Kaspaの詳細分析：GHOSTDAGプロトコルに基づくPOWパブリックチェーン

2023.07.31

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Kaspaの詳細分析：GHOSTDAGプロトコルに基づくPOWパブリックチェーン

Kaspaは、自らのパブリックチェーン上でスマートコントラクト、DeFiおよびLayer2アプリケーションを実現し、これに対応するエコシステムを構築することを目指している。

2023.07.31 - 05:09:43

KaspaGHOSTDAGPOW

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執筆：duoduo、LD Capital

KaspaはGHOSTDAGプロトコルに基づいて構築されたPOWパブリックチェーンである。ビットコインと比較すると、主にブロックチェーンの構造モデルが変化している。ビットコインは単一のチェーン構造を採用しているのに対し、GHOSTDAGは有向非巡回グラフ（DAG）構造を採用しており、1つのブロックが複数のブロックを指し示すことができる。

トークンKASは2021年11月に上場し、総供給量は287億で、現在の流通量は198億、流通比率は69%、時価総額は7.5億ドル、FDVは10.8億ドルである。トークン上場以来、価格はすでに百倍以上上昇している。

一、チーム

Kaspaのチームは一定の知名度を持っている。創業者のYonatan Sompolinskyは現在ハーバード大学のポスドクであり、取引順序およびMEVを研究テーマとしている。彼はすでに2013年に当時の博士課程指導教官と共にGHOSTプロトコルの構想を練っており、関連論文はイーサリアムのホワイトペーパーで引用されている。

出典：Kaspa公式サイト

以下はイーサリアムホワイトペーパーに引用された部分である：

出典：イーサリアムホワイトペーパー

創業者以外にも5名のコア開発者がいる。Michael Suttonは並列アルゴリズムと分散システムを研究している。Shai WyborskiはGHOSTDAG論文の著者でもあり、古典的・量子暗号学を研究している。Mike ZakとOri Newmanは分散システム開発を担当している。Elichai Turkelは応用暗号学者であり、ブロックチェーンの高性能オープンソース開発者である。

出典：Kaspa公式サイト

二、技術原理

現在のKaspaの技術原理は、2021年に発表された論文『PHANTOM GHOSTDAG：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus』で詳述されている。

ビットコインは本質的に、公開かつ匿名のノードネットワークであり、共通の取引台帳を共同で維持している。台帳は「最長チェーン」原則を採用しており、正直なブロック同士が相互に接続されることでネットワークの安全性を確保している。この設計により、ネットワークのスループットが人為的に抑制されており、プロトコルの拡張性が低い。現在、ビットコインのブロックは10分ごとに1つ生成され、毎秒3～7件の取引処理しかできない。

構造モデル：有向非巡回グラフ（DAG）

KaspaはPHANTOMプロトコルを提案した。これは仕訳量証明（PoW）に基づく無許可型台帳プロトコルであり、中本聡が定義したブロックチェーンを有向非巡回グラフ（blockDAG）へと拡張したものである。PHANTOMは複数の前ブロックを参照でき、すべてのブロックおよび取引に対して全体的な順序付けを行い、一貫性のある承認済み取引セットを出力する。

PHANTOMにはパラメータkが含まれており、同時に作成されるブロックに対する耐性を制御するために使用できる。このパラメータを調整することで、より高いスループットに適応できる。k=0の場合、フォークがない状態、つまりビットコインと同じ単一チェーン、最長チェーン構造となる。

出典：『PHANTOM GHOSTDAG：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus』

まず、DAGにおける異なる種類のブロックについて理解しておこう。以下の説明では、次の図を例に取り上げる。ここではブロックHを例とする：

past(H)={Genesis, C, D, E} ― Hが生成される前に直接または間接的にHを指している過去のブロック；
future(H)={J,K,M} ― Hが生成された後に直接または間接的にHを指している将来のブロック；
anticone(H)={B,F,I,L} ― 過去(H)および未来(H)以外のブロックであり、Hとは直接的または間接的な関係を持たない；
tips(G)={J,L,M} ― 葉ブロックまたは端末ブロックであり、新規ブロックのヘッダーとして参照される。

正直ブロックと悪意あるブロックの識別

PHANTOMは正直ブロックと悪意あるブロックの識別問題を解決している。悪意ある攻撃の特徴として、悪意あるノードが生成するブロックと正直なノードが生成するブロックとの接続性が低く、一方で正直なノード同士のブロックの接続性は高いという点がある。

識別の基準となるのが前述のパラメータk値である。特定のブロックXにおいて、anticone(X)と正直ブロックの交差数がk値を超える場合、Xブロックと正直ブロックの接続性が低いと判断され、Xは攻撃ブロックと見なされる。そうでなければ、Xは正直ブロックとみなされる。

下図は正直ブロックと攻撃ブロックの判定例である。ここでk値は3であり、チェック後、青色部分が正直ブロック、赤色部分が攻撃ブロックである。

出典：『PHANTOM GHOSTDAG：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus』

線形順序付け

ダブルスペンディング問題を解決するため、プロジェクトチームはGHOSTDAGプロトコルを採用している。その原則は、各ブロックの接続性（過去のブロック集合内の要素数）に基づいてスコアリングを行い、合計スコアが最大のブロックを選んでメインチェーンを形成し、初期サブセットを構成することにある。残りのブロックはメインチェーンの順序に従って投票を行う。これにより、ネットワーク全体が接続度が高いものから低いものへと順次投票していく。

下図は、パラメータk=3の場合におけるGHOSTDAGによる順序付けプロセスを示している。各ブロックXの横にある小さな円はそのスコアを表しており、過去のDAG内にある青色ブロックの数を意味する。

ステップ1：最高スコアを持つブロックMから開始し、順にK、H、D、創世ブロックを選択し、青色の背景と黒枠でマークする。これにより初期サブセットが形成される。ブロックDにアクセスすると、Dの過去ブロックは創世ブロックのみである。

ステップ2：ブロックHにアクセスする。Hの過去ブロックはC、D、Eであり、前述の正直ブロック／攻撃ブロック識別方法によりC、D、Eが正直ブロックと判別され、サブセットに追加され、青枠でマークされる。

ステップ3：ブロックKにアクセスする。Kの過去ブロックにはH、Iが含まれ、識別後ともに正直ブロックとされ、青枠でマークされる。

ステップ4：ブロックMにアクセスする。Mの過去ブロックにはK、Fが含まれ、Kは正直ブロックとしてサブセットに追加され、青枠でマークされる。

ステップ5：ブロックVは仮想ブロックであり、その過去は現在のDAG全体と等しい。

出典：『PHANTOM GHOSTDAG：A Scalable Generalization of Nakamoto Consensus』

以上により、Kaspaは新しいコンセンサスアーキテクチャの説明を完了し、実際の運用に移行している。公式サイトではDAGの可視化された生成プロセスが表示されている：

出典：Kaspa公式サイト

三、マイニングハッシュレート状況

KASのマイニングアルゴリズムはkHeavyHashであり、GPUでの単独マイニングやETHW、ETCとのデュアルマイニングが可能で、一部のFPGAおよびASICマイナーも対応している。

公式ブロックチェーンエクスプローラーによると、Kaspaのハッシュレートは2.6～2.7 PH/sである。Mining Poolのデータによると、Kaspaのハッシュレートランキングは約30位で、BCH、BSV、DASHの後にあり、DOGE、LTCよりも前である。

Kaspaのハッシュレートは継続的に増加している傾向にある。2022年10月、2022年12月、2023年2月、2023年7月にそれぞれ4回の顕著なハッシュレート増加が見られた。今年3月には、マイナーの効率を高めるために専用マイニングマシンがメーカーから発売された。

出典：miningpoolstats

ハッシュレートの分布を見ると、集中度はそれほど高くない。最新の999個のブロック中、トップ5マイニングプールの生成割合は37.1%であり、56.7%以上のブロックは未ラベリングのアドレスによって生成されている。

出典：miningpoolstats

四、トークン経済モデル

トークン分配

KASは2021年11月にリリースされ、プリマイニング、ゼロプレセール、トークン配布なし。総供給量は287億枚、現在流通量は198億枚、流通比率は69%、時価総額は7.5億ドル、FDVは10.8億ドルである。

トークン放出

放出計画に従い、KASは毎月所定の方法で生産量を減少させ、年間で生産量を半減させる。下図は放出の概要を示しており、初期段階では高い放出率があり、初期のマイナーが大量のトークンを保有していることが分かる。詳細な放出スケジュールは公式サイトで確認できる（https://kaspa.org/wp-content/uploads/2022/09/KASPA-EMISSION-SCHEDULE.pdf）。

トークン放出表に基づき、2023年7月から2024年6月までの期間におけるKASの毎月放出量および放出価値を計算した結果を以下の表に示す。価格を0.037ドルと仮定すると、2023年7月のKAS放出価値は1900万ドルとなり、その後徐々に低下する。2024年6月には約1000万ドルの放出価値となる予定である。

出典：Kaspa公式サイト、LD Capital

f2poolのデータによると、Kaspaの24時間あたりの生産価値は現在第4位であり、ビットコイン、ドージコイン、ライトコインに次ぐ位置にあり、ETCやBCHよりも高い。

出典：f2pool

保有状況

1以上KASを保有するアドレスは合計26.7万ある。トークンの集中度も比較的高く、上位10アドレスが17.299%を保有しており、主に取引所ウォレットである。上位100アドレスが26.13%、上位1000アドレスが61.35%を保有している。

トークンの流動性状況を見ると、直近30日間では、100～10Kのトークンを保有するアドレスは減持ち流出状態にあり、0～100および10K以上のアドレスは流入状態にある。直近7日間では、100～10Kを保有するアドレスと、100M～1Bを保有するHumpbackアドレスが減持ち流出状態にあり、それ以外のアドレスは流入状態にある。

出典：kaspaブロックチェーンエクスプローラー

五、現状と今後の展開計画

公式サイトでは2023年以降の重要な進展および今後の開発計画が公表されている。

達成済み

2023年2月、プロジェクトのコア開発者Michael SuttonがDagKnight Consensusに関する論文を発表した。このコンセンサスメカニズムはGHOSTDAGの進化形であり、理論的にはより高速な取引処理と確認時間を可能にする基盤となる。

テスト中

Rust言語によるコードの書き直し：

現在、KaspaはGoLangで記述されている。Michael SuttonがRust言語でコードを再構築することで、Kaspaのパフォーマンスと取引速度の向上が期待される。

スマートフォンウォレットの開発：

ユーザーからの高性能モバイルウォレットへの強い需要があり、開発期間は約3～4か月と予定されている。

Ledger上でのKaspa統合：

ユーザーがハードウェアウォレットLedgerを使ってKASの送受信ができるようになる。

開発検討中

DagKnight Consensusに基づくコンセンサスメカニズムのアップグレード、さらに毎秒のブロック生成数および取引処理数の向上：

現在のKaspaは毎秒1ブロックを生成しているが、目標は毎秒32ブロックまで引き上げることである。現在のテストネットでは毎秒10ブロックの生成が可能になっている。

プロジェクトホワイトペーパーの発行：

Kaspaに関連する研究論文はいくつか存在するが、公式のプロジェクトホワイトペーパーはまだ発行されておらず、現在整理中である。

アーカイブノードの改善：

現在、Kaspaの標準ノードは3日前までの取引しか参照できないが、アーカイブノードの改善により、より多くの履歴データを検索可能になる。

将来計画

スマートコントラクトの実装とエコシステム構築：

Kaspaは自らのパブリックチェーン上でスマートコントラクト、DeFi、Layer2アプリケーションを実現し、それに応じたエコシステムを構築したいと考えている。

スマートコントラクトの開発と展開は、さらなる発展にとって最も重要な要素である。もしスマートコントラクトがスムーズに展開され、一定の活性を持つエコシステムが構築できれば、Kaspaの時価総額にはさらなる上昇余地がある。しかし、スマートコントラクトの展開が遅れたり、エコシステムが育たなかった場合、今後の発展には明らかなボトルネックが生じるだろう。