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オリジナルの Pi ホワイト ペーパーは次の場所にあります。オフィシャルサイト.
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序文

世界のデジタル化が進むにつれ、仮想通貨はお金の進化における次の自然なステップとなっています。 Pi は一般の人々にとって初めてのデジタル通貨であり、世界中での暗号通貨の導入における大きな前進を表しています。

我々の使命: 一般人が安全に運用できる暗号通貨とスマートコントラクトのプラットフォームを構築します。

私たちのビジョン: 世界で最も広く使用されている暗号通貨である Pi を活用した、世界で最も包括的なピアツーピア マーケットプレイスを構築します。

上級読者向けの免責事項: Pi の使命は可能な限り包括的であることであるため、この機会を利用してブロックチェーン初心者にウサギの穴を紹介します 🙂

はじめに: 暗号通貨が重要な理由

現在、私たちの日常的な金融取引は、取引記録の維持を信頼できる第三者に依存しています。たとえば、銀行取引を行う場合、銀行システムは記録を保持し、取引が安全で信頼できるものであることを保証します。同様に、シンディが PayPal を使用してスティーブに 5 ドルを送金すると、PayPal はシンディの口座から 5 ドルが引き落とされ、スティーブの口座に 5 ドルが入金されたという中央記録を維持します。銀行、PayPal、および現在の経済システムのその他のメンバーなどの仲介者は、世界の金融取引を規制する上で重要な役割を果たしています。

ただし、これらの信頼できる仲介者の役割には制限もあります。

1. 不当価値の捕捉。これらの仲介業者は、富の創出で数十億ドルを蓄積しますが（PayPalの時価総額は約1,300億ドルです）、彼らに事実上何も渡さないのです。顧客– 世界経済のかなりの部分をそのお金が動かしている、現場にいる日常の人々。どんどん遅れていく人が増えています。
2. 料金。銀行や企業は取引を促進するために多額の手数料を請求します。これらの料金は、多くの場合、選択肢が最も少ない低所得層に不釣り合いな影響を与えます。
3. 検閲。特定の信頼できる仲介者があなたのお金を移動できないと判断した場合、あなたのお金の移動に制限がかかる可能性があります。
4. 許可された。信頼できる仲介者は、誰もネットワークに参加できないようにするゲートキーパーとして機能します。
5. 仮名。プライバシー問題の緊急性が高まっている現在、これらの強力な門番が、あなたが望んでいるよりも多くのあなた自身に関する財務情報を誤って開示したり、開示を強制したりする可能性があります。
   

2009 年に匿名のプログラマー (またはグループ) サトシ ナカモトによって立ち上げられたビットコインの「ピアツーピア電子キャッシュ システム」は、お金の自由にとっての転機となりました。歴史上初めて、人々は第三者や信頼できる仲介者を必要とせずに安全に価値を交換できるようになりました。ビットコインで支払うということは、スティーブやシンディのような人々が、機関の手数料、妨害、侵入を回避して、お互いに直接支払うことができることを意味しました。ビットコインはまさに境界のない通貨であり、新しい世界経済に力を与え、結びつけていました。

分散型台帳の概要

ビットコインは、次の方法を使用してこの歴史的偉業を達成しました。分散された記録。現在の金融システムは伝統的な中央の真実の記録に依存していますが、ビットコインの記録は、この公開台帳にアクセスして更新する「検証者」の分散コミュニティによって維持されています。ビットコイン プロトコルが、この分散コミュニティによって検証および維持されるトランザクションの記録を含む、世界的に共有される「Google シート」であると想像してください。

ビットコイン (および一般的なブロックチェーン技術) の画期的な点は、記録がコミュニティによって維持されているにもかかわらず、この技術により、真実の取引について常に合意に達することができ、不正行為者が虚偽の取引を記録したり、システムを追い越したりできないことが保証されることです。この技術の進歩により、取引上の財務上の安全性を損なうことなく、集中型の仲介業者を排除することが可能になります。

分散型台帳の利点

分散化、ビットコイン、または暗号通貨一般に加えて、お金をよりスマートかつ安全にするいくつかの優れた特性を共有します。ただし、異なる暗号通貨は、プロトコルの異なる実装に基づいて、一部の特性では強力であり、他の特性では弱い場合があります。 暗号通貨は、公的にアクセス可能なアドレスによって識別される暗号ウォレットに保持され、秘密キーと呼ばれる非常に強力な非公開パスワードによって保護されています。この秘密キーはトランザクションに暗号的に署名するため、不正な署名を作成することは事実上不可能です。これにより、安全 そして 押収不可能性。政府当局によって差し押さえられる可能性がある従来の銀行口座とは異なり、ウォレット内の暗号通貨は、秘密鍵がなければ誰にも持ち去られることはありません。暗号通貨は検閲に強いこれは分散型の性質により、誰でもネットワーク内の任意のコンピュータにトランザクションを送信して記録され、検証されることができるためです。暗号通貨取引は、不変なぜなら、トランザクションの各ブロックは、それ以前に存在したすべてのブロックの暗号的証明 (ハッシュ) を表すからです。誰かがあなたにお金を送ったら、その支払いをあなたに盗むことはできません（つまり、ブロックチェーンで小切手が不渡りになることはありません）。一部の暗号通貨はサポートすることもできますアトミックなトランザクション。これらの暗号通貨の上に構築された「スマート コントラクト」は、施行のために単に法律に依存するのではなく、公的に監査可能なコードを通じて直接施行されます。信頼できないまた、不動産のエスクローなど、多くのビジネスで仲介業者を排除できる可能性があります。

分散台帳のセキュリティ保護 (マイニング)

トランザクションの分散記録を維持する際の課題の 1 つはセキュリティです。具体的には、不正行為を防止しながらオープンで編集可能な台帳を作成する方法です。この課題に対処するために、ビットコインはマイニングと呼ばれる新しいプロセスを導入しました（コンセンサスアルゴリズム「プルーフ・オブ・ワーク」を使用）。誰が取引の共有記録を更新する「信頼できる」かを決定します。

マイニングは、トランザクションを記録に追加しようとするときに「検証者」に自分のメリットを証明することを強制する一種の経済ゲームと考えることができます。資格を得るには、検証者は一連の複雑な計算パズルを解く必要があります。最初にパズルを解決したバリデーターには、トランザクションの最新ブロックを投稿する許可が与えられます。トランザクションの最新ブロックを投稿すると、バリデーターはブロック報酬を「採掘」することができます。現在は 12.5 ビットコイン (執筆時点では約 40,000 ドル) です。

このプロセスは非常に安全ですが、ユーザーはより多くのビットコインを獲得するための計算パズルを解くために本質的に「お金を燃やす」ため、膨大な計算能力とエネルギー消費が必要になります。バーン対リワードの比率は非常に懲罰的であるため、正直なトランザクションをビットコインの記録に記録することが常にバリデーターの利益になります。

問題: 権力と資金の集中化により、第 1 世代の暗号通貨が手の届かないものになっている

ビットコインの初期、トランザクションの検証と最初のブロックのマイニングに取り組んでいたのはほんの数人だけで、パーソナル コンピューターでビットコイン マイニング ソフトウェアを実行するだけで誰でも 50 BTC を獲得できました。この通貨の人気が高まり始めると、賢いマイナーたちは、複数のコンピューターを使ってマイニングを行えば、より多くの利益が得られることに気づきました。

ビットコインの価値が上がり続けるにつれて、企業全体がビットコインの採掘に乗り出し始めました。これらの企業は、ビットコインをマイニングするために特殊なチップ (「ASIC」) を開発し、これらの ASIC チップを使用して巨大なサーバー ファームを構築しました。ビットコイン ゴールド ラッシュを推進したことで知られるこれらの巨大な採掘企業の出現により、一般人がネットワークに貢献して報酬を得ることが非常に困難になりました。彼らの取り組みはまた、ますます大量のコンピューティング エネルギーを消費するようになり、世界中で環境問題が増大する一因となっています。

ビットコインのマイニングの容易さとその後のビットコインマイニングファームの台頭により、ビットコインのネットワークにおける生産力と富の大規模な集中化が急速に生まれました。背景を説明すると、現在、全ビットコインの 87% がネットワークの 1% によって所有されており、これらのコインの多くは初期には事実上無料でマイニングされていました。別の例として、ビットコイン最大のマイニング事業の 1 つであるビットメインは、数十億の収益と利益.

ビットコインのネットワークにおける権力の集中化により、一般の人にとってビットコインは非常に困難で高価なものとなっています。ビットコインを取得したい場合、最も簡単なオプションは次のとおりです。

1. 自分で採掘しましょう。専用のハードウェアを接続するだけです (ここにあります)アマゾンのリグ、興味があるなら！）そして街に行きましょう。世界中の大規模なサーバー ファームと競争し、スイスと同じくらい多くのエネルギーを消費するため、あまり多くのマイニングはできないことを知っておいてください。
2. 取引所でビットコインを購入します。現在、この記事の執筆時点ではビットコインを 1 コインあたり 3,500 ドルの単価で購入できます (注: ビットコインの端数を購入することもできます!) もちろん、そうすることでビットコインの価格が変動するという大きなリスクも負うことになります。かなり不安定です。
   

ビットコインは、仮想通貨がどのように現在の金融モデルを破壊し、第三者の邪魔をすることなく取引を行うことができるかを初めて示しました。自由、柔軟性、プライバシーの向上により、新たな標準としてのデジタル通貨への必然的な前進が続いています。その利点にもかかわらず、ビットコインの（おそらく意図せぬ）資金と権力の集中は、主流の採用に対して重大な障壁となっています。 As Piのコアチームは、人々が仮想通貨分野への参入をためらう理由を理解しようと調査を実施した。人々は一貫して、投資/採掘のリスクを主要な参入障壁として挙げています。

解決策: Pi – 携帯電話でのマイニングの有効化

導入に対するこれらの主要な障壁を特定した後、Pi コア チームは、一般の人々がマイニングできる (または、分散された取引記録で取引を検証して暗号通貨の報酬を獲得できる) 方法を見つけることに着手しました。復習として、トランザクションの分散記録を維持する際に生じる主要な課題の 1 つは、このオープンな記録への更新が不正なものではないことを確認することです。ビットコインの記録を更新するプロセスは証明されていますが（信頼性を証明するためにエネルギーやお金を消費します）、それはあまりユーザー（または地球！）に優しいものではありません。 Pi では、コンセンサス アルゴリズムを採用するという追加の設計要件を導入しました。このアルゴリズムは、非常にユーザー フレンドリーであり、理想的にはパーソナル コンピューターや携帯電話でのマイニングを可能にします。

既存のコンセンサス アルゴリズム (トランザクションを分散台帳に記録するプロセス) を比較すると、Stellar Consensus Protocol がユーザー フレンドリーなモバイル ファースト マイニングを可能にする最有力候補として浮上します。ステラコンセンサスプロトコル(SCP) は、スタンフォード大学のコンピューター サイエンス教授であり、ステラ開発財団。 SCP は、分散型台帳の更新が正確で信頼できるものであることを保証するために、連邦ビザンチン協定と呼ばれる新しいメカニズムを使用します。 SCP は、以来運用されている Stellar ブロックチェーンを通じて実際にも展開されています。2015.

コンセンサスアルゴリズムの簡単な紹介

Pi コンセンサス アルゴリズムの紹介に移る前に、コンセンサス アルゴリズムがブロックチェーンに対して行うことと、今日のブロックチェーン プロトコルで一般的に使用されるコンセンサス アルゴリズムの種類 (ビットコインや SCP など) について簡単に説明しておくと役立ちます。このセクションは、明確にするために過度に単純化された方法で明示的に書かれており、完全ではありません。より高い精度については、セクションを参照してください。SCPへの適応以下の優れたコンセンサスプロトコルの論文をお読みください。

ブロックチェーンは、トランザクションのブロックのリストを完全に順序付けすることを目的としたフォールトトレラントな分散システムです。フォールトトレラント分散システムは、何十年にもわたって研究されてきたコンピューター サイエンスの分野です。これらは、集中サーバーを持たず、代わりに分散されたコンピューターのリスト (と呼ばれる) で構成されているため、分散システムと呼ばれます。ノード 若しくは ピア) ブロックの内容と全体の順序について合意に達する必要があります。システム内に障害のあるノードがある程度許容されるため、フォールト トレラントとも呼ばれます (たとえば、最大 33% のノードに障害が発生しても、システム全体は正常に動作し続けます)。

コンセンサス アルゴリズムには 2 つの大きなカテゴリがあります。1 つは次のブロックを生成するリーダーとしてノードを選出するアルゴリズム、もう 1 つは明示的なリーダーは存在せず、すべてのノードが投票を交換した後に次のブロックが何であるかについてコンセンサスに達するアルゴリズムです。コンピュータメッセージを相互に送信します。 (厳密に言えば、最後の文には複数の不正確さが含まれていますが、大まかな説明には役立ちます。)

ビットコインは最初のタイプのコンセンサス アルゴリズムを使用します。つまり、すべてのビットコイン ノードが暗号パズルを解く際に互いに競合します。解はランダムに見つかるため、基本的に、偶然に最初に解を見つけたノードが、次のブロックを生成するラウンドのリーダーに選出されます。このアルゴリズムは「Proof of work」と呼ばれ、大量のエネルギーを消費します。

Stellar Consensus Protocol の簡単な紹介

Pi は他のタイプのコンセンサス アルゴリズムを使用し、Stellar Consensus Protocol (SCP) と Federated Byzantine Awards (FBA) と呼ばれるアルゴリズムに基づいています。このようなアルゴリズムにはエネルギーの無駄はありませんが、ノードが次のブロックがどうあるべきかについて「合意」に達するために、多くのネットワーク メッセージを交換する必要があります。各ノードは、暗号署名とトランザクション履歴に基づいて、トランザクションが有効であるかどうか (移行や二重支払いの権限など) を個別に判断できます。ただし、コンピュータのネットワークが、どのトランザクションをブロックに記録するか、およびこれらのトランザクションとブロックの順序について合意するには、相互にメッセージを送信し、合意に達するために複数回の投票を行う必要があります。直感的には、ネットワーク内のさまざまなコンピュータからの、次のブロックがどのブロックであるかについてのメッセージは次のようになります。提案する私たち全員が次のブロック A に投票します。」 "私投票するブロック A が次のブロックになるようにします。 "私確認する私が信頼するノードの大多数もブロック A に投票したことを確認し、コンセンサス アルゴリズムにより、このノードは「A が次のブロックである」と結論付けることができます。そして、次のブロックとして A 以外のブロックは存在しません。」 上記の投票手順は手間がかかるように思えますが、インターネットは十分に高速であり、これらのメッセージは軽量であるため、このようなコンセンサスアルゴリズムはビットコインのプルーフ・オブ・ワークよりも軽量です。このようなアルゴリズムの代表的なものの 1 つは、ビザンチン フォールト トレランス (BFT) と呼ばれます。現在のトップブロックチェーンのいくつかは、NEO や Ripple などの BFT の亜種に基づいています。

BFT に対する主な批判の 1 つは、BFT には集中化ポイントがあるということです。投票が含まれるため、投票「クォーラム」に参加するノードのセットは、システムの開始時に作成者によって集中的に決定されます。 FBA の貢献は、中央で決定された 1 つのクォーラムを持つ代わりに、各ノードが独自の「クォーラム スライス」を設定し、それが異なるクォーラムを形成することです。新しいノードは分散型の方法でネットワークに参加できます。つまり、信頼するノードを宣言し、他のノードにそのノードを信頼するよう説得しますが、中央の権威を説得する必要はありません。

SCP は FBA のインスタンスの 1 つです。ビットコインのプルーフ・オブ・ワーク・コンセンサス・アルゴリズムのようにエネルギーを消費するのではなく、SCP ノードはネットワーク内の他のノードが信頼できるものであることを保証することで共有レコードを保護します。ネットワーク内の各ノードは、信頼できるとみなされるネットワーク内の他のノードで構成されるクォーラム スライスを構築します。クォーラムはメンバーのクォーラム スライスに基づいて形成され、バリデーターはクォーラム内の一部のノードもトランザクションを受け入れる場合にのみ新しいトランザクションを受け入れます。ネットワーク全体のバリデーターがクォーラムを構築すると、これらのクォーラムは、ノードがセキュリティを保証したトランザクションについて合意に達するのに役立ちます。 Stellar Consensus Protocol について詳しくは、こちらをご覧ください。SCPの技術概要.

Pi の Stellar Consensus Protocol (SCP) への適応

Pi のコンセンサス アルゴリズムは SCP の上に構築されます。 SCP は正式に証明されました [マジエール 2015』としており、現在はステラネットワーク内で実装されている。大部分が企業や機関 (IBM など) をノードとして構成する Stellar Network とは異なり、Pi は、携帯電話、ラップトップ、コンピューターなどの個人のデバイスがプロトコル レベルで貢献して報酬を得ることができるようにする予定です。以下は、Pi が SCP を適用して個人によるマイニングを可能にする方法についての紹介です。

Pi ユーザーが Pi マイナーとして果たせる役割は 4 つあります。つまり:

• 開拓。 Pi モバイル アプリのユーザーは、自分が「ロボット」ではないことを毎日確認しているだけです。このユーザーは、アプリにサインインするたびに自分の存在を検証します。また、アプリを開いてトランザクションをリクエストすることもできます (例: 別のパイオニアに Pi で支払いを行う)
• 投稿者。 Pi モバイル アプリのユーザーで、知り合いで信頼できる先駆者のリストを提供して貢献しています。全体として、Pi の貢献者はグローバルな信頼グラフを構築します。
• 大使。他のユーザーを Pi ネットワークに紹介している Pi モバイル アプリのユーザー。
• ノード。 Pi モバイル アプリを使用するパイオニアおよび貢献者であり、デスクトップまたはラップトップ コンピューターで Pi ノード ソフトウェアも実行しているユーザー。 Pi ノード ソフトウェアは、コントリビューターによって提供されたトラスト グラフ情報を考慮して、コア SCP アルゴリズムを実行するソフトウェアです。

ユーザーは上記の役割の複数を演じることができます。すべての役割は必要であるため、すべての役割は、その日に参加して貢献している限り、毎日新たに鋳造された Pi で報酬を受けます。 「マイナー」とは、貢献の報酬として新たに鋳造された通貨を受け取るユーザーであるという大まかな定義では、4 つの役割すべてが Pi マイナーとみなされます。私たちは「マイニング」を、ビットコインやイーサリアムのようなプルーフ・オブ・ワーク・コンセンサス・アルゴリズムの実行と同等とされる従来の意味よりも広く定義します。

まず最初に、Pi Node ソフトウェアはまだリリースされていないことを強調する必要があります。したがって、このセクションはアーキテクチャ設計として、また技術コミュニティからのコメントを求める要請として提供されています。このソフトウェアは完全にオープンソースであり、同じくオープンソース ソフトウェアである Stellar-core に大きく依存します。ここに。これは、コミュニティ内の誰もがそれを読んでコメントし、改善を提案できることを意味します。以下は、個々のデバイスによるマイニングを可能にするために Pi が提案した SCP への変更です。

ノード

読みやすくするために、次のように定義します。正しく接続されたノードそれはSCP論文で言及されているものです無傷のノード。また、読みやすくするために、次のように定義します。メインPiネットワークPi ネットワーク内のすべてのそのままのノードのセットになります。各ノードの主なタスクは、メインの Pi ネットワークに正しく接続されるように構成することです。直感的には、メイン ネットワークに誤って接続されているノードは、メイン ビットコイン ネットワークに接続されていないビットコイン ノードと似ています。

SCP の用語では、ノードが正しく接続されるということは、このノードが、このノードを含む結果として得られるすべてのクォーラムが既存のネットワークのクォーラムと交差するような「クォーラム スライス」を選択する必要があることを意味します。より正確には、ノード v_n+1すでに正しく接続されている n 個のノードのうち N 個のメイン ネットワークに正しく接続されています (v₁、v₂、…、v_n) 結果として得られる n+1 ノードのシステム N' の場合 (v₁、v₂、…、v_n+1) 定足数交差点を楽しんでいます。言い換えれば、N' は、そのクォーラムのいずれか 2 つがノードを共有する場合、クォーラム交差を享受します。 — つまり、すべての定足数 U に対して₁そしてU₂、U₁∩U₂≠∅。

既存の Stellar コンセンサス展開に対する Pi の主な貢献は、メイン Pi ネットワークに接続するための構成をセットアップするときに Pi ノードが使用できる情報として Pi コントリビューターによって提供されるトラスト グラフの概念を導入したことです。 。

クォーラム スライスを選択するとき、これらのノードは、独自のセキュリティ サークルを含む、コントリビュータによって提供される信頼グラフを考慮する必要があります。この決定を支援するために、ノードを実行しているユーザーが可能な限り情報に基づいた決定を行えるよう支援する補助的なグラフ分析ソフトウェアを提供する予定です。このソフトウェアの毎日の出力には次のものが含まれます。

• トラストグラフ内の現在のノードからの距離によって順序付けされたノードのランク付けされたリスト。に基づいてランク付けされたノードのリストページランクトラストグラフ内のノードの分析
• 何らかの形で障害があるとしてコミュニティによって報告されたノードのリスト ネットワークに参加しようとしている新しいノードのリスト
• キーワード「不正な動作をする Pi ノード」およびその他の関連キーワードに関する Web の最新記事のリスト。図に示されているものと同様の、Pi ネットワークを構成するノードの視覚的表現StellarBeat 誰のモニター [ソースコード】
• 次のようなクォーラム エクスプローラーQuorumExplorer.com [ソースコード】
• のようなシミュレーション ツールStellarBeat 誰のモニターこれは、現在のノードの構成が変更された場合に、このノードの Pi ネットワークへの接続に予想される影響を示しています。

今後の興味深い研究課題は、信頼グラフを考慮して各ノードに最適な構成を提案したり、その構成を自動的に設定したりできるアルゴリズムを開発することです。 Pi ネットワークの最初の展開では、ノードを実行しているユーザーはいつでもノード構成を更新できますが、毎日構成を確認するように求められ、適切であると思われる場合は更新するように求められます。

モバイルアプリのユーザー

パイオニアは、特定のトランザクションが実行されたこと (Pi を受け取ったことなど) を確認する必要がある場合、モバイル アプリを開きます。その時点で、モバイル アプリは 1 つ以上のノードに接続して、トランザクションが台帳に記録されているかどうかを照会し、最新のブロック番号とそのブロックのハッシュ値も取得します。そのパイオニアがノードも実行している場合、モバイル アプリはそのパイオニア自身のノードに接続します。 Pioneer がノードを実行していない場合、アプリは複数のノードに接続し、この情報を相互チェックします。パイオニアは、アプリを接続するノードを選択できるようになります。ただし、ほとんどのユーザーにとって簡単にするために、アプリには合理的なデフォルトのノード セット (信頼グラフに基づいてユーザーに最も近い多数のノードと、ページランクの高いノードのランダムな選択など) が必要です。モバイル パイオニアのデフォルトのノード セットをどのように選択すべきかについて、フィードバックをお願いします。

マイニングの報酬

SCP アルゴリズムの優れた特性は、ブロックチェーンよりも汎用的であることです。ノードの分散システム全体での合意を調整します。これは、同じコア アルゴリズムが数秒ごとに新しいブロックに新しいトランザクションを記録するために使用されるだけでなく、より複雑な計算を定期的に実行するためにも使用できることを意味します。たとえば、ステラ ネットワークは週に 1 回、これを使用してステラ ネットワーク上のインフレを計算し、新しく鋳造されたトークンをすべてのステラ コイン所有者に比例して割り当てます (ステラのコインはルーメンと呼ばれます)。同様の方法で、Pi ネットワークは 1 日に 1 回 SCP を使用して、その日に積極的に参加したすべての Pi マイナー (パイオニア、貢献者、アンバサダー、ノード) にわたるネットワーク全体の新しい Pi 分布を計算します。言い換えれば、Pi マイニング報酬はブロックチェーンのすべてのブロックではなく、1 日に 1 回だけ計算されます。

比較のために、ビットコインはすべてのブロックにマイニング報酬を割り当て、計算集約型のランダム化タスクを幸運にも解決できたマイナーに報酬のすべてを与えます。このビットコインでの報酬は現在 12.5 ビットコイン (約 40,000 ドル) で、10 分ごとに 1 人のマイナーにのみ与えられます。これにより、特定のマイナーが報酬を獲得できる可能性は非常に低くなります。その解決策として、ビットコインマイナーは集中化されたマイニングプールに組織化されており、すべてのマイニングプールが処理能力を提供して報酬を獲得する可能性を高め、最終的にはそれらの報酬を比例的に分配します。マイニングプールは集中化のポイントであるだけでなく、その運営者も個々のマイナーに支払われる量を削減することができます。 Pi では、1 日 1 回、貢献した全員が能力主義的に新しい Pi を分配されるため、マイニング プールは必要ありません。

取引手数料

ビットコイン取引と同様に、Pi ネットワークでは手数料はオプションです。各ブロックには、含めることができるトランザクションの数に一定の制限があります。トランザクションのバックログがない場合、トランザクションは無料になる傾向があります。しかし、さらに多くのトランザクションがある場合、ノードはそれらを手数料順に並べ、最も手数料の高いトランザクションを先頭にし、生成されたブロックに含める最上位のトランザクションのみを選択します。これにより、開かれた市場が形成されます。実装: 料金は 1 日 1 回、ノード間で比例的に分割されます。すべてのブロックで、各トランザクションの手数料は一時ウォレットに転送され、1 日の終わりにそこからその日のアクティブなマイナーに分配されます。このウォレットには不明な秘密キーがあります。そのウォレットに出入りするトランザクションは、コンセンサスが毎日新しい Pi を生成するのと同じ方法で、すべてのノードのコンセンサスに基づいてプロトコル自体によって強制されます。

制限と今後の取り組み

SCP has been extensively tested for several years as part of the Stellar Network, which at the time of this writing is the ninth largest cryptocurrency in the world. This gives us a quite large degree of confidence in it. One ambition of the Pi project is to scale the number of nodes in the Pi network to be larger than the number of nodes in the Stellar network to allow more everyday users to participate in the core consensus algorithm. Increasing the number of nodes, will inevitably increase the number of network messages that must be exchanged between them. Even though these messages are much smaller than an image or a youtube video, and the Internet today can reliably transfer videos quickly, the number of messages necessary increases with the number of participating nodes, which can become bottleneck to the speed of reaching consensus. This will ultimately slow down the rate, at which new blocks and new transactions are recorded in the network. Thankfully, Stellar is currently much faster than Bitcoin. At the moment, Stellar is calibrated to produce a new block every 3 to 5 seconds, being able to support thousands of transactions per second. By comparison, Bitcoin produces a new block every 10 minutes. Moreover, due to Bitcoin’s lack in the safety guarantee, Bitcoin’s blockchain in rare occasions can be overwritten within the first hour. This means that a user of Bitcoin must wait about 1 hour before they can be sure that a transaction is considered final. SCP guarantees safety, which means after 3-5 seconds one is certain about a transaction. So even with the potential scalability bottleneck,  Pi expects to achieve transaction finality faster than Bitcoin and possibly slower than Stellar, and process more transactions per second than Bitcoin and possibly fewer than Stellar.

While scalability of SCP is still an open research problem. There are multiple promising ways one could speed things up. One possible scalability solution is bloXroute. BloXroute proposes a blockchain distribution network (BDN) that utilizes a global network of servers optimized for network performance. While each BDN is centrally controlled by one organization, they offer a provably neutral message passing acceleration. I.e. BDNs can only serve all nodes fairly without discrimination as messages are encrypted. This means the BDN does not know where messages come from, where they go, or what is inside. This way Pi nodes can have two message passing routes: A fast one through BDN, which is expected to be reliable most of the time, and its original peer-to-peer message passing interface that is fully decentralized and reliable but is slower. The intuition of this idea is vaguely similar to caching: The cache is place where a computer can access data very quickly, speeding the average computation, but it is not guaranteed to always have every needed piece of information. When the cache misses, the computer is slowed down but nothing catastrophic happens. Another solution can be using secure acknowledgment of multicast messages in open Peer-to-Peer networks [Nicolosi and Mazieres 2004] to speed up message propagation among peers.

円周率経済モデル: 希少性とアクセスのバランス

Pros and cons of 1st Generation Economic Models

One of Bitcoin’s most impressive innovations is its marriage of distributed systems with economic game theory.

Pros

Fixed Supply

Bitcoin’s economic model is simple. There will only ever be 21 million Bitcoin in existence. This number is set in code. With only 21M to circulate among 7.5B people around the world, there is not enough Bitcoin to go around. This scarcity is one of most important drivers of Bitcoin’s value.

Decreasing Block Reward

Bitcoin’ distribution scheme, pictured below, further enforces this sense of scarcity. The Bitcoin block mining reward halves every 210,000 blocks (approximately every ~4 years.) In its early days, the Bitcoin block reward was 50 coins. Now, the reward is 12.5, and will further decrease to 6.25 coins in May 2020. Bitcoin’s decreasing rate of distribution means that, even as awareness of the currency grows, there is less to actually mine.

Cons

Inverted Means Uneven

Bitcoin’s inverted distribution model (less people earning more in the beginning, and more people earn less today) is one of the primary contributors to its uneven distribution. With so much Bitcoin in the hands of a few early adopters, new miners are “burning” more energy for less bitcoin.

Hoarding Inhibits Use as a Medium of Exchange

Although Bitcoin was released as a “peer to peer electronic cash” system, the relative scarcity of Bitcoin has impeded Bitcoin’s goal of serving as a medium exchange. Bitcoin’s scarcity has led to its perception as a form of “digital gold” or a digital store of value. The result of this perception is that many Bitcoin holders are unwilling to spend Bitcoin on day-to-day expenses.

The Pi Economic Model

Pi, on the other hand, seeks to strike a balance between creating a sense of scarcity for Pi, while still ensuring that a large amount does not accumulate into a very small number of hands. We want to make sure our users earn more Pi as they make contributions to the network. Pi’s goal is to build an economic model that is sophisticated enough to achieve and balance these priorities while remaining intuitive enough for people to use.

Pi’s economic model design requirements:

• シンプル: Build an intuitive and transparent model
• Fair distribution: Give a critical mass of the world’s population access to Pi
• Scarcity: Create a sense of scarcity to sustain Pi’s price over time
• Meritocratic earning: Reward contributions to build and sustain the network

Pi – Token Supply

Token Emission Policy

1. Total Max Supply = M + R + D
   1. M = total mining rewards
   2. R = total referral rewards
   3. D = total developer rewards
      
2. M = ∫ f(P) dx where f is a logarithmically declining function
   1. P = Population number (e.g., 1st person to join, 2nd person to join, etc.)
      
3. R = r * M
   1. r = referral rate (50% total or 25% for both referrer and referee)
      

4. D = t * (M + R)
5. t = developer reward rate (25%)

M – Mining Supply (Based on fixed mining supply minted per person)

In contrast to Bitcoin which created a fixed supply of coins for the entire global population, Pi creates a fixed supply of Pi for each person that joins the network up to the first 100 Million participants. In other words, for each person that joins the Pi Network, a fixed amount of Pi is pre-minted. This supply is then released over the lifetime of that member based on their level of engagement and contribution to network security. The supply is released using an exponentially decreasing function similar to Bitcoin’s over the member’s lifetime.

R – Referral Supply (Based on fixed referral reward minted per person and shared b/w referrer and referee)

In order for a currency to have value, it must be widely distributed. To incentivize this goal, the protocol also generates a fixed amount of Pi that serves as a referral bonus for both the referrer and the referee (or both parent and offspring 🙂 This shared pool can be mined by both parties over their lifetime – when both parties are actively mining. Both referrer and referee are able to draw upon this pool in order to avoid exploitative models where referrers are able to “prey” on their referees. The referral bonus serves as a network-level incentive to grow the Pi Network while also incentivizing engagement among members in actively securing the network.

D – Developer Reward Supply (Additional Pi minted to support ongoing development)

Pi will fund its ongoing development with a “Developer Reward” that is minted alongside each Pi coin that is minted for mining and referrals. Traditionally, cryptocurrency protocols have minted a fixed amount of supply that is immediately placed into treasury. Because Pi’s total supply is dependent on the number of members in the network, Pi progressively mints its developer reward as the network scales. The progressive minting of Pi’s developer reward is meant to align the incentives of Pi’s contributors with the overall health of the network.

f is a logarithmically decreasing function – early members earn more

While Pi seeks to avoid extreme concentrations of wealth, the network also seeks to reward earlier members and their contributions with a relatively larger share of Pi. When networks such as Pi are in their early days, they tend to provide a lower utility to participants. For example, imagine having the very first telephone in the world. It would be a great technological innovation but not extremely useful. However, as more people acquire telephones, each telephone holder gets more utility out of the network. In order to reward people that come to the network early, Pi’s individual mining reward and referral rewards decrease as a function of the number of people in the network. In other words, there is a certain amount of Pi that is reserved for each “slot” in the Pi Network.

Utility: Pooling and monetizing our time online

Today, everyone is sitting on a veritable treasure trove of untapped resources. Each of us spend hours day on our phones. While on our phones, each of our views, posts or clicks creates extraordinary profits for large corporations. At Pi, we believe that people have the right to capture value created from their resources.

We all know that we can do more together than we can alone. On today’s web, massive corporations like Google, Amazon, Facebook have immense leverage against individual consumers. As a result, they are able to capture the lionshare of value created by individual consumers on the web. Pi levels the playing field by allowing its members to pool their collective resources so they can get a share of the value that they create.

The graphic below is the Pi Stack, where we see particularly promising opportunities for helping our members capture value. Below, we go into each of these areas in more detail.

Introducing the Pi Stack – Unleashing underutilized resources

Pi Ledger And Shared Trust Graph – Scaling Trust Across The Web

One of the biggest challenges on the internet is knowing who to trust. Today, we rely on the  rating systems of providers such as Amazon, eBay, Yelp, to know who we can transact with on the internet. Despite the fact that we, customers, do the hard work of rating and reviewing our peers, these internet intermediaries capture the lionshare of the value created this work.

Pi’s consensus algorithm, described above, creates a native trust layer that scales trust on the web without intermediaries. While the value of just one individual’s Security Circle is small, the aggregate of our individual security circles build a global “trust graph” that help people understand who on the Pi Network can be trusted. The Pi Network’s global trust graph will facilitate transactions between strangers that would not have otherwise been possible. Pi’s native currency, in turn, allows everyone who contributes to the security of the network to capture a share of the value they have helped create.

Pi’s Attention Marketplace – Bartering Unutilized Attention And Time

Pi allows its members to pool their collective attention to create an attention market much more valuable than any individual’s attention alone. The first application built on this layer will be a scarce social media channel currently hosted on the home screen of the application. You can think of the scarce social media channel as Instagram with one global post at a time. Pioneers can wager Pi to engage the attention of other members of the network, by sharing content (e.g., text, images, videos) or asking questions that seek to tap into the collective wisdom of the community. On the Pi Network, everyone has the opportunity to be an influencer or to tap into the wisdom of the crowd. To date, Pi’s Core Team has been using this channel to poll the community’s opinion on design choices for Pi (e.g. the community voted on the design and colors of the Pi logo.) We have received many valuable responses and feedback from the community on the project. One possible future direction is to open the attention market for any Pioneer to use Pi to post their content, while expanding the number of channels hosted on the Pi Network.

In addition to bartering attention with their peers, Pioneers may also opt into bartering with companies that are seeking their attention. The average American sees between 4,000 and 10,000 ads a day. Companies fight for our attention and pay tremendous amounts of money for it. But we, the customers, receive no value from these transactions. In Pi’s attention marketplace, companies seeking to reach Pioneers will have to compensate their audience in Pi. Pi’s advertising marketplace will be strictly opt-in only and will provide an opportunity for Pioneers to monetize one of their greatest untapped resources: their attention.

Pi’s Barter Marketplace – Build Your Personal Virtual Storefront

In addition to contributing trust and attention to the Pi Network, we expect Pioneers to be able to contribute their unique skills and services in the future. Pi’s mobile application will also serve as a Point of Sales where Pi’s members can offer their untapped goods and services via a “virtual storefront” to other members of the Pi Network. For example, a member offer up an underutilized room in their apartment for rent to other members on the Pi Network. In addition to real assets, members of the Pi Network will also be able to offer skills and services via their virtual storefronts. For example, a member of the Pi Network could offer their programming or design skills on the Pi marketplace. Overtime, the value of Pi will be supported by a growing basket of goods and services.

Pi’s Decentralized App Store – Lowering The Barrier Of Entry For Creators

The Pi Network’s shared currency, trust graph, and marketplace will be the soil for a broader ecosystem of decentralized applications. Today, anyone that wants to start an application needs to bootstrap its technical infrastructure and community from scratch. Pi’s decentralized applications store will allow Dapp developers to leverage Pi’s existing infrastructure as well as the shared resources of the community and users. Entrepreneurs and developers can propose new Dapps to the community with requests for access to the network’s shared resources. Pi will also build its Dapps with some degree of interoperability so that Dapps are able to reference data, assets, and processes in other decentralized applications.

Governance – Cryptocurrency for and by the people

Challenges w/ 1st Generation Governance models

Trust is the foundation of any successful monetary system. One of the most important factors engendering trust is governance, or the process by which changes are implemented to the protocol over time. Despite its importance, governance is often one of the most overlooked aspects of cryptoeconomic systems.

First generation networks such as Bitcoin largely avoided formal (or “on-chain”) governance mechanisms in favor of informal (or “off-chain”) mechanisms arising from a combination of role and incentive design. By most measures, Bitcoin’s governance mechanisms has been quite successful, allowing the protocol to grow dramatically in scale and value since its inception. However, there have also been some challenges. The economic concentration of Bitcoin has led to a concentration of political power. The result is that everyday people can get caught in the middle of destructive battles between massive holders of Bitcoin. One of the most recent examples of this challenge has been the ongoing battle between Bitcoin and Bitcoin Cash. These civil wars can end in a fork where or where the blockchain. For token holders, hard forks are inflationary and can threaten the value of their holdings.

Pi’s Governance Model – a two-phase plan

In an article challenging the merits of on-chain governance, Vlad Zamfir, one of Ethereum’s core developers, argues that blockchain governance “is not an abstract design problem. It’s an applied social problem.” One of Vlad’s key points is that it is very difficult to design governance systems “a priori” or before observations of the particular challenges arising from a specific political system. One historical example is in the founding of the United States. The first experiment with democracy in the United States, the Articles of Confederation, failed after an eight-year experiment. The Founding Fathers of the United States were then able to draw upon the lessons of the Article of Confederation to craft the the Constitution – a much more successful experiment.

To build an enduring governance model, Pi will pursue a two-phase plan.

Provisional Governance Model (< 5M members)

Until the network hits a critical mass of 5M members, Pi will operate under a provisional governance model. This model will most closely resemble “off-chain” governance models currently employed by protocols like Bitcoin and Ethereum, with Pi’s Core Team playing an important role in guiding the development of the protocol. However,, Pi’s Core Team will still rely heavily on the input of the community. The Pi mobile application itself is where Pi’s core team has been soliciting community input and engaging with Pioneers. Pi embraces community critiques and suggestions, which is implemented by the open-for-comments features of Pi’s landing page, FAQs and white paper. Whenever people browse these materials on Pi’s websites, they can submit comment on a specific section right there to ask for questions and make suggestions. Offline Pioneer meetups that Pi’s core team have been organizing will also be an important channel for community input.

Additionally, Pi’s Core Team will develop more formal governance mechanics. One potential governance system is liquid democracy. In liquid democracy, every Pioneer will have the ability to either vote on an issue directly or to delegate their vote to another member of the network. Liquid democracy would allow for both broad and efficient membership from Pi’s community.

Pi’s “Constitutional Convention” (> 5M members)

Upon hitting 5M members, a provisional committee will be formed based on previous contributions to the Pi Network. This committee will be responsible for soliciting and proposing suggestions from and to the wider community. It will also organize a series of on- and offline conversations where Pi’s members will be able to weigh on Pi’s long-term constitution. Given Pi’s global user base, the Pi Network will conduct these conventions at multiple locations across the world to ensure accessibility. In addition to hosting in-person conventions, Pi will also use its mobile application as a platform for allowing Pi’s member to participate in the process remotely. Whether in-person or online, Pi’s community members will have the ability to participate in the crafting Pi’s long-term governance structure.

ロードマップ/導入計画

Phase 1 – Design, Distribution, Trust Graph Bootstrap.

The Pi server is operating as a faucet emulating the behavior of the decentralized system as it will function once its live. During this phase improvements in the user experience and behavior are possible and relatively easy to make compared to the stable phase of the main net. All minting of coins to users will be migrated to the live net once it launches. In other words, the livenet will pre-mint  in its genesis block all account holder balances generated during Phase 1, and continue operating just like the current system but fully decentralized. Pi is not listed on exchanges during this phase and it is impossible to “buy” Pi with any other currency.

Phase 2 – Testnet

Before we launch the main net, the Node software will be deployed on a test net. The test net will use the same exact trust graph as the main net but on a testing Pi coin. Pi core team will host several nodes on the test net, but will encourage more Pioneers to start their own nodes on the testnet. In fact, in order for any node to join the main net, they are advised to begin on the testnet. The test net will be run in parallel to the Pi emulator in phase one, and periodically, e.g. daily, the results from both systems will be compared to catch the gaps and misses of the test net, which will allow Pi developers to propose and implement fixes.  After a thorough concurrent run of both systems, testnet will reach a state where its results consistently match the emulator’s. At that time when the community feels its ready, Pi will migrate to the next phase.

Phase 3 – Mainnet

When the community feels the software is ready for production, and it has been thoroughly tested on the testnet, the official mainnet of the Pi network will be launched. An important detail is that, in the transition into the mainnet, only accounts validated to belong to distinct real individuals will be honored. After this point, the faucet and Pi network emulator of Phase 1 will be shut down and the system will continue on its own forever. Future updates to the protocol will be contributed by the Pi developer community and Pi’s core team, and will be proposed by the committee. Their implementation and deployment will depend on nodes updating the mining software just like any other blockchains. No central authority will be controlling the currency and it will be fully decentralized. Balances of fake users or duplicate users will be discarded. This is the phase when Pi can be connected to exchanges and be exchanged for other currencies.

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