Erlay：新しいBitcoinトランザクションリレープロトコル。 Erlayは、Bitcoinノードの接続に必要な帯域幅を大幅に削減することを目的とした新しいタイプのトランザクション普及プロトコルです。
グレブ・ナウメンコとグレゴリー・マクスウェルとピーター・ウィールのような他の暗号専門家が行った調査によると、ErlayはBitcoinノード間の現在の接続レベルを維持するために必要な帯域幅の量を約40％削減することができます。
現在のプロトコルとリソースの問題
Bitcoinのノード接続に関する最も差し迫った問題の1つは、プロトコルの分散型でオープンな性質を考慮して、他のすべてのノードとの接続を維持するために大量の帯域幅を必要とするという事実です。
研究論文の要約に記載されているように、「Bitcoinネットワークのセキュリティは、ノード間の接続性に依存します。 つまり、接続性が高いほど、セキュリティが向上します。」
著者の主な観察は次のとおりです。
Bitcoinネットワークの現在の接続性は、最適なセキュリティのために低すぎます。
同時に、接続性を増加させると、トランザクション普及プロトコルで使用される帯域幅が大幅に増加します。
本質的に、ノード間の接続性を増やすと、Bitcoinノードの操作が非常に高価になります。 著者のもう一つの重要なポイントは、「Bitcoinノードを操作するために必要な総帯域幅の半分が現在トランザクションをアナウンスするために使用されている」ということです。
トランザクションの普及プロセスに重点を置いて、トランザクション識別子をより効率的に送信し、ノード間で送信されるメッセージの数を減らしながら、同時にすべてのノードへの新しいトランザクションの送信をサポートするアプローチを推奨しています。
現在、ノードはトランザクションを送信済みのピアでもトランザクション ID を共有します。 これは、Bitcoinネットワーク上で多くの冗長メッセージが共有されていることを意味します。
おそらく、Bitcoinノードを実行するために必要な帯域幅の50％がトランザクションのアナウンスに使用されているでしょう。 実際のトランザクション本文を中継するために帯域幅の45％が必要であり、ブロックヘッダー情報などの他のさまざまなメッセージにはわずか5％しか必要としません。
Erlayの調査論文では、Bitcoinノード間の全トラフィックの 44% が冗長メッセージで構成されていると推定しています。
結論は、改善の余地があるということです。
Erlayのミニスケッチ-エレガントなソリューション
Erlayプロトコルは、以前はナウメンコ、Wuille、Maxwellによって提案された「Minisketch」と呼ばれるソリューションを使用して、Bitcoinノード間で渡されるメッセージ数を減らします。 トランザクションIDに加えて、Bitcoinノードはトランザクションの「スケッチ」を共有します。
Bitcoin-Devフォーラムで説明したように：
「主なアイデアは、すべてのトランザクションをすべてのピアにアナウンスするのではなく、少数の接続（唯一の8つの発信接続）を介して直接通知されることです。 さらにリレーは、両方向の保留されたアナウンスのセット間のすべての接続に対して、セット調整プロトコルを定期的に実行することによって実現されます。
「集合調整プロトコルは、エラー修正コードを使用して、集合自体のサイズではなく、差の大きさに等しい帯域幅を使用して、未知のが類似した集合を持つピアに一連のトランザクションを伝達します。
「結果：ノードが消費する帯域幅の半分を節約し、ほぼ無料で接続を増やすことができます。副作用として、Bitcoinはタイミング攻撃にもっと耐えることができます。」
スケッチのアイデアは、ノードが（最後の調整以降）受け入れたすべてのトランザクションの識別子を含むが、コンパクトな形式であるデータパケットを持つことです。 スケッチを使用して、ノードは、そのピアが持っていないトランザクションを把握することができます。 その後、スケッチに表示されないピアからのトランザクションのみをリクエストできます。
このアプローチでは、すべてのトランザクション ID を共有するよりもはるかに少ない帯域幅を消費します。
この新しい提案が実装されると、Bitcoin愛好家が完全なノードを実行するための大きなインセンティブを見ることができます。
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