可逆ブルームルックアップテーブル（IBLT）がビットコインの分散化を促進する仕組み

ビットコイン システムでは、ビットコインの核となる特性であるcensorship resistance耐性を実現するために、マイナー (またはマイニング プール) とフル ノードの分散化が必要です。したがって、ブロック サイズの紛争はトレードオフも意味します。ブロックが大きくなるほど、ビットコイン ネットワークはより多くのトランザクションを処理できるようになりますが、同時に問題も生じます。トランザクションの伝播にはより長い時間がかかるため、大規模なマイナーやマイニング プールに利益がもたらされます。同時に、データ転送量の増加はフルノードを実行しているユーザーにとっても打撃となります。

幸いなことに、ビットコイン ネットワークの効率を高め、ブロックの拡大によって生じるリスクを軽減できる提案があります。最も有望なイノベーションは、Invertible Bloom Invertible Bloom Lookup Table Table (IBLT) です。このコンセプトは、Bitcoin CoreとBitcoin XTの開発者であるギャビン・アンドレセン氏によって最初に提案され、IBLTのアイデアを応用しているBlockstreamのLightning Networkネットワークの開発者であるポール・「ラスティ」・ラッセル氏にも採用されています。

「これが実現できれば、ビットコインネットワークの帯域幅需要が減り、ブロック数も減り、ネットワークの健全性に良い影響を与えるだろう」とラッセル氏は語った。

冗長性

では、この可逆ブルーム ルックアップ テーブルはどのような問題を解決するのでしょうか?

通常、すべてのビットコイン取引は、ノードからノードへのピアツーピア ネットワーク取引を通じて完了し、個々のノードのメモリ プール (未確認の取引を記録する mempool) を通じて保存されます。マイナーがブロックを見つけると、トランザクション（の一部）をブロックに含め、同じピアツーピア ネットワークでブロックをブロードキャストします。もちろん、これはブロック内のすべてのトランザクションが、実際にはネットワークを介して 2 回送信されることを意味します。1 回はトランザクションとして、もう 1 回はブロックの一部として送信されます。

ラッセル氏は次のように説明した。

「ブロックにはすでに冗長性があります。ほとんどのノードはブロックの内容の一部をすでに把握しています。すでにブロックを見ているからです。これを最適化できれば、ブロックをより速く伝播させることができます。また、マイナーがより速くブロックを生成し、ネットワークがより効率的に動作するため、中央集権化の圧力も軽減されます。これはかなり素晴らしいことです。」

可逆ブルームルックアップテーブルの魔法

可逆ブルーム ルックアップ テーブルで解決する必要がある問題は、ブロック内のトランザクション セットは個々のノードすべてのメモリ プールに格納されるため、通常はまったく同じではないということです。最大の違いは、ブロックが発見される前にネットワークを通過した最後のトランザクションです。さらに、個々のノードのメモリ プールは通常、互いにわずかに異なります。これにより、ブロック全体を見ずにマイナーが新しいブロックでどのようなトランザクションを行ったかを知ることが難しくなります。

これは、さまざまな数学的手法を組み合わせてトランザクションのセットを一貫した状態にする可逆ブルーム ルックアップ テーブルが解決する問題です。したがって、2 つの異なるメモリ プールを比較して調整することができます。

基本的な原則は次のとおりです。

まず、ブロックに含まれるすべてのトランザクションがテーブルに書き込まれ、各トランザクションはテーブル上の異なるポイントから始まります。ただし、テーブルのスペースよりもトランザクションの数がはるかに多いため、結果が重複して絶望的になる可能性があります。これにより、IBLT は非常に密度が高く見えますが、取引データにアクセスできない人には読み取れず、解読できません。

取引データを持っている人は、同様のロジックを使用して独自の取引を IBLT に入力し、IBLT 上の重複する取引データを比較できます。 2 つの IBLT がまったく同じになった場合、すべての取引が完全に一致していることを意味します。

2 つの IBLT が最終的に同一にならない場合でも、トランザクション セットが非常に類似している限り、これは依然として有用です。この場合、2 つの IBLT を比較して、すべての同一トランザクションを片側で相殺することができます。 IBLT 内の「残りの」トランザクションは、失われたトランザクションを再構築するためによく使用されます。

したがって、ピアツーピア ネットワーク上で完全なブロックをブロードキャストする必要はなく、ノードはより小さな IBLT をブロードキャストできます。これによって必要なデータが少なくなり、速度も速くなります。

効率

そしてアイデアは改善されました。ラッセルの設計では、新しいブロック内のすべてのトランザクションを IBLT に入力する必要さえありません。代わりに、ビットコインのピアツーピア ネットワーク上の相互接続されたノードは、優良ノードがピアにブロードキャストできるようにします。これにより、ブロードキャストの持続時間が長くなる可能性がありますが、データ使用量はさらに削減されます。

「ギャビンの当初のアイデアは、マイナーがIBLTを生成し、同じIBLTをネットワーク上のすべてのノードに送信するというものだった」とラッセル氏は語った。 「しかし、このコンセプトを試し始めると、IBLT の生成が非常に高速であることがわかりました。それでは、すべてのノードが IBLT を生成できるようにしてはどうでしょうか。すべてのピア ノードが IBLT を生成できるようにしてください。すべてのノードは、自分のメモリ プールとピア ノードとの距離を最もよく理解しているからです。」

さらに、相互接続されたノードは、互いのノードの動作を継続的に学習して理解することができます。ノードがネットワークから IBLT を受信して​​有効なブロックを構築すると、ノードは見逃したトランザクションの数を知ることができます。さらに、ノードは時間の経過とともにピアについて学習し、ピアが自身のものと異なるトランザクションをいくつ持っているかを把握します。この違いは IBLT に反映され、ノードはそれをピアに送信します。

このようにして、IBLT システムは時間の経過とともに自己改善し、ネットワーク経由のデータ転送を最小限に抑えることができます。

「理想的には、これを 2 つの IP パケットに詰め込むことができれば、超高速化が可能になります」と彼は語った。

IBLT と Bitcoin の詳細については、Russell のブログと Andresen の GitHub への投稿をご覧ください。

元記事: https://bitcoinmagazine.com/articles/how-the-magic-of-iblts-could-boost-bitcoin-s-decentralization-1448382673
アーロン・ヴァン・ウィルダム
編集者: Satuoxi
編集者: Satuoxi
出典（翻訳）：8btc 情報（http://www.8btc.com/iblts-bitcoin-decentralization）