TangleというブロックじゃないBlockchainについて

Blockchainといえば鎖状の形状をしているのが一般的だが、世の中には、網目状や格子状のBlockchainが存在する。DAG系チェーンと呼ばれるものたちで、ブロック自体が存在しなかったり、トランザクション手数料が無料といった特徴がある。
とりわけ有名なのが、IOTAで使われているTangleである。

TangleはIoTデバイスなどの小型端末同士の接続を想定していて、消費電力が少なくなるように設計されている。自トランザクションを自端末で承認する（自身がマイナー）ので、トランザクション手数料が存在しない。そして、マイニング報酬となる追加のコイン発行もない。ジェネシストランザクションと呼ばれる一番最初のトランザクションで全てのコインを発行する。

ネットワークに参加するIoTデバイスを常にオンラインにしておくことがSafetyとLivenessを担保するために必要であるが、これが現実的には厳しい。そのため現状は、Coordinatorによる中央集権体制をとっている。

解決策として、CoordicideやAvalanche等が提案されている。DAG系チェーンは歴史が浅く、発展途上。

Transcript

1. Tangleという Blockchainについて Author: tak Date: Dec.2019
2. BitcoinやEthereumをはじめとするメジャーなチェーンは、その構造が直線的だ。 チェーンの先端部分はいくつかに枝分かれしているとはいえ、いずれは１本のチェーン に収束する。最長のチェーンを正とするのが一般的なPOWやPOSだ。 一繋ぎのチェーンがBlockchainの代名詞
3. Blockchainは直線的な形だけではな い。網目構造や格子構造のチェーン が存在する。 両者はDAG系チェーンに分類され、 網目構造のものをTangleと呼び、格 子構造のものをHashgraphと呼ぶ。 今回はTangleに注目する。 世の中には、いろんな形のBlockchainが存在する
4. DAGとは有向非巡回グラフ（Directed acyclic graph）のことで、とある方向性をもっ た線と円の繋がりでのようのなもの。とある 頂点から出発して、再度、とある頂点に戻っ てくるような、循環が発生しない。 TangleはDAGの一種。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%89%E5%90%91%E9%9D%9E%E5 %B7%A1%E5%9B%9E%E3%82%B0%E3%83%A9%E3%83%95 DAGの一つの形がTangle
5. Tangleとは IOTAファンデーションが提唱した、網目状の構造をもつBlockchain。 IoTデバイス向けのチェーンで、マイニングにかかる電力がものすごく小さいという特徴 がある。そして、トランザクション手数料は存在しない。 下図の四角はトランザクションを表す。ブロックは存在しない。 https://assets.ctfassets.net/r1dr6vzfxhev/2t4uxvsIqk0EUau6g2sw0g/45eae33637ca92f85dd9f4a3a218e1ec/iota1_4_3.pdf
6. トランザクションのチェーンへの繋ぎ方 赤枠のXというトランザクションをチェーンに 繋ぐ場合を想定する。 まず、チェーン先端のトランザクションを２ つ選定する。 そして、それぞれを検証する。もし、信頼で きるトランザクションなら承認して、繋ぎ込 む。
7. トランザクションの信頼度 深い方が多くのトランザクションの承認を得ている点で、信頼度が高い。 例えば、赤四角のトランザクションの信頼度は「12」である。これは、自身のトランザク ションの重みである「3」と自身に連なるトランザクションの重みの総和である。
8. 最初のトランザクションが全ての残高を持つ 最初のトランザクションのことを「Genesis Transaction」と呼び、このトランザクション が全ての残高を持つ。 IOTAの場合は、Genesis Transactionに全てのIOTAが保持されていてた。 そして、ICOの後、投資家に分配された。
9. SafetyとLiveness POWとかPOSみたいなByzantine fault toleranceなコンセンサスプロトコルは、 SafeteyでLivenessでなければいけない！ Safety ネットワーク全体の不正なNode数がとある閾値以下なら、不正なトランザクションは 承認されない。 Liveness ネットワーク全体の不正なNode数がとある閾値以下なら、正しいトランザクションの 承認を無制限に遅延させることはできない。正しいトランザクションはいずれ、承認さ れる。
10. TangleのLiveness トランザクション数が多い場合で も、最初のうちは、全体の合意形成 が遅いが、いずれ比例関数的に安 定する。 ↓ たとえ、トランザクション数が増えて も、Livenessが担保させる。 λ: 時間tの間に追加されるTx
11. Large Weight Attack 攻撃者は２重支払いを正当化するため、計算リソースを消費してWeightが大きなトラ ンザクションを作り、メインチェーンとは別に伸ばしてゆく。Weightを大きくすることで、 信頼度を底上げしている。 →Weightに上限値を設けることで回避する
12. Parasite Chain Attack 攻撃者は２重支払いを正当化するため、メインチェーンのトランザクションを参照した、 寄生チェーンを伸ばしてゆく →MCMCというトランザクション選択アルゴリズムで回避 　ある深さのトランザクションからcumulative weigthの荷重で 　子トランザクションをたどっていき、先端に到達する。以下ブログ記事参照 　https://blog.iota.org/the-tangle-an-illustrated-introduction-f359b8b2ec80
13. 現実はCoordinatorによる中央集権 理想はもちろん分散だけど現実は中 央集権。 Coordinatorによって不正なトランザ クションを監視するしかない。 milestoneと呼ばれる基準となるトラ ンザクションを作る。 https://blog.iota.org/coordinator-part-1-the-path-to-coordic ide-ee4148a8db08
14. （調べきれなかった）Too be continue... 公式サイト：https://coordicide.iota.org/ ホワイトペーパー：https://files.iota.org/papers/Coordicide_WP.pdf Coordicideによる非中央集権を目指す