ナノペイメントの紹介

2019年 10月 9日

朝起きて電灯のスイッチを入れるとき、その電気代が 1 ペニーの何分の 1 くらいか考えることがありますか?それとも、頭をぶつけないように電灯をつけるだけですか？

他の種類のサービスも電気代と同じように支払えるとしたら、つまり、いつでもオンオフできる、リソースのごくわずかな部分について支払いができるとしたら、どのような可能性が開かれるでしょうか？

イーサリアム向けのオーキッドのレイヤー 2 スケーリングアーキテクチャは、確率的ナノペイメントを使用して、ユーザーが、まさにこの方法でサービスの支払いを行えるようにします。ナノペイメントは、ごくわずかな部分を、自由にオンまたはオフにできる仕組みと言えます。しかし、毎月の電気代とは異なり、ナノペイメントは価値が動くときに伝達されます。私たちはこのコアテクノロジーを使用して帯域幅市場を強化しています。これは、オーキッドアプリのユーザーに、VPN ルートを構築し、それらを管理する新しい方法を提供することを目的としています。その方法はまさに電灯を点けるときの方法と同じです。

オーキッドを使用したイーサリアム上での支払いのスケーリング

オーキッドネットワークの帯域幅市場は、買い手（オーキッドアプリのユーザー）と売り手（オーキッドサーバーのオペレーター）の両面から成り立っています。帯域幅の交換には、基本的なサービスと支払いの両方をサポートするために高い取引スループットが必要です。支払いは、パケットごとのレベルで高頻度で行われることが期待されています。イーサリアムのレイヤー 1 は、エコシステムの買い手と売り手間に必要な帯域幅交換のレベルでナノ取引を決済するには速度が遅すぎ、かつ高価です。この問題を解決するために、オーキッドはパケットごとのネットワーク支払いのために確率的ナノペイメントとして知られる高度な支払いアーキテクチャを使用します。

既存のレイヤー 2 スケーリングソリューション

すでにいくつかの既存のレイヤー 2 スケーリング案が存在しており、その中には、ビットコインにおけるライトニングネットワークやイーサリアムにおけるライデンネットワークなどがあります。これらのアプローチは両方とも、ネットワーク化された支払いチャネルのカテゴリに分類され、理論的には、オーキッドの帯域幅マーケットプレイスの支払いレイヤーとして機能します。

ただし、ネットワーク化された支払いチャネルには、いくつかの重要な欠点があります。ユーザーは特定のネットワークノードに資金をデポジットしてロックアップする必要があるため、カウンターパーティリスクが生じます。ネットワーク化された支払いチャネルを使用した支払いコストは実質的に O(log N) であり、確率的支払いの O(C) と比較すると、スケーリングの効率が低下します。回路内の単一ノードに障害が発生した場合、ネットワークチャネルの支払いにも、ルーティングの失敗やタイムリーな配信の不成功などが発生する可能性があります。最後に、ネットワークチャネルによる支払いでは、確率的支払いよりも多くの関係者に支払い情報が漏洩されます。これらの理由から、オーキッドの利用事例では、ネットワーク決済チャネルはナノペイメントほど実用的ではありません。

オーキッドナノペイメントが機能する仕組み

確率的支払いでは、買い手は 1 ドルに相当する取引を直接送信する代わりに、100 ドルを獲得できる 1% のチャンスを送信できます。オーキッドの設計はこれを極限まで極めたもので、ナノペイメントのチケットは 1 ペニーの数千分の 1 以下の価値を表しています。チケットはすべてオフチェーンで送信されます。当選チケットが引き換えられたときのみ、その受信者は額面金額を請求するためにオンチェーン取引を行う必要がありますが、これはまれです。受信者は、チケットが当選であるかどうかを事前に知る方法がないため、すべてのチケットに暗黙の価値を与えます。

予想されるナノペイメントの流れ

送信者は OXT をイーサリアムスマートコントラクトにデポジットして、ナノペイメントアカウントを開設します。
そうすることで送信者は、サービスの支払いを受け入れているネットワーク上のプロバイダーに、デポジットを担保とした有効なナノペイメントを発行できるようになります。
最終的に、ユーザーは「当選する」ナノペイメントを発行することが期待されます。これによりプロバイダーは、オンチェーン取引を介してチケットと支払いを引き換えることができます。
ユーザーは、自身のアカウントの資金レベルに応じて、ナノペイメントアカウントにさらに OXT を追加する必要がある場合と必要がない場合があります。
時間が経つにつれて、オンチェーンで送信される値が確率的ナノペイメントで表される値と一致することが予想されます。

Nanopayments

上の図は、オーキッドアプリユーザーが、イーサリアムブロックチェーンで単一のデポジット設定を行った後、どのように複数のプロバイダーにナノペイメントを送信できると期待されているかと、支払いの一般的なフローがどのように機能するかを示しています。

このシステムの一般的な特性は、ユーザーがさまざまなプロバイダーを自由に選択し、サービス対支払いの関係を非常に迅速に確立する必要がある帯域幅マーケットプレイスに適していると考えています。ユーザーは、速度、可用性、価格やロケーションに基づいて、VPN プロバイダーを迅速かつ任意に変更できる必要があります。イーサリアムでのナノペイメントアカウントの設定はユーザーが負担するように構成されていますが、ユーザーが VPN サービスのプロバイダーと月次、年次、または複数年契約に署名する現在の VPN 市場と互換性があります。オーキッドユーザーには、サービスの使用を停止した場合はナノペイメントアカウントからデポジットを取り戻すことができるという追加の利点があると期待されています。

残高の分散

オーキッドナノペイメントには、1 つの注目すべき制限があります。それは分散です。オーキッドアプリがナノペイメントを発行するたびに、他のこととは無関係にチケットが当選するわずかな確率があるため、受信者のアカウント残高が減少します。クライアントの残高が 1 人の当選者をカバーするのに十分な額しかない場合、これは重大な制限になります。これを説明するために、1 週間に 100 万回、100 万分の 1 の確率で 2 ドルを獲得できるチャンスがあるチケットを発行するクライアントを想像してみてください。平均では 1 週間に 1 人の当選者しかいませんが、確率的には当選チケットが初日または最初の数時間で発行される論理的蓋然性があります。プラス面としては、当選者が数週間現れない合理的な可能性もあります。幸いなことに、これについてはかなり簡単な解決策があると考えられます。クライアントが単に額面額の数倍をデポジットするだけで、分散を滑らかにすることができます。これを二項分布としてモデル化し、クライアントのアカウントに 2 ドルではなく 20 ドルがある場合、予想より 2 倍速く残高が枯渇する可能性は約 10％から約 2％に減少します。

支払いの匿名性

ほとんどのナノペイメントチケットは「当選する」ことがないため、オンチェーンに掲載されません。ただしまれに、当選チケットがイーサリアムブロックチェーンの公式記録になる場合があります。したがって、オーキッドのナノペイメントは疑似匿名のみです。マルチホップ回路の場合、オーキッドクライアントはホップごとに個別のアカウントを使用することが予想されます。これにより、誰もが公開の支払い情報を使用して回線をトレースするのを防ぐことができます。一般的な状況では週に 1 回程度と予想される当選チケットはまれであるため、マルチホップ回路の公的支払記録は、シングルホップ回路のそれと本質的に見分けがつかないように設計されています。ルートを追跡しようとする攻撃者は、支払者のパブリックアドレスに関連付けられた支払いプロバイダーの情報の一部を知ることになると予想されますが、同じ回路内の異なるノードへの 2 つ以上のチケットが同時に獲得される可能性は非常に小さいため、取引の追跡可能性は低下します。

検閲抵抗

ほとんどのパブリックブロックチェーンネットワークと同様に、イーサリアムの取引は、バリデーター（イーサリアムネットワークのマイナー）が作成済みのブロックにその取引を含めないことを選択しない限り、検閲できません。ブロックは、ハッシュパワーに比例してすべてのマイナー間でランダムにマイニングされるため、オーキッドのネットワークを大幅に混乱させるには、圧倒的多数のマイナーがオーキッドの支払いを積極的に検閲する必要があります。たとえば、ハッシュパワーの 90％がオーキッド関連の取引をブロックに含めないことを選択した場合でも、取引の確認に平均で 10 倍の時間がかかることにはなりますが、オーキッドのネットワークは依然として機能します。

大規模なマイナーのグループ（51％など）がオーキッド関連の取引を含むブロックを拒否した場合には、さらに厳しい形式の検閲が可能になります。これはイーサリアムのプロトコルのルールに従って有効であり、実質的にソフトフォークを形成します。ただし、このようなソフトフォークを作成するために大規模にマイナーを共謀させることは、共謀者にとって重大な金銭的損失のリスクを伴います。ソフトフォークが十分なハッシュパワーを達成できない場合、共謀しているマイナーたちはブロック報酬を得られないことになるからです。経済的損失のリスクがなくても、イーサリアムのマイニングコミュニティの分散化された性質と、ブロックチェーンマイニング戦略に関する法的および規制上の制限がないことから、この可能性は非常に低いと考えています。

結論

私たちは、オーキッドナノペイメントは既存の支払いチャネルソリューションよりも優れており、ユーザーに継続的なサービスを提供するために最適化されていると考えています。取引手数料の削減により、イーサリアム自体のアップグレードを必要とせずに、最大数百万人のユーザーをサポートできます。セットアップコストは対で発生するのではなく、ユーザーが開始することによってのみ発生します。つまり、プロバイダーはセットアップコストを負担することなしにユーザーへのサービスをすぐに開始でき、ユーザーは気まぐれにプロバイダーを切り替えることができます。私たちはこれが、現代の VPN アプリケーションの設計要件だと考えています。