ビットコインのマイニングシステムが悪用されたとき：セルフィッシュマイニングの理解

ビットコインのマイニングアーキテクチャは、シンプルなインセンティブ構造で設計されています。マイナーは、取引の正直な検証とネットワークのセキュリティ確保に対して報酬を得ます。しかし、マイナーがシステムを不正に操作しようと決めたらどうなるのでしょうか？

すべきではないが理論上は可能なエクスプロイト (しかし理論上は可能)

2013年にコーネル大学の研究者たちは、ビットコインのコンセンサスメカニズムに潜む重大な脆弱性を示す画期的な研究を発表しました。彼らの発見は、「自己中心的マイニング（セルフィッシュマイニング）」と呼ばれる戦略で、マイナーが報酬システムを不正に利用し、ブロックの発表タイミングを戦略的に操作する方法です。

この仕組みは次の通りです。新たに採掘したブロックを直ちに公開するのではなく、戦略的に考えたマイナーはそれらを秘密に保持します。ネットワークの他の参加者は公開されたブロックチェーンを拡張し続ける一方で、このマイナーは自分のチェーンを秘密裏に並行して延長します。マイナーの目的は単純です—少なくとも他の参加者より1つ以上先行するリードを維持することです。

適切なタイミングで、彼らは長いチェーンを公開します。ネットワークは、最も累積的な計算作業量を示すチェーンを受け入れるため、自己中心的マイナーのバージョンが正当なものに取って代わります。これにより、他の参加者のブロックは孤立し、取引は逆転され、戦略的マイナーはすべての報酬を獲得し、広範なネットワークはリソースを無駄にします。

優位性の数学

この戦略の実現可能性は、運と純粋なハッシュパワーの二つの要素に依存します。大量の計算資源を持つマイナーは、成功の確率が高まります。しかし、研究からの重要な洞察は、公開チェーンのマイナーたちがこの状況に気づいたとき、経済的な決断を迫られるという点です。すなわち、自己中心的マイナーと戦い続けるか、あるいは彼らに乗じて別のチェーンに合流し、無駄な努力を避けるかです。

理論上、これによりマイニングの集中化が危険なレベルに達し、ビットコインの分散性を脅かす可能性があります。

実際にはほとんど起こらない理由

理論的な脆弱性にもかかわらず、自己中心的マイニングはほとんどのケースで思考実験にとどまっています。その理由は以下の通りです。

経済的逆説：この戦略を採用して利益を得続けるには、ビットコインの価値を維持しなければなりません。ネットワークをこれほどまでに中央集権化させることは、報酬の基準となる資産そのものを破壊することにほかなりません。マイナーの利益はすべてビットコインに依存しており、ネットワークを破壊すれば自分たちの富も失います。

調整の複雑さ：この戦略を成功させるには、運用の秘密を維持しつつ、ブロックの管理やネットワークへの公開タイミングを完璧に調整し、正直な参加者のエコシステム全体を凌駕しなければなりません。技術的・組織的な負担は非常に大きいです。

整合性の問題：他のマイナーが自己中心的マイナーに合流すると、攻撃者の優位性は失われます。つまり、全員が利益を共有する状態になり、利益追求の動機がなくなるのです。

より大きな議論

自己中心的マイニングは、ビットコインのセキュリティモデルに対する理論的な脅威を示す一方で、なぜこのシステムが長期的に堅牢であり続けているのかも浮き彫りにしています。経済的なインセンティブは最終的に、正直な参加を促し、不正行為を抑制します。十分なパワーを持つマイナーは、むしろビットコインの完全性と自分たちの富を守ることに強い関心を持っているのです。