Selfish Mining は、有効なブロックを保留して公開時期を選ぶ採掘戦略です。計算能力の持ち分を上回る割合で、採用されるブロックを獲得することを狙います。ルールに反してビットコインを発行できるわけでも、利益が保証されるわけでもありません。接続環境、他の採掘者の行動、費用も関係します。
ペーターは Mining Pool を運営しています。計算能力を持ち寄り、報酬を分け合う採掘者の集まりです。ブロックは、共有する履歴に追加する取引のまとまりです。有効なブロックを見つけたら、通常は他の採掘者が続きを掘れるよう知らせます。ところが今回は秘密にして、その次のブロックを探し始めました。アンナたちは以前の共通のブロック上で作業を続けています。ペーターが別の続き方を見つけたことを知らないのです。ここで生まれるのは非公開の枝であり、新しい通貨ではありません。 [1] [2]
次を見つけるのはペーターかもしれませんが、アンナが先に成功することもあります。採掘機はブロックのデータを一部変えながら計算を繰り返し、定められた上限を満たす数値を探します。採掘は最速の機械が毎回勝つ規則正しい競走ではなく、個々の発見には偶然が伴います。そのため、両方の枝の進み方に応じて秘密の作業を続けるか、公開するか、自分の枝を諦めるかを変えます。Hashrate は計算の試行速度です。持ち分が大きければ発見確率は上がりますが、次のブロックが必ず手に入るわけではありません。 [1] [4]
ペーターが一つ隠している間に、アンナが同じ前のブロックにつながる別のブロックを公開したとします。ペーターも公開し、同点になります。採掘者によって先に知るブロックが違えば、延ばし始める枝も違うかもしれません。その後の発見と情報の伝わり方が結果に影響します。基準となるのは有効な枝の累積仕事量であって、支持者の人数ではありません。難易度が同じなら、ブロックが多いほど仕事量も大きくなります。難易度は、その結果を見つけるのが平均してどれほど難しいかを表します。高い難易度では平均の試行回数が増えますが、各ブロックにかかる時間が決まるわけではありません。 [1] [3] [4]
ペーターの枝が最終的に勝てば、アンナの競合ブロックは採用された履歴の外に残り、Stale Block になることがあります。有効なブロックでしたが、その報酬は採用されたチェーンでは使えません。ペーターは、自分よりも他の採掘者の仕事が高い割合で無駄になる状況を狙っています。ただし、捨てられたブロックの取引が永久に消えるとは限りません。有効性を保ち、採用済みの履歴と矛盾しなければ、後で取り込まれる可能性があります。 [1] [4]
Ittay Eyal と Emin Gün Sirer は 2013 年の論文でこの有名な戦略を説明しました。比べたのは、採用されるブロックの割合と計算能力の割合です。これは電気代を払った後の時間当たりの収益とは別です。ブロックを隠すと公開チェーンの成長が遅くなり、その後の難易度調整によって経済性が変わります。Cyril Grunspan と Ricardo Pérez-Marco は後に、時間とこの調整の重要性を指摘しました。相対的な取り分が増えても、すぐに純利益が増える約束にはなりません。 [1] [7]
元のモデルでは α が攻撃者の計算能力の割合、γ が同点のとき攻撃者の枝に加わる他の採掘者の計算能力の割合です。γ = 0 なら相対的な優位性の境目は 1/3、γ = 1/2 なら 1/4 です。このモデルでは、それぞれの境目を超えると優位性が生まれます。実際のネットワークに共通する安全の境界線ではありません。戦略、遅延、前提が変われば結果も変わります。要点は、計算能力だけでなく、他の人がどちらの枝を延ばすかも重要だということです。 [1] [6]
素早く届いたブロックは、同点のときに他の採掘者を引きつけやすくなります。ネットワーク上の優位性が計算能力を補うわけです。ある集団が継続的に高い収益を提供できれば、人を集めて集中を強める可能性があります。これは動機の説明であり、大きなプールがすべて攻撃している証拠でも、他の人が必ず参加する予言でもありません。モデルの数値を、測定なしに特定の運営者の実態として扱うこともできません。 [1] [6] [8]
ペーターの戦略が成功する前に、アンナが優勢になるかもしれません。その場合、エネルギーを使い機械を動かしていてもペーターに報酬はありません。長期平均について計算した境目は、各回の勝利を保証しません。数回の成功だけでは、費用や状況変化を含めて利益が出るとも証明できません。隠したブロックは危険を伴う可能性であり、引き出しに安全にしまった報酬ではないのです。 [1] [7]
Full Node は、Bitcoin のルールを自分で検証するプログラムです。無効な取引や許されないコイン発行を拒否し続けます。ペーターも本物の Proof of Work、つまり必要な計算作業の証明を示し、アンナと同じルールを満たす必要があります。争うのは、どの有効な履歴が採用されるかです。取引への署名に使う秘密の数値である他人の秘密鍵を得たり、他人のコインを使う権利を得たりするわけではありません。採掘の優位性と所有ルールの破壊は区別が必要です。 [2] [5]
ブロックの伝達を速めると、遅延や一部のネットワーク格差を減らせます。例えば Compact Blocks は既知の取引を利用し、少ないデータでブロックを伝えます。ただし Selfish Mining を完全に消すものではありません。同点時の扱いや経済的な動機も研究対象です。放棄されたブロックだけでは攻撃の証拠になりません。正直な集団同士もほぼ同時に発見できるからです。疑いの判断には広い背景が必要です。問われるのは、その条件でルールが迅速な共有を報いるのか、それとも隠すほうが有利なのかです。 [6] [8] [9]
理解を深めるには、この項目とあわせて次もお読みください Block Propagation, Compact Blocks, Nakamoto Consensus, Sybil Attack, Bitcoin, マイニング. 次の項目からも参照されています Byzantine Generals Problem, Sybil Attack, Block Propagation, Block Withholding Attack.