Chiaの仕組み。どうしてHDDが暗号通貨になるのか。ProofOfSpaceとは。
従来のCPUの計算ではなくSSDやHDDのストレージを使った暗号通貨であるChia。その仕組みを説明します。
目次
従来のブロックチェーンの問題点
従来のBitcoinに代表されるブロックチェーンはマイニングにCPUを使っていました。
どうしてCPUでマイニングできるか例示すると
- １ビットコインをAさんからBさんに移動したよと、全体に通知
- 全員で今までの取引データに上記の事実を追加し、その新しい取引データに対してただ一つだけの特殊な値を計算（ここにCPU時間がかかる)
- 計算の速い人から順次その値の計算を完了、その数はどんどん増えていくので、例えばAさんが後から上のやり取りを改ざんしても多数決で無視される
と、多数決で偽造を回避できるというわけです。これをProofOfWorkといいます。（ほんとはもっと複雑ですがここでは要点だけ）
Chiaでは何が解決されるのか
ProofOfWorkのブロックチェインは従来の通貨と違い、特定の発行機関を持たないため、中立であり、乱発行を防げるという意味で有用でした。
ただ、デメリットは社会全体の電力量を消費してしまうこと。
結果、電気需要を押し上げ、電力価格が高騰。ビットコインとは全く関係のない人達まで迷惑を被ってしまうことになりました。
電力を（関係のない人にとっては）無駄に消費することは環境への悪影響にもつながります。
ストレージを暗号通貨にする
そこで登場したのがストレージを暗号通貨にする技術、そしてその応用である暗号通貨Chiaです。
これはCPUではなく余ったSSDやHDDを使ってマイニングするのでProofOfWorkの問題点が回避できる、というわけです。
その基幹技術がProofOfWorkに対してProofOfSpaceといい、これがCPUではなくストレージでマイニングする技術、となります。
Chiaはどうしてストレージでマイニングできるのか
さて、このProofOfSpace、どうしてストレージでマイニングできるのでしょう。
準備
- まず初めに超巨大な数値の羅列が１つあります。
- マイニングする人は自分のHDDを提供します。そして上の巨大な数値の羅列をできるだけそのHDDに入れておきます。
マイニング
- AさんからBさんに1Chia渡し移動したよと、全体に通知
- 全員で今までの取引データに上記の事実を追加（ここまではビットコインと同じ）
- 上記から定まる1つの値を計算（チャレンジ）
- マイニングする人たちは自分の持っているストレージの中から上のチャレンジに一番近い位置を探し出す。
- ストレージが多ければ多いほどこれは成功する確率が高くなるので早い人から完了
- その数はどんどん増えていくので、Aさんが取引を改ざんしようとしても多数決で間に合わない
ちなみに上は超単純化したものです。でもなんとなくProofOfSpaceの仕組みは把握できますね。
マイニングする人は「ファーマー」、提供されたストレージは「プロット(s)」、最初の数値の列は「シード(種）」といいます。
ChiaにはSSDとHDDどちらがいいのか、RAIDは？
上を見てわかる通り、マイニングの成功確率は提供しているストレージが多ければ多いほど高くなります。なのでストレージがお金に変わる、のは確かそうです。
（今までは省略しましたが、マイニングする人は報酬をもらいます。それは通貨を移動した人が「これくらいでどうですか」という形で取引に入れ込みます。）
そして、すぐに気づくように、IOアクセスのスピードもかなり重要となります。
なのでHDDよりSSDのほうがもし速ければSSDを、RAIO0のストライピングを組めるのであればストライピングを使ったほうがよさそうです。
ChiaにGoogleDriveやS3などのネットワーク上のクラウドストレージは使えるのか
ネットワーク越しのストレージはローカルとくらべて現状スピードは出ません。なので上の理由でかなり不利となり、コストパフォーマンスがあわない、という結果になることが多そうです。
結局Chiaはどうなのか
とういうことで単純化してストレージをお金に換える技術ProofOfSpaceとその応用であるChiaを説明しました。
（あくまで概要の把握が目的なので、実際の仕組みとは異なります。）
そこから言えるのは、まるでHDDがそのままお金に変わる、みたいな印象ですが結局はコンピュータをフル稼働させなければいけないこと、ストレージ容量はもちろんIOアクセスの速度も重要であること、がわかります。
まるで魔法のような技術ですが、従来のProofOfWork型のブロックチェインと比べると、比較的電力量が少なくて済む、ということですね。結局ストレージをフル駆動させる電気を使わなければいけない、という意味では同じと言えば同じです。（はるかに電力量は少なくて済みますが）
また、ストレージは理論的には無尽蔵に作れますが、上記の理由によりそれをスキャンするコンピュータはあればあるほど有利なので単純に要らないHDDをあつめればお金になる、というのは幻想のようです。
参考
BitCoinの仕組みを紙とスタンプのごっこ遊びに例えてみる
