原題：世界的なインターネット停電を生き延びるためのビットコインの24時間レースの内側

原著者：Liam 'Akiba' Wright、CryptoSlate

原訳：Chopper、Foresight News

世界的なインターネットバックボーンが1日で崩壊したと想像してみてください。

人為的ミス、壊滅的なソフトウェアの脆弱性、悪意のあるコンピュータウイルス、あるいは直接的な軍事紛争など、世界をつなぐ物理的なインターネットハブが突然ダウンしたら、ビットコインはどのような運命をたどるのでしょうか？

フランクフルト、ロンドン、バージニア、シンガポール、マルセイユが同時にインターネットアクセスを失った場合、ビットコインネットワークは3つの独立したパーティションに分割されます。

大西洋、地中海、主要な太平洋横断航路を横断する通信は、

各パーティション内では、マイナーは残りの計算能力に基づいてブロックを生成し続けます。 10 分ごとにブロックを生成するという目標に従い、ハッシュ レートが 45% の領域では 1 時間あたり約 2.7 ブロック、ハッシュ レートが 35% の領域では 1 時間あたり約 2.1 ブロック、ハッシュ レートが 20% の領域では 1 時間あたり約 1.2 ブロックが生成されます。 ノードはパーティション間でブロック ヘッダーやトランザクション データを交換できないため、各領域は知らないうちに有効なブロックチェーンに独立して拡張されます。 最終的には、時間と計算能力の分布が変化すると、自然なフォークの長さは伸び続けます。 このパーティション分割のリズムにより、チェーンの分割は避けられない結果になります。各地域におおよそのハッシュレートの割合を割り当てます。南北アメリカ地域は45%、アジア・オセアニア地域は35%、ヨーロッパ・アフリカ地域は20%です。これをシミュレーションのベンチマークとします。南北アメリカ地域では2時間ごとに約6ブロック、アジア太平洋地域では約4～5ブロック、ヨーロッパ・アフリカ地域では約2～3ブロックが追加されます。丸1日経過すると、チェーン分割されたブロックの数が100を超え、通常の再編成の範囲を超えるため、サービスは地域確認を一時的な確認として扱う必要があります。障害が発生したパーティションの再編成深度は、分離時間とともに直線的に増加します。

ローカルのメモリプールは即座に分割されます。ニューヨークでブロードキャストされたトランザクションはシンガポールに届かないため、送信者のパーティション外の受信者は、ネットワークが復旧するまでそのトランザクションをまったく見ることができません。

各パーティション内の手数料市場は、ローカルな特性を示します。ユーザーは限られたブロックスペースを自分の地域のハッシュレートで争わなければならないため、ハッシュレートは低いが需要が高い地域では手数料が最も速く上昇します。

トランザクションの確認がグローバルなファイナリティを失うと、取引プラットフォーム、決済処理業者、カストディアンウォレットは通常、引き出しとオンチェーン決済を停止します。ライトニング ネットワークの取引相手は不確実性に直面します。少数派パーティションで確認されたトランザクションが無効になる可能性があります。

ネットワーク復旧後の自動調整

ネットワーク接続が復旧すると、ノードは自動調整プロセスを開始します。各ノードは異なるブロックチェーンを比較し、累積ワークロードが最も大きい有効なチェーンに再編成します。

実際のコストは主に次の 3 つの側面に反映されます。• 再編成により、少数派パーティションのブロックが無効になり、無効化の深さは分割の期間によって異なります。• 障害が発生したチェーンでのみ確認されたトランザクションは、再ブロードキャストして優先順位を付ける必要があります。• 取引プラットフォームとカストディアンは、サービスを復旧する前に追加の運用チェックを実行する必要があります。24 時間のネットワーク分割では、少数派パーティションの数十から数百のブロックが再接続後に孤立する可能性があります。関連サービスでは、メモリプールの再構築、残高の再計算、出金機能の復旧にさらに数時間かかります。法定通貨チャネル、コンプライアンスチェック、チャネル管理は手作業による確認が必要となるため、経済活動の完全な正常化はプロトコルレベルよりも遅れることがよくあります。ハブ数ではなく「到達可能なハッシュレートの割合」を使用して分離状態をシミュレートすると、動的な変化を理解しやすくなります。• ハッシュレートの30%が分離されている場合、少数派パーティションは1時間あたり約1.8ブロックを生成します。これは、そのパーティション内で標準的な6確認支払いが約3時間20分後に無効になるリスクがあることを意味します。ネットワークの残りの70%がより長いチェーンを構築した場合、これらの6ブロックは孤立する可能性があります。• ほぼ50/50の分割シナリオでは、2つのパーティションの累積ワークロードはほぼ同じです。たとえ短時間の分割であっても、両側で競合する「確認済み」トランザクション履歴が発生し、再接続の結果はランダムになります。80/20の分割シナリオでは、多数派パーティションがほぼ常に勝利します。少数派の分割によって 1 日に生成される約 29 個のブロックはマージ中に分離され、その領域で確認された多くのトランザクションが元に戻されることになります。

再編成のリスクは、「時間」と「少数パーティションのハッシュ レート」の積です。最も危険な状況は、「長期的な分離 + ハッシュレートのほぼ均等な分割」です。

既存のレジリエンスツールの役割

現在、ネットワークのレジリエンスを向上させるツールはいくつかあり、これらは切断後の実際の影響に影響を与えます。

衛星ダウンリンク、高周波無線中継、遅延耐性ネットワーク、メッシュネットワーク、Torブリッジなどの代替伝送方法は、ブロックヘッダーを送信したり、損傷した経路を介してトランザクションフローを効率化したりできます。

これらのパスは帯域幅が狭く、レイテンシが高くなりますが、断続的なパーティション間データ伝送であっても、一部のブロックとトランザクションが他のパーティションに浸透することで、フォークの深さを減らすことができます。

マイニングプール内のノード相互接続の多様性と地理的分布により、一部のデータがサイドチャネルを介してグローバルに送信される可能性が高まり、深さが制限される可能性があります。バックボーンネットワークが復旧した場合の再編成期間と期間。ネットワーク分割時の市場参加者向けの運用ガイドラインは明確です。* セグメント間の決済を一時停止し、すべての取引確認を一時的なものと扱い、手数料推定メカニズムを最適化して地域的な手数料の急上昇に対処する。* 取引所は、プルーフ・オブ・リザーブモードに切り替え、少数派分割リスクに対処するために確認しきい値を拡張し、分離期間に基づいて必要な確認回数を設定するという明確なポリシーを策定する。* ウォレットは、地域的なファイナリティリスクについてユーザーに明確に通知し、自動チャネルリバランスを無効化し、時間的制約のある取引をネットワーク復旧後の再ブロードキャスト用にキューイングする。* マイナーは、多様な上流接続を維持し、調整中に標準的な「最長チェーン選択ルール」を手動で変更しないようにする。設計の観点から見ると、プロトコル自体は持続可能であり、ノードが再接続すると、累積ワークロードが最も大きいチェーンに自動的に収束する。しかし、経済的な結果はグローバルデータの一貫した配信に依存するため、分割中のユーザーエクスペリエンスは大幅に損なわれる。複数のハブで最大1日間の障害が発生する最悪のシナリオでは、国境を越えたサービス提供の一時的な中断、手数料の急激かつ不均等な増加、そして地域ごとの承認エラーにつながる大規模な再編が起こり得ます。ネットワークが復旧すると、ソフトウェアは確定的に台帳を修復し、関連サービスは運用チェックを経て完全に機能するようになります。最後のステップは、勝利チェーンの残高と取引履歴が整合したら、出金とライトニングネットワークチャネルを再開することです。もし分裂が修復不可能になったらどうなるでしょうか？冒頭で述べたバックボーンハブが復旧不可能になったらどうなるでしょうか？このディストピア的なシナリオでは、私たちが知っているビットコインは存在しなくなります。代わりに、地理的に永続的な区画が存在し、独立したビットコインネットワークとして機能します。同じルールを共有しますが、相互に通信することはできません。各区画はマイニングを継続し、独自のペースで難易度を調整し、独自の経済システム、オーダーブック、手数料市場を構築します。接続を回復するか、単一のチェーンの選択を手動で調整しない限り、異なる区画の取引履歴を調整するメカニズムは存在しません。

コンセンサスと難易度調整

各パーティションが 2016 ブロックの次の難易度調整ラウンドを完了するまで、到達可能なハッシュ レートに応じてブロック生成時間が速くなったり遅くなったりします。調整後、各パーティションはローカル ブロック生成時間を約 10 分に安定させます。

以前のハッシュ レート比の推定に基づくと、各パーティションの最初の難易度調整の時間は次のとおりです。

最初の調整後、各パーティションは約 10 分のブロック生成時間を維持し、その後、独立して半減期と難易度調整を受けます。

海洋横断接続がない場合、各リージョンが最初の難易度再調整ターゲットに到達するまでに、それぞれ 31 日、40 日、70 日かかります。最初の難易度調整前の半減期到達速度が変動したため、各パーティションの半減期日は実際のタイムラインから徐々にずれていきます。ビットコインの供給と定義：手数料、メモリプール、支払い。各パーティション内では、チェーンごとに2100万BTCの供給上限は引き続き適用されます。しかし、世界的に見ると、すべてのパーティションを合わせたビットコインの総供給量は2100万を超えます。これは、各チェーンがブロック報酬を独立して分配するためです。これにより、経済レベルで互換性のない3つのBTC資産が生成されます。これらの資産はアドレスと秘密鍵を共有しますが、未使用トランザクション出力（UTXO）のセットが異なります。秘密鍵は、すべてのリージョンで同時にトークンを制御できます。ユーザーが2つのリージョンで同じUTXOを使用した場合、両方のトランザクションはそれぞれのローカルチェーンで有効になり、最終的に「分割トークン」が作成されます。分割前の履歴は同じですが、分割後の履歴は完全に異なります。

· メモリプールは永続的にローカル化されるため、パーティション間の支払いが伝播することはありません。他のパーティションのユーザーに支払いを試みても、受信者に届きません。

· 手数料市場はローカル均衡に達します。最初の難易度調整前の長期間に、ハッシュレートのパーセンテージが低いパーティションでは容量制約が大きくなりますが、調整後に正常に戻ります。

· パーティション間の Lightning Network チャネルはルーティングできなくなります。ハッシュタイムロック契約 (HTLC) はタイムアウトし、相手方はコミットされたトランザクションを発行します。チャネルのクローズはローカル パーティションにのみ適用され、パーティション間の流動性が停滞します。

セキュリティ、市場、およびインフラストラクチャ

各パーティションのセキュリティ バジェットは、ローカル ハッシュレートと手数料の合計に等しくなります。分割前のハッシュレート上位20%のみの地域は、元のグローバルネットワークと比較して攻撃コストが大幅に低くなります。

長期的には、マイナーはトークン価格が高くエネルギーコストが低いパーティションに移行する可能性があり、それによって各パーティションのセキュリティ環境が変化する可能性があります。ブロックヘッダーはパーティション間で転送できないため、あるパーティションの攻撃者は別のパーティションの取引履歴を改ざんすることができず、攻撃は特定の地域に限定されます。取引プラットフォームは地域別になり、取引ペアコードは分散化します。実際には、各パーティションでは依然としてBTCと表記されますが、BTC-A（南北アメリカ版）、BTC-E（欧州・アフリカ版）、BTC-X（アジア・オセアニア版）など、異なる価格が出現するでしょう。法定通貨の入出金、カストディサービス、デリバティブ市場、決済ネットワークは、特定の地域内のチェーンに焦点を当てることになります。インデックスプロバイダーとデータサービスプロバイダーは、プラットフォームごとに単一のチェーンを選択するか、複数の地域チェーンから集約されたデータを公開する必要があります。グローバルデータソースに依存するクロスチェーン資産とオラクルは、効果を失うか、地域バージョンに分割されるでしょう。プロトコルルールは、パーティション内の調整変更なしに一貫性を保ちますが、あるパーティションのアップグレードは他のパーティションには反映されず、長期的にはルールセットが徐々に逸脱することになります。マイニングプールソフトウェア、ブロックエクスプローラー、ウォレットは、パーティションごとに独立したインフラストラクチャを構築する必要があります。マルチホームサービスは、手動戦略なしではチェーン間の残高を調整できません。ハブ接続なしでパーティションを再編成することは可能でしょうか？通信パスが回復できない場合、プロトコルレベルの収束は不可能になります。単一台帳に戻る唯一の方法は、社会的かつ運用的な手段を講じることです。例えば、特定のパーティションのチェーンを正統として選択し、他のパーティションからのトランザクションを放棄または再実行するように関係者を調整することです。数週間にわたる深刻な分岐の後、自動再編成によって単一のチェーンに戻ることはもはや現実的ではありません。運用上の重要なポイント：永続的な分岐は、「分岐前の履歴を共有するハードフォーク」として扱う必要があります。• 分岐によって生成されたトークンの安全な使用を確保するため、秘密鍵を慎重に管理します。• 異なるゾーン間でのトランザクションの偶発的なリプレイを回避するため、単一ゾーンに固有のトランザクション出力のみを使用します。• 各ゾーンに独立した会計、価格設定メカニズム、およびリスク管理システムを確立します。マイナー、取引所、およびカストディアンは、プライマリゾーンを選択し、チェーン識別子を発行し、各チェーンの入出金ポリシーを策定する必要があります。つまり、バックボーンネットワークハブが復旧できず、通信ギャップを埋める代替経路がない場合、ビットコインは消滅するのではなく、複数の独立したビットコインネットワークへと進化し、それらは決して統合されることはありません。[オリジナルリンク：https://cryptoslate.com/inside-bitcoins-24-hour-race-to-survive-a-global-internet-blackout/]

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