシャーディング テクノロジーに注目し、サポートし始めています。

シャーディング テクノロジは確かに非常に難しいテクノロジであると言わざるを得ません。これが、シャーディングを行うと主張するプロジェクトが市場に多数存在するものの、実際にシャーディングを行うプロジェクトがほとんどない根本的な理由です。その理由は、シャーディング テクノロジーには非常に高いセキュリティ要件があるためです。この市場にはまだ混乱があると思います。

1 つは、TPS 競争の罠に陥り、最も重要なセキュリティを無視することです。昨年のタオバオのダブルイレブン取引のピーク TPS が 1 秒あたり 256,000 であったことは誰もが知っています。これは、長年にわたって開発されてきた集中型システムの処理速度です。ブロックチェーンは新興技術であり、その開発レベルは集中型システムに比べてはるかに成熟しておらず、高度ではありませんが、現在、よく知られているビットとイーサの TPS は 30 を超えません。したがって、多くのプロジェクトは、主に公衆の注目を集めるために、現段階でチェーン上に数十万、数百万、さらには数千万の TPS を要求していますが、分散化とセキュリティの基本的な要素は無視されています。

2つ目は、それを裏付ける数学的な計算や発表された論文がなく、前提と結論が性急で厳密ではないことです。シャーディングは「分割統治」とも呼ばれ、「分離」だけでなく、シャーディング時のセキュリティ確保という「ガバナンス」にも重点が置かれています。シャーディング技術は伝統的な分野では長い歴史がありますが、ブロックチェーンでは新興技術であり、両者はコンセプトは似ていますが、動作は全く異なります。したがって、ブロックチェーンのシャーディング技術を当然のこととして捉え、各シャードに数個のノードを配置することでプロセスが完了すると考えていると、実際には、悪意のあるノードが次のような悪意のある操作によって容易に多大な被害をもたらすことになります。二重支払いトランザクション: 一連の脆弱性があり、これらの悪意のあるトランザクションによって引き起こされる問題を軽減するために、後の段階でシステムを検証したりロールバックしたりすることが困難です。

3 つ目は、大規模なテストを行わずに簡単に結論を導き出すことですが、これは十分に専門的ではありません。コンピュータの帯域幅に制約がない場合、イーサリアムは数万、あるいは数万もの実行が可能100万TPS, しかし、実際のネットワークは数十、数百のノードではなく、数万のノードで構成されているため、イーサリアムは現実にはそれほど高い TPS を達成しません。テスト用に数十、あるいは 1、200 ノードだけを使用してあらゆるデータを実行することは可能ですが、そのようなデータは説得力がありません。

第 4 に、一部の方法は実際の断片化とはみなされない可能性があります。現在、シャーディングは確かに非常にホットなトピックであり、個人的には、いくつかのプロジェクトは実際にはシャーディングよりもサブチェーン、ステートチャネル、またはレイヤーのようなことを行っていると思います。

科学的な数学的計算や発表された論文による裏付けがないと、シャーディングが当たり前のこととされ、理想的な状態で少数のノードが使い果たすデータがメインネットワークで実現されるデータと誤ってみなされ、問題が発生する可能性があります。重大なセキュリティ上の影響があります。比較的穏やかなケースでは、ネットワークは複数回のハードフォークを経験しており、深刻なケースでは投資家に多大な損失をもたらすことになり、これは投資家にとっても、ブロックチェーン自体の発展にとっても非常に残念なことです。

Odaily: 現在、シャーディングの使用を主張するプロジェクトがかなりの数ありますが、先ほど述べたサブチェーン、サイドチェーン、ステート チャネル ソリューションとシャーディングの違いは何だと思いますか?

Jia Yaoqi: サブチェーン、サイドチェーン、ステートチャネルはすべてオフチェーン拡張に属しており、各チェーンが相互に通信することなく独立してトランザクションや物事を処理し、最終的に決済情報を入力できるという点で、中心的な考え方は似ていると思います。メインチェーン上にあります。簡単に例えると、これらのチェーンのうち、チェーン A は広告、チェーン B はゲーム、チェーン C はトランザクションなどに使用できます。それらとシャーディングの最も本質的な違いは、シャーディングはブロックチェーン ネットワーク全体を再構築するオンチェーン拡張であり、ノードも相互に関連していることです。

オフチェーン拡張とオンチェーン拡張は互いに矛盾するものではなく、相互に補完し合い、将来的には組み合わせることができると思います。なぜなら、互いの適用範囲と焦点が異なるためであり、ブロックチェーン拡張に重要な技術的サポートを提供します。 。

Odaily: つまり、シャーディングは同じメインチェーン内のノードまたはトランザクションのシャーディングである必要があります。同じメインチェーン上にあるため、すべてのノードがコンセンサスに参加するか、ネットワーク全体のトランザクションを検証する必要があります。では、Zilliqa は、独自のシャード コンセンサスに参加しながら、すべてのノードがネットワーク全体のトランザクション レコードの確認または検証に参加することをどのように保証するのでしょうか?

Jia Yaoqi: DS 委員会という別のシャードがあり、各シャードの結果を統合し、さまざまなシャードでトランザクション ハッシュを収集し、コンセンサス プロトコルを実行し、ハッシュのハッシュを形成してブロードキャストし、他のノードがサイン。弊社のトランザクション確認はいくつかの段階に分かれており、単一シャードでトランザクションが確認された場合、そのトランザクションはブロックチェーンに書き込まれる可能性が高くなります。この場合、後ほどリマインダーを発行し、トランザクションが完了したことをお知らせします。最初に確認され、最終的に確認された場合は、最終的に確認されたことを意味する通知が送信されます。

なお、注意したいのは、現在行っているのはステートシャーディングではないため、Zilliqaネットワークの各ノードがフルノードであると誤解し、情報の蓄積が行われるのではないかと誤解する人もいるかもしれないということです。一定時間が経過すると失われます。爆発します。しかし実際には、Zilliqa ネットワーク内の各ノードが保存する必要があるのは、すべてのトランザクションの履歴ではなく、ネットワーク全体の最新の状態です。もちろん、ノードは自発的に完全なノードとして機能し、そのような履歴をすべて保存することもできます。このようなフル ノードの利点の 1 つは、ブロック エクスプローラーを提供し、広告を通じて収益を得る EtherScan などの独自のサービスを提供できることです。また、将来的に州が異なるシャードに分割された場合でも、一定レベルのストレージ容量は減少しますが、その差はそれほど大きくありません。同時に、スマートコントラクトの分散ストレージをサポートするために、2 つの分散ストレージ会社およびプロジェクトである Bluzelle および Genaro と協力しました。

日頃：各ノードで最新の状態を同期する必要がありますが、今後ノード数が増えた場合、ネットワーク全体の確認速度に影響はありますか？

Jia Yaoqi: 理論上、Zilliqa のスループットはノード数が増加するにつれて増加します。しかし実際には、ノード数には最適点があり、そこまで規模が大きくなるまでスループットは直線的に増加します。

たとえば、20,000 ノードによって帯域幅制限が発生し、システム スループットがこれ以上増加できなくなる場合、ネットワーク全体が 20,000 ノードに制限される可能性があります。最新の公開データによると、イーサリアムには現在 16,000 のノードがあり、実験を通じてこのスイート スポットについてまだ学習中です。

Odaily: Zilliqa の最新のテスト ネットワークの TPS は何ですか?

Jia Yaoqi: 私たちのデータは常に更新されています。公開されたデータでは、1400 ノードと 6 シャードを使用し、約 2800 TPS のデータを実行しました。理想的には、各シャードには 600 個のノードがあります。現在レンタルしているノードは AWS と EC2 であり、年間数百万ドルかかるため、主にコストを考慮してテストにシャードあたり 200 個のノードを使用することを選択しています。

Odaily: Zilliqa にはスマート コントラクトの計画がありますが、メインネットがオンラインになったときにスマート コントラクト システムは存在しますか?もう 1 つの観点は、Zilliqa のスマート コントラクト言語 Scilla がチューリングとして完成していないのですが、なぜですか?

Jia Yaoqi: ロードマップと同様に、現在リリースされているパブリック テスト ネットワークの 1.0 バージョンにはスマート コントラクト層がありません。パブリック テスト ネットワークの 2.0 バージョンは今月末にリリースされる予定です。このバージョンから、Zilliqa は一部のスマート コントラクトをサポート、第 3 四半期にメイン ネットワークが開始され、いくつかの実用的な分散型アプリケーションが第 4 四半期に開始されます。

紙紙主張する。 Scilla は、証明を運ぶ中間スマート コントラクト言語であり、その基礎となる計算モデルは通信オートマトンに基づいています。私たちは、Scilla を使用することで、ブロックチェーン プラットフォーム上でのスマート コントラクトの作成がより便利、シンプル、安全かつ信頼性が高く、より高いパフォーマンスを実現できることを願っています。

近年の DAO 攻撃やパリティの脆弱性により、巨額の資金が盗まれ、凍結される事態が発生していますが、その重要な理由として、Solidity には正式な検証がなく、通信と計算の区別が十分に明確になっていないことが挙げられます。 Scilla は、スマート コントラクトの通信と運用のためのさまざまな分離レイヤーを提供し、形式的検証をサポートしており、COQ などの証明アシスタントを使用することで、開発者は必要なロジックに準拠したコードを書くことができます。

シラの非チューリング完全性は、スマート コントラクトのセキュリティにより重要です。イーサリアムのスマートコントラクト言語であるSolidityはチューリング完全ですが、ガスコストの存在により、実際に展開されるスマートコントラクトは無限ループできないため、チューリング完全ではありません。イーサリアム上のスマートコントラクトに数千の脆弱性が見つかりました。 Scilla は既存のスマート コントラクトの抜け穴を回避するため、より危険な API インターフェイスと機能が削除され、現時点ではすべてのスマート コントラクトがチューリング完全性を必要としないことがわかりました。

私たちは現在、Solidity で作成される将来のすべてのコントラクトをコンパイラを通じて Scilla に簡単に転送できるように、Scilla 言語用のコンパイラを開発しています。同時にこちらも出版させていただきましたジリカ生態建設資金プログラム, Zilliqa のツールやアプリケーションを構築し、Zilliqa エコシステムを構築する優れたプロジェクト、チーム、個人に資金を提供するために 500 万米ドルを費やします。

Odaily: 現在、市場に楽観的なパブリック チェーンはありますか?

Jia Yaoqi: 市場に出ているプロジェクトにはそれぞれ独自のハイライトと特徴がありますが、私は個人的にはイーサリアムの方が好きです。

オデイリー：それがそれほど成熟しておらず、主流ではない場合はどうなりますか？一部の起業家チームによって行われる可能性があります。

Jia Yaoqi: プロジェクトの標準に関して、私は個人的に革新性と厳格さを重視しています。厳密さとは、理論上合格できる、出版された学術論文の検証を指します。それを証明する厳密な論文がない場合、システムには少なくとも 1,000 ノードを超えるテスト ネットワークが必要であり、コードも公開されているため、説得力が高まります。

尾日井：業界全体から見て、国内外のブロックチェーン分野、あるいはパブリックチェーンプロジェクトにおける最大の問題は何だと思いますか？

Jia Yaoqi: 主な問題は 3 つあります: 1 つ目は、分散化とセキュリティを確保しながらスケーラビリティと高スループットを実現すること、2 つ目はプライバシー、3 つ目は技術スタッフ、特に開発者です。

私は Odaily の編集者、Lu Xiaoming です。私は実際のブロックチェーンを研究しています。ニュース速報とコミュニケーションのために WeChat lohiuming を追加してください。名前、部隊、役職、および理由を書き留めてください。

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