章
ブロックチェーン101
ブロックチェーンはどのように機能するのでしょうか?
ブロックチェーンは何に使用されますか?
第 1 章 - ブロックチェーン 101
コンテンツ
ブロックチェーンとは何ですか?
ブロックはどのように接続されているのでしょうか？
ブロックチェーンと分散化
ビザンチンの将軍の問題
なぜブロックチェーンを分散化する必要があるのでしょうか?
ピアツーピア ネットワーキングとは何ですか?
ブロックチェーン上のノードとは何ですか?
パブリック ブロックチェーンとパブリック ブロックチェーンプライベート
トランザクションはどのように機能しますか?
ビットコイン取引のやり方
Binanceからビットコインを引き出す方法
Trust WalletからElectrumにビットコインを送金する方法
ブロックチェーン技術を発明したのは誰ですか?
ブロックチェーン技術の長所と短所
長所
コントラス
ブロックチェーンとは何ですか?
ブロックチェーンは特殊なタイプのデータベースです。分散台帳テクノロジー (DLT) という用語はよくご存知かもしれませんが、ほとんどの場合、同じものを指します。
ブロックチェーンには特定の固有の特性があります。データの追加方法にはルールがあり、一度保存すると変更したり削除したりすることは事実上不可能です。
データは時間の経過とともにブロックと呼ばれる構造に追加されます。各ブロックは最後のブロックに基づいて構築され、前のブロックにリンクする情報が含まれています。最新のブロックを確認することで、それが実際に最後のブロックの後に作成されたかどうかを確認できます。したがって、「チェーンを遡る」ことを続けると、ジェネシス ブロックとして知られる最初のブロックに到達します。
たとえてみましょう。 2 つの列があるスプレッドシートがあるとします。最初の行の最初のセルに、保存するデータを配置します。
最初のセルのデータは 2 文字の識別子に変換され、次のエントリの一部として使用されます。この例では、2 文字の識別子 KP を使用して、2 行目の次のセル (defKP) を入力する必要があります。つまり、最初の入力/入力データ (abcAA) を変更すると、他のすべてのセルに異なる文字の組み合わせが表示されます。
各エントリが前のエントリにリンクされているデータベース。
4 行目を見ると、最新の識別子は TH です。前述したように、戻ってエントリを削除したり削除したりすることはできません。これは、どのユーザーもこれが行われたことに気づき、変更の試行を無視するのが簡単だからです。
最初のセルのデータを変更すると、異なる識別子が取得されます。つまり、2 番目のブロックには異なるデータが含まれ、その結果、行 2 なども異なる識別子になります。基本的に、TH はそれ以前のすべての情報の積です。
ブロックはどのようにつながっているのでしょうか？
2 文字の識別子を使用して上で説明したことは、ブロックチェーンがハッシュ関数をどのように使用するかを単純化したアナロジーです。ハッシュはブロックを結合する「接着剤」です。ハッシュ関数は、任意のサイズのデータを収集し、それを数学関数に送信して、常に同じ長さの出力 (ハッシュ) を生成します。
ブロックチェーンで使用されるハッシュは興味深いものです。まったく同じ出力をもたらす 2 つのデータが見つかる可能性は天文学的に低いからです。識別子と同様に、入力データをわずかに変更すると、まったく異なる出力が得られます。
ビットコインで広く使われているSHA256関数を使った例を見てみましょう。ご覧のとおり、大文字と小文字を変更するだけでも、出力を完全にスクランブル化するのに十分です。
入力データ | SHA256で出力 |
|---|---|
バイナンスアカデミー | 886c5fd21b403a139d24f2ea1554ff5c0df42d5f873a56d04dc480808c155af3 |
バイナンスアカデミー | 4733a0602ade574551bf6d977d94e091d571dc2fcfd8e39767d38301d2c459a7 |
バイナンスアカデミー | a780cd8a625deb767e999c6bec34bc86e883acc3cf8b7971138f5b25682ab181 |
既知の SHA256 衝突がないという事実 (つまり、2 つの異なる入力が同じ出力を与える) は、ブロックチェーンのコンテキストにおいて非常に貴重です。これは、そのハッシュを含めることにより、各ブロックが前のブロックを指すことができ、古いブロックを編集しようとする試みがネットワーク上で即座に見えるようになるということを意味します。
各ブロックには、前のブロックのフィンガープリントが含まれています。
ブロックチェーンと分散化
ブロックチェーンの基本的な構造について説明します。しかし、人々がブロックチェーンテクノロジーについて話しているのを聞くとき、彼らはおそらくデータベースについてだけではなく、ブロックチェーンを中心に構築されたエコシステムについても話しているでしょう。
独立したデータ構造であるブロックチェーンは、特定のアプリケーションでのみ真に役立ちます。ブロックチェーンを見知らぬ人が互いに調整するためのツールとして使用すると、物事はさらに面白くなります。他のテクノロジーやゲーム理論と組み合わせると、ブロックチェーンは誰にも管理されない分散型台帳/記録として機能します。
これは、システムのルールを無視してエントリを変更する権限は誰にもないことを意味します (ルールについては後ほど詳しく説明します)。したがって、台帳は同時に全員の所有物であると言えます。参加者はいつでも台帳について合意に達します。
ビザンチンの将軍の問題
いわゆるビザンチン将軍問題は、上記のようなシステムにとって真の課題です。 1980 年代に考案されたこの作品は、孤立した参加者が行動を調整するためにコミュニケーションをとらなければならないというジレンマを描いています。具体的なジレンマには、都市を包囲している軍の将軍グループが攻撃を実行するかどうかを決定することが含まれます。将軍はメッセンジャーを通じてのみ通信できます。
各将軍は攻撃するか撤退するかを決定しなければなりません。すべての将軍が共通の決定に同意する限り、彼らが攻撃するか退却するかは問題ではありません。彼らが攻撃することを決めた場合、同時に攻撃する場合にのみ成功します。では、どうすればこれを保証できるでしょうか?
もちろんメッセンジャーでのコミュニケーションも可能です。しかし、その使者が「夜明けに攻撃する」というメッセージを傍受され、そのメッセージが「今夜攻撃する」に置き換えられたらどうなるでしょうか?将軍の一人が悪意を持っていて、確実に敗北させるために他の将軍を意図的に欺いた場合はどうなるでしょうか?
すべての将軍が同時に攻撃すると成功します (左)。将軍が退却すれば、攻撃した側も敗北します (右)。
悪意のある参加者やメッセージが傍受された場合でも、合意に達することができる戦略が必要です。データベースの場合、将軍が援軍の助けなしに都市を攻撃する場合のように、合意に達しないことは生死にかかわる状況ではありませんが、同じ原則が当てはまります。ブロックチェーンを監督してユーザーに「正しい」情報を提供する人がいない場合、ユーザーは相互に通信できなければなりません。
1 人 (または複数) のユーザーの潜在的な障害点を克服するには、ブロックチェーンのメカニズムがこうした障害に耐えられるように慎重に設計する必要があります。この耐性を持つシステムは、ビザンチン フォールト トレラントと呼ばれます。すぐにわかるように、厳格なルールを強制するためにコンセンサス アルゴリズムが使用されます。
なぜブロックチェーンを分散化する必要があるのでしょうか?
もちろん、自分でブロックチェーンを運用することもできます。しかし、他のより適切な代替手段と比較すると、整理されていないデータベースができてしまいます。ブロックチェーンの本当の可能性は、分散環境、つまりすべてのユーザーが平等な環境で探求できます。こうすることで、ブロックチェーンが削除されたり、悪意を持って支配されたりすることがなくなります。それは誰でも見ることができる唯一の真実の情報源です。
ピアツーピア ネットワーキングとは何ですか?
ピアツーピア (P2P) ネットワークはユーザー層 (前の例のように一般層) です。管理者はいません。したがって、ユーザーは、他のユーザーと情報を交換したいときに中央サーバーに連絡する代わりに、その情報を同僚 (ピア) に直接送信します。
以下のグラフを考えてみましょう。左側では、ユーザー A はメッセージがユーザー F に届くようにサーバー経由でルーティングする必要があります。ただし、右側では、メッセージは直接接続されています。仲介者はいません。
集中型ネットワーク (左) と集中型ネットワーク分散型ネットワーク (右)。
通常、サーバーにはユーザーが必要とするすべての情報が保存されます。 Binance Academy にアクセスすると、サーバーにすべての記事を提供するように要求されます。サイトがオフラインになると、それらを見ることができなくなります。ただし、すべてのコンテンツをダウンロードしている場合は、Binance Academy に相談することなく、コンピューターでアクセスできます。
基本的に、これはすべてのピアがブロックチェーンで行うことです。データベース全体が各ピアのコンピューターに保存されます。誰かがネットワークを離れても、残りのユーザーは引き続きブロックチェーンにアクセスし、相互に情報を共有できます。新しいブロックがチェーンに追加されると、データがネットワーク全体に伝播されるため、誰もが自分の台帳のコピーを更新できます。
このタイプのネットワークの詳細については、ピアツーピア ネットワークのガイドを参照してください。
ブロックチェーン上のノードとは何ですか?
簡単に言えば、ノードはネットワークに接続されたマシンです。ノードはブロックチェーンのコピーを保存し、他のマシンと情報を共有します。ユーザーはこれらのプロセスを手動で処理する必要はありません。通常、ブロックチェーン ソフトウェアをダウンロードして実行するだけで、残りはシステムによって自動的に行われます。
上で書いたのは最も純粋な意味でのノードの説明ですが、この定義は他の方法でネットワークと対話する他のユーザーもカバーすることができます。たとえば、暗号通貨の場合、携帯電話上の単純なウォレット アプリケーションはライト ノードとみなされます。
パブリック ブロックチェーンとパブリック ブロックチェーンプライベート
ご存知かもしれませんが、ビットコインはブロックチェーン業界が今日あるものに発展するための基盤を提供しました。ビットコインが合法的な金融資産であることが証明され始めて以来、多くの革新的な学者は、基礎となるテクノロジーが他の分野で使用できる可能性について考えてきました。これにより、金融だけでなく、さまざまなユースケースでのブロックチェーン技術の探求が可能になりました。
ビットコイン システムは、私たちがパブリック ブロックチェーンと呼ぶものです。つまり、誰でもあなたの取引を閲覧できるということです。必要なのは、インターネット接続と必要なソフトウェアだけです。参加するためのその他の要件がないため、このシステムをパーミッションレス環境と呼ぶことができます。
一方、プライベートブロックチェーンと呼ばれる他のタイプのブロックチェーンもあります。これらのシステムは、誰がブロックチェーンを閲覧して操作できるかについてのルールを確立します。したがって、これらを許可された環境 (許可が必要な場合) と呼びます。プライベート ブロックチェーンは最初は冗長に見えるかもしれませんが、特に企業シナリオにおいて、いくつかの重要な用途があります。
このテーマの詳細については、「プライベート、パブリック、コンソーシアム ブロックチェーン - 違いは何ですか?」の記事を参照してください。
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トランザクションはどのように機能しますか?
アリスがボブに銀行振込で支払いたい場合は、銀行に通知します。実際的な理由から、双方が同じ銀行を使用すると仮定しましょう。データベースを更新する前に (例: アリスの場合は -50 ドル、ボブの場合は +50 ドル)、銀行はアリスが取引を実行するための資金を持っているかどうかを確認します。
それはブロックチェーンで起こっていることとあまり変わりません。結局のところ、それはデータベースでもあります。主な違いは、小切手を実行し残高を更新する単一の当事者が存在しないことです。ネットワーク上のすべてのノードがそうする必要があります。
アリスがボブに 5 ビットコインを送りたい場合、この情報を含むメッセージをネットワークに送信します。トランザクションはすぐにはブロックチェーンに追加されません。ノードはトランザクションを確認できますが、トランザクションを確認するには他のアクションを完了する必要があります。ブロックはどのようにブロックチェーンに追加されるのかを確認してください。
このトランザクションがブロックチェーンに追加されると、すべてのノードはそれが行われたことを確認できるようになります。彼らは変更を考慮してブロックチェーンのコピーを更新します。ここで、アリスは、同じ 5 単位をキャロルに送信することはできません (二重支払い)。ネットワークは、彼女が前のトランザクションで 5 ビットコインをすでに使用していることを知っているためです。
ユーザー名とパスワードの概念はありません。資金の所有権を証明するために公開キー暗号化が使用されます。資金を受け取るには、ボブはまず秘密鍵を生成する必要があります。これは非常に長い乱数にすぎず、たとえ何世紀にもわたって推測しようとしても、誰も推測することは事実上不可能です。ただし、ボブが秘密キーを公開すると、その情報を持っている人は誰でもそれを使用して、自分が資金を所有していることを証明できます (そして、その資金を使用できます)。したがって、秘密鍵を秘密にしておくことが非常に重要です。
ただし、ボブができることは、秘密鍵から公開鍵を導出することです。公開鍵を使用して秘密鍵を取得するリバース エンジニアリングは事実上不可能であるため、公開鍵は誰にでも提供できます。さらに、ほとんどの場合、ユーザーは公開キーに対して別の操作 (ハッシュなど) を実行して、パブリック アドレスを取得します。
ボブは、資金の送金先をアリスに知らせるために、アリスに公開アドレスを提供します。これらの資金をこの公開アドレスに支払うというトランザクションを作成します。したがって、ネットワークが持っていない資金を使おうとしていないことを証明するために、ネットワークは独自の秘密キーを使用してデジタル署名を生成します。誰でもアリスの署名付きメッセージを取得し、それを彼女の公開鍵と比較することで、彼女にはこれらの資金をボブに送る権利があると確信を持って言えます。
ビットコイン取引のやり方
ビットコインでどのように取引できるかを説明するために、2 つの異なるシナリオを想像してみましょう。 1 つ目は Binance からビットコインを引き出すこと、2 つ目は TrustWallet から Electrum ウォレットに資金を送金することです。
Binanceからビットコインを引き出す方法
1. Binance アカウントにログインします。まだビットコインをお持ちでない場合は、ビットコインの購入方法に関するガイドをご覧ください。
2. カーソルをウォレットに置き、「スポット ウォレット」を選択します。
3. 左側のサイドバーで「キャッシュアウト」をクリックします。
4. 引き出したい通貨を選択します – この場合は BTC です。
5. ビットコインの出金先アドレスをコピーし、[受信者 BTC アドレス] フィールドに貼り付けます。
6. 引き出したい金額を入力します。
7. 「送信」をクリックします。
8. すぐに確認メールが届きます。アドレスが正しいかよく確認してください。その場合は、電子メール内のリンクを使用して取引を確認してください。
9. ブロックチェーン トランザクションが完了するまで待ちます。ステータスは、「入出金履歴」タブまたはブロックエクスプローラーを使用して監視できます。
Trust WalletからElectrumにビットコインを送金する方法
この例では、Trust Wallet から Electrum にビットコインを送信します。
1. Trust Wallet アプリを開きます。
2. ビットコインアカウントを選択します。
3. [送信]を選択します。
4. Electrum ウォレットを開きます。
5. Electrum で、「受信」タブをクリックし、アドレスをコピーします。
もう 1 つの方法は、Trust Wallet アプリを通じて [-] アイコンをクリックして、Electrum アドレスに対応する QR コードをスキャンすることです。
6. ビットコイン アドレスを Trust Wallet の [受信者アドレス] フィールドに貼り付けます。
7. 金額を入力します。
8. データが正しいことを確認し、トランザクションを確認します。
9. 完了！トランザクションがブロックチェーン上で確認されるまで待ちます。アドレスをブロック エクスプローラーにコピーすることで、自分のステータスを監視できます。
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ブロックチェーン技術を発明したのは誰ですか?
ブロックチェーン技術は、最初で最も人気のあるブロックチェーンであるビットコインの発売により 2009 年に正式に確立されました。しかし、その作成者（仮名）サトシ・ナカモトは、以前のテクノロジーや提案からインスピレーションを受けました。
ブロックチェーンは、ビットコインの発売前から数十年にわたって存在していたハッシュ関数と暗号化を多用しています。興味深いことに、ブロックチェーン構造は 1990 年代初頭にまで遡ることができますが、文書にタイムスタンプを付けるためにのみ使用されていたため、後で変更することはできませんでした。
このテーマについて詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの歴史」をご覧ください。
ブロックチェーン技術の長所と短所
適切に開発されたブロックチェーンは、金融から農業に至るまで、さまざまな分野の利害関係者を悩ませている問題を解決します。分散ネットワークには、従来のクライアント/サーバー モデルに比べて多くの利点がありますが、いくつかの欠点もあります。
長所
ビットコインのホワイトペーパーで指摘されている当面の利点の 1 つは、仲介者を介さずに支払いを送信できることです。その後のブロックチェーンではこれがさらに進化し、ユーザーがあらゆる種類の情報を送信できるようになりました。取引相手を排除することは、関係するユーザーのリスクが軽減されることを意味し、仲介業者が必要ないため、手数料が低くなります。
さらに、前述したように、パブリック ブロックチェーン ネットワークはパーミッションレスです。担当者がいないため、参入障壁がありません。ユーザーがインターネットに接続できる場合、他のネットワーク参加者 (ピア) と対話できます。
ブロックチェーンの最も重要な性質は、高度な検閲耐性であると多くの人が主張しています。集中型システムに損害を与えるには、悪意のある攻撃者が行う必要があるのは、サーバーをターゲットにすることだけです。ただし、ピアツーピア ネットワークでは、各ノードが独自のサーバーとして機能します。
ビットコイン ブロックチェーンのようなシステムには、世界中に 10,000 以上の可視ノードがあります。言い換えれば、攻撃者が何らかの方法でネットワークを侵害するのに十分なリソースを確保することは事実上不可能です。ネットワーク全体からは見えない隠れたノードも多数存在することに注意することが重要です。
これらは一般的な利点の一部です。 「ブロックチェーンは何に使用されますか?」の章でわかるように、ブロックチェーンには多くの具体的な使用例があります。
コントラス
ブロックチェーンはすべての問題を解決する特効薬ではありません。前のセクションの利点に合わせて最適化すると、他の領域で何かが望まれることになります。ブロックチェーンの大量導入に対する最も明白な障害は、ブロックチェーンが十分に拡張できないことです。
これは、あらゆる分散ネットワークに当てはまります。すべての参加者は同期を維持する必要があるため、ノードが追いつかないほど早く新しい情報を追加することはできません。したがって、開発者はブロックチェーンの更新速度を意図的に制限して、システムが分散化された状態を維持する傾向があります。
ネットワークでは、多くのユーザーが同時にトランザクションを実行すると、長い待ち時間が発生する可能性があります。ブロックには限られた量のデータを保存でき、チェーンに即座に追加されるわけではありません。ブロックに保存できるトランザクション数を超える場合、追加のトランザクションは次のブロックを待つ必要があります。
分散型ブロックチェーン システムのもう 1 つの考えられる欠点は、簡単に更新できないことです。独自のソフトウェアを作成している場合は、必要に応じて新しい機能を追加できます。他の人と協力したり、変更を加えるために許可を求めたりする必要はありません。
潜在的に何百万ものユーザーがいる環境では、変更を加えるのははるかに困難です。ノードのソフトウェア パラメータの一部を変更することはできますが、最終的にはネットワークから切り離されてしまいます。変更されたソフトウェアが他のノードと互換性がない場合、他のノードはそれを認識し、ノードとの対話を拒否します。
ブロック サイズに関するルールを (1 MB から 2 MB に) 変更するとします。接続しているノードにこのブロックを送信することはできますが、「1 MB を超えるブロックは受け入れない」というルールがあります。許可されているより大きなブロックを受け取った場合、ブロックチェーンのコピーにはそのブロックは含まれません。
変更を加える唯一の方法は、エコシステムの大部分に変更を受け入れてもらうことです。主要なブロックチェーンを考慮すると、変更または提案された変更が実装されるまでに、フォーラムでの激しい議論に数か月、場合によっては数年かかる可能性があります。詳細については、「ハード フォークとソフト フォーク」を参照してください。
第 2 章 - ブロックチェーンはどのように機能するのか?
コンテンツ
ブロックはどのようにしてブロックチェーンに追加されるのでしょうか?
マイニング (プルーフ・オブ・ワーク)
VantagensはProof of Workを実行する
プルーフ・オブ・ワークのデメリット
ステーキング（ステーキング証明）
VantagensはProof of Stakeを実行する
ステーキング証明のデメリット
その他のコンセンサスアルゴリズム
ブロックチェーントランザクションを元に戻すことは可能ですか?
ブロックチェーンのスケーラビリティとは何ですか?
なぜブロックチェーンを拡張する必要があるのでしょうか?
ブロックチェーンフォークとは何ですか?
ソフトフォーク
ハードフォーク
ブロックはどのようにしてブロックチェーンに追加されるのでしょうか?
これまでに多くの重要な情報を取り上げてきました。ノードが相互接続されており、ブロックチェーンのコピーが保存されていることがわかっています。これらは、トランザクションと新しいブロックに関する情報を相互に送信します。ノードとは何かについてはすでに説明しましたが、新しいブロックはどのようにしてブロックチェーンに追加されるのか疑問に思われるかもしれません。
ユーザーに何をすべきかを伝える唯一の情報源はありません。すべてのノードは同じ権限を持っているため、ブロックチェーンに新しいブロックを追加できる人を正確に決定するメカニズムが必要です。不正行為には多額の費用がかかり、ユーザーが正直に行動したことに報酬を与えるシステムが必要です。合理的なユーザーは誰でも、自分にとって経済的に有益な方法で行動することを好みます。
ネットワークはパーミッションレス (許可の必要がない) であるため、ブロックの作成には誰でもアクセスできる必要があります。プロトコルは通常、ユーザーに「ゲームに自分のスキン」の一部を投入することを要求することでこれを保証します。つまり、ユーザーは自分のお金を危険にさらさなければなりません。これにより、ユーザーはブロックの作成に参加することができ、有効なブロックが生成された場合は、それに応じて報酬が分配されます。
ただし、不正行為が試みられた場合は、ネットワーク内の全員が知ることになります。不正行為を試みたユーザーの賭け金は失われます。これらのメカニズムをコンセンサス アルゴリズムと呼びます。これにより、ネットワーク参加者は、次に追加されるブロックが何であるべきかについてコンセンサスに達することができるからです。
マイニング (プルーフ・オブ・ワーク)
マイニングは、これまでで最もよく使用されているコンセンサス アルゴリズムです。マイニングでは、Proof of Work (PoW) アルゴリズムが使用されます。これには、ユーザーがプロトコルによって確立されたパズルを解くために計算能力を提供することが含まれます。
このパズルでは、ユーザーはブロックに含まれるハッシュとその他の情報を処理する必要があります。ただし、ハッシュが有効であるとみなされるには、ハッシュが特定の数値未満である必要があります。出力がどのようになるかを予測する方法がないため、マイナーは有効な解決策が見つかるまで、わずかに変更されたデータを使用し続ける必要があります。
明らかに、データのハッシュを繰り返すプロセスは、計算コストが高くつきます。 Proof of Work ブロックチェーンでは、ユーザーが提案する「ステーク」値は、マイニング用のコンピューターに投資された金額と、その電力を供給するために使用された電力です。彼らはブロック報酬を得るためにこれを行います。
ハッシュを元に戻すことは事実上不可能だが、それを検証するのは簡単だということを先ほど述べたことを覚えていますか?マイナーがネットワークの残りの部分に新しいブロックを送信すると、他のすべてのノードはそれをハッシュ関数の入力として使用します。ブロックチェーンのルールに従ってブロックが有効であることを確認するには、これを 1 回実行するだけで済みます。そうしないと、マイナーは報酬を受け取ることができず、無駄にリソースと電力を費やしたことになります。
最初の Proof of Work ブロックチェーンはビットコインでした。その作成以来、他の多くのブロックチェーンが PoW メカニズムを採用しています。
VantagensはProof of Workを実行する
実証済み – これまでのところ、Proof of Work は最も成熟したコンセンサス アルゴリズムであり、数十億ドルの価値を確保しています。
許可なし – 誰でもマイニング コンテストに参加したり、検証ノードを実行したりできます。
分散化 – マイナーはブロックを生成するために互いに競合します。これは、ハッシュパワーが単一のネットワーク参加者によって制御されることがないことを意味します。
プルーフ・オブ・ワークのデメリット
廃棄物 – マイニングは大量の電気エネルギーを消費します。
参入障壁の増加 – ネットワークに参加するマイナーが増えると、プロトコルによってマイニング パズルの難易度が上がります。競争力を維持するには、ユーザーはより優れた機器に投資する必要があります。最終的にはマイナーにとってコストが高すぎる可能性があります。
51% 攻撃 – マイニングは分散化を促進しますが、単一のマイナーがハッシュパワーの大部分を取得する可能性があります。これが発生した場合、理論的にはトランザクションを元に戻してブロックチェーンのセキュリティを侵害することが可能になります。
ステーキング（ステーキング証明）
Proof of Work システムでは、ユーザーが正直に行動するよう促すのは、マイニングに多額の投資を行うことです。有効なブロックをマイニングしない場合、マイナーは投資に対する収益を受け取りません。
Proof of Stake (PoS) を使用すると、外部コストはかかりません。マイナーの代わりに、ブロックを提案 (または「偽造」) するバリデーターが存在します。彼らは通常のコンピュータを使用して新しいブロックを生成できますが、この特権を得るには資金のかなりの部分を賭ける必要があります。ステーキング値は、各プロトコルのルールに従って、ブロックチェーンのネイティブ暗号通貨の事前定義された量です。
実装が異なればバリエーションも異なりますが、バリデーターがユニットをステークすると、プロトコルによってユニットがランダムに選択され、次のブロックをアナウンスすることができます。ユーザーがこれを正しく行うと、報酬を受け取ります。次のブロックに同意するバリデータが複数存在する場合があり、報酬は各バリデータのステーク値に応じて比例的に分配されます。
「純粋な」PoS ブロックチェーンは、ユーザーが投票してネットワーク全体のブロックを検証するノード (証人) を選択する必要がある DPoS (Delegated Proof of Stake) ほど一般的ではありません。
主要なスマート コントラクト ブロックチェーンであるイーサリアムは、ETH 2.0 への移行においてまもなく Proof of Stake に移行します。
VantagensはProof of Stakeを実行する
持続可能 – PoS の環境への影響は、PoW マイニングよりもはるかに低いです。ステーキングにより、リソースを大量に消費するハッシュ操作が不要になります。
トランザクションの高速化 – プロトコルで定義されたランダムなパズルを解くのに計算能力を費やす必要がないため、PoS 支持者の中にはトランザクション レートが向上すると主張する人もいます。
ステーキングと利息の報酬 – マイナーに利益をもたらすのではなく、ネットワークを保護するための報酬がトークン所有者に直接支払われます。場合によっては、PoS を使用すると、ユーザーは資金をステーキングするだけでエアドロップや利息の形で受動的収入を得ることができます。
ステーキング証明のデメリット
十分にテストされていない – PoS プロトコルはまだ大規模にテストされていません。その実装または暗号経済学にはまだ知られていない脆弱性がいくつかある可能性があります。
金権政治 – 大きなステーク (ステーク値) を持つバリデーターがより多くの報酬を受け取る傾向があるため、PoS が「金持ちがさらに金持ちになる」エコシステムを促進するのではないかという懸念があります。
「何も問題がない」問題 - PoW システムでは、ユーザーは 1 つのチェーンしか選択できません。ユーザーは、成功の可能性が最も高いと思われるチェーンでマイニングします。ハードフォーク中は、同じハッシュパワーで複数のチェーンをステーキングすることはできません。ただし、PoS バリデータは追加コストをほとんど負担せずに複数のチェーンにわたって機能するため、経済的な問題が発生する可能性があります。
その他のコンセンサスアルゴリズム
Proof of Work と Proof of Stake が最も一般的なコンセンサス アルゴリズムですが、他にも多数あります。両方のシステムの要素を組み合わせたハイブリッド モデルもあれば、異なる方法を使用するモデルもあります。
他の方法についてはここでは詳しく説明しません。ご興味がございましたら、次の記事をご覧ください。
遅延証明作業とは何ですか
リース合意アルゴリズム プルーフ・オブ・ステーク
権威の証明とは何ですか?
プルーフ・オブ・バーンとは何ですか?
ブロックチェーントランザクションを元に戻すことは可能ですか?
ブロックチェーンは非常に堅牢なデータベースです。その固有の特性により、登録後のブロックチェーンからのデータの削除または変更は非常に困難なプロセスになります。ビットコインやその他の大規模ネットワークに関しては、これはほぼ不可能です。したがって、ブロックチェーン上でトランザクションを行う場合、それは元に戻すことのできない永遠のトランザクションであると考えるのが最善です。
これを考慮すると、ブロックチェーンの実装にはいくつかありますが、それらの主な違いはネットワーク内での合意の取得に関連しています。これは、一部の実装では、比較的少数の参加者グループがネットワーク上でトランザクションを効果的に逆転するのに十分な電力を取得できることを意味します。これは、小規模ネットワーク (マイニング競争が少ないためにハッシュ レートが低い) で実行されているアルトコインにとって特に懸念事項です。
ブロックチェーンのスケーラビリティとは何ですか?
ブロックチェーンのスケーラビリティという用語は、通常、増加する需要に対応するブロックチェーン システムの能力を指す包括的な用語として使用されます。ブロックチェーンには望ましい特性 (分散化、検閲耐性、不変性など) がありますが、これらの特性には代償が伴います。
分散型システムとは異なり、集中型データベースはより高い速度と転送速度で動作できます。世界中に広がる何千ものノードが、コンテンツが変更されるたびにネットワークと同期する必要がないため、これは当然のことです。しかし、ブロックチェーンの場合はそうではありません。したがって、スケーラビリティはブロックチェーン開発者の間で常に熱心に議論されるトピックです。
ブロックチェーンのパフォーマンス上の欠点の一部を軽減するために、いくつかのソリューションがすでに提案または実装されています。しかし、これまでのところ、明らかに効果的なアプローチはありません。スケーラビリティの問題に対するより直接的な答えが見つかるまで、さまざまなソリューションの多くをテストする必要があります。
より広いレベルでは、スケーラビリティに関する基本的な疑問があります。ブロックチェーン自体のパフォーマンスを向上させる必要があるのか (オンチェーンのスケーラビリティ)、それともメインのブロックチェーンに過負荷をかけずにトランザクションを実行できるようにするべきなのか (オフチェーンのスケーラビリティ) です。
どちらにも明らかな利点があります。オンチェーン スケーリング ソリューションでは、トランザクションのサイズを削減したり、データをブロックに保存する方法を最適化したりできます。一方、オフチェーン ソリューションには、メインのブロックチェーンの外側で、後から追加されるバッチ トランザクションが含まれます。最も注目すべきオフチェーン ソリューションには、サイドチェーンと支払いチャネルと呼ばれるものがあります。
このテーマの詳細については、「ブロックチェーンのスケーラビリティ - サイドチェーンと支払いチャネル」の記事を参照してください。
なぜブロックチェーンを拡張する必要があるのでしょうか?
ブロックチェーン システムが集中型システムと競合したい場合は、少なくとも集中型システムと同じパフォーマンスが必要です。しかし現実的には、開発者やユーザーにブロックチェーン技術に基づくプラットフォームやアプリケーションへの移行を促すには、さらに優れたパフォーマンスを発揮する必要があるだろう。
言い換えれば、集中型システムと比較した場合、ブロックチェーンの使用は開発者とユーザーにとってより速く、より安く、より簡単である必要があります。前述したブロックチェーンの最も重要な特性を維持する必要があることを考えると、これは簡単な作業ではありません。
ブロックチェーンフォークとは何ですか?
他のソフトウェアと同様に、問題を修正したり、新しいルールを追加したり、古いルールを削除したりするには、ブロックチェーンを更新する必要があります。ブロックチェーン ソフトウェアはオープンソースであるため、理論的には誰でもネットワークを管理するソフトウェアに追加する新しいアップデートを提案できます。
ブロックチェーンは分散型ネットワークであることを忘れないでください。ソフトウェアが更新された後は、世界中の何千ものノードが通信して新しいバージョンを実装する必要があります。しかし、どのアップデートを実装するかについて参加者が合意できない場合はどうなるでしょうか?一般に、この決定を行う確立された組織や階層はありません。これがハードフォークとソフトフォークにつながります。
ソフトフォーク
更新に関して合意があれば、プロセスは比較的簡単です。ソフトウェアは下位互換性のある変更を加えて更新されます。つまり、アップグレードされたノードは、アップグレードされていないノードと引き続き対話できます。実際には、しばらくするとほぼすべてのノードが更新されることが予想されます。これをソフトフォークと呼びます。
ハードフォーク
ハードフォークはさらに複雑です。実装されると、新しいルールは古いルールと互換性がなくなります。したがって、新しいルールを実行しているノードが古いルールを実行しているノードと対話しようとしても、通信できません。その結果、ブロックチェーンは 2 つに分割されます。1 つは古いソフトウェアが実行されており、もう 1 つは新しいルールがすでに実装されています。
ハード フォーク後は、基本的に 2 つの異なるプロトコルを並行して実行する 2 つのネットワークが存在します。フォーク（分割）時に、ネイティブ ブロックチェーン ユニットの残高が古いネットワークから複製されることは注目に値します。したがって、フォーク時に古いチェーンのバランスが取れていれば、新しいチェーンのバランスも取れます。
このテーマの詳細については、「ハード フォークとソフト フォーク」を参照してください。
第 3 章 - ブロックチェーンは何に使用されますか?
コンテンツ
サプライチェーンのためのブロックチェーン
ブロックチェーンとゲーム業界
医療システム向けのブロックチェーン
ブロックチェーンと送金
ブロックチェーンとデジタルアイデンティティ
ブロックチェーンとモノのインターネット (IoT)
ガバナンスシステムのためのブロックチェーン
慈善団体のためのブロックチェーン
投機市場向けのブロックチェーン
クラウドファンディングcomブロックチェーン
ブロックチェーンと分散ファイル システム
ブロックチェーン技術はさまざまなユースケースに使用できます。それらのいくつかについて説明しましょう。
サプライチェーンのためのブロックチェーン
効率的なサプライ チェーンは、サプライヤーから消費者までの商品の管理に重点を置いた、多くの成功するビジネスの基盤です。しかし、特定の分野における複数の利害関係者を調整することは、伝統的に困難であることがわかっています。ただし、ブロックチェーン技術は、多くのセクターにわたって新たなレベルの透明性を実現できます。不変データベースを中心とする相互運用可能なサプライ チェーン エコシステムは、まさに多くの業界がより堅牢で信頼性を高めるために必要なものです。
このトピックについて詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの使用例: サプライ チェーン」の記事を参照してください。
ブロックチェーンとゲーム業界
ゲーム業界は世界最大のエンターテインメント業界の 1 つとなっており、ブロックチェーン テクノロジーから大きな恩恵を受けることができます。通常、ゲーマーはゲーム開発者に完全に依存する傾向があります。ほとんどのオンライン ゲームでは、プレイヤーはサーバーの条件を受け入れ、常に変更される開発者のルールに従う必要があります。この文脈において、ブロックチェーンはオンライン ゲームの管理、管理、メンテナンスの分散化に役立ちます。
ただし、潜在的な問題は、ゲーム アイテムが外部に存在できないため、実際の所有権や流通市場がなくなることです。ブロックチェーンベースのアプローチを採用することで、ゲームは長期的により持続可能になり、暗号収集品として発行されたゲーム内アイテムが現実世界の価値を持つ可能性があります。
この件について詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの使用例: ゲーム」の記事を参照してください。
医療システム向けのブロックチェーン
医療記録を確実に保存することは、あらゆる医療システムにとって不可欠です。集中サーバーに依存すると、機密情報が脆弱な状態に置かれます。ブロックチェーン技術の透明性と安全性により、ブロックチェーン技術は医療記録を保存するための理想的なプラットフォームとなっています。
ブロックチェーン上で自分の記録を暗号化して保護することで、患者はプライバシーを維持しながら、興味があれば医療機関と自分の医療情報を共有することもできます。現在の細分化された医療システムのすべてのメンバーが安全なグローバル データベースにアクセスできれば、システムのすべての機関とメンバー間の情報の流れがはるかに速くなります。
このテーマについて詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの使用例: 医療システム」の記事を参照してください。
ブロックチェーンと送金
従来の銀行を使用して国際送金するのは比較的複雑なプロセスです。主に仲介業者の官僚的なネットワークのせいで、手数料と決済時間により、従来の銀行を使用することは、より緊急の取引に対して高価で信頼性の低い選択肢となっています。
暗号通貨とブロックチェーンは、この仲介者のエコシステムを排除し、世界中での高速かつ安価な送金を可能にします。ブロックチェーンは間違いなく、その望ましい特性の一部についてパフォーマンスを犠牲にしていますが、いくつかのプロジェクトはこのテクノロジーを活用して、より安価でほぼ瞬時のトランザクションを可能にしています。
この件について詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの使用例: 送金」の記事を参照してください。
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ブロックチェーンとデジタルアイデンティティ
インターネット上の安全な ID 管理には、迅速なソリューションが早急に必要です。私たちの膨大な量の個人データが集中サーバーに保存され、私たちの知識や同意なしに機械学習アルゴリズムによって分析されます。
ブロックチェーン技術により、ユーザーは自分のデータの所有権を取得し、必要な場合にのみ情報を選択的に第三者に公開することができます。この種の暗号魔法は、ユーザーのプライバシーを犠牲にすることなく、オンライン エクスペリエンスを向上させることができます。
このテーマについて詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの使用例: デジタル ID」の記事を参照してください。
ブロックチェーンとモノのインターネット (IoT)
現在、非常に多くのデバイスがインターネットに接続されており、その数は日に日に増加する一方です。ブロックチェーン技術を使用することで、これらのデバイス間の通信と対話性が大幅に改善される可能性があると推測する人もいます。自動化されたマシン間 (M2M) 支払いは、安全で高スループットのデータベース ソリューションに基づいた新しい経済を生み出すことができます。
この件について詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの使用例: モノのインターネット (IoT)」の記事を参照してください。
ガバナンスシステムのためのブロックチェーン
分散ネットワークは、コンピュータ コードの形式で独自の規制形式を定義し、強制することができます。ブロックチェーン技術により、地方レベル、国家レベル、さらには国際レベルでのさまざまなガバナンスシステムから仲介者を排除できることは驚くべきことではありません。
さらに、今日のオープンソース開発環境が直面している最大の問題の 1 つである、資金を分配するための信頼できるメカニズムの欠如も解決できる可能性があります。ブロックチェーンのガバナンスにより、すべての参加者が意思決定に関与できるようになり、どのようなポリシーが実装されているかについての透明性のあるビューが提供されます。
このテーマについて詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの使用例: ガバナンス システム」の記事を参照してください。
慈善団体のためのブロックチェーン
慈善団体は、資金や寄付の受け入れ方法に制限があることがよくあります。さらに、寄付金の最終目的地を正確に追跡することは困難な場合があり、多くの人々がこれらの団体を支援することを思いとどまっていることは間違いありません。
「暗号慈善活動」は、ブロックチェーン技術を使用してこれらの制限を回避することに関係しています。テクノロジーの固有の特性を利用して、透明性の向上、世界的な参加、経費の削減を確保することで、新興分野は慈善活動の影響を最適化しようとしています。そのような組織の 1 つがブロックチェーン慈善財団です。
この件について詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの使用例: 慈善活動」の記事を参照してください。
投機市場向けのブロックチェーン
疑いもなく、ブロックチェーン技術の最も一般的な用途の 1 つは金融投機です。ブローカー間の摩擦のない送金、非保管取引ソリューション、成長するデリバティブエコシステムにより、ブロックチェーンはあらゆるタイプの投機にとって理想的な環境となっています。
ブロックチェーン技術はその特性により、この新たな資産クラスに参加するリスクを負うユーザーにとって優れた手段となります。この技術が成熟して規制されれば、世界の投機市場はすべてブロックチェーン技術で使用するためにトークン化される可能性があると信じている人さえいます。
このテーマについて詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの使用例: 予測市場」の記事を参照してください。
クラウドファンディングcomブロックチェーン
オンライン クラウドファンディング プラットフォームは、ほぼ 10 年にわたってピアツーピア経済の基盤を築いてきました。これらのサイトの成功は、クラウドファンディングによる製品開発に大きな関心があることを示しています。ただし、これらのプラットフォームは資金の保管者として機能するため、最終的に資金のかなりの部分を手数料として請求される可能性があります。さらに、それぞれに独自のルールがあり、異なる参加者間の合意が容易になります。
ブロックチェーン技術、より具体的にはスマートコントラクトは、契約条件がコンピューターコードによって定義される、より安全で自動化されたクラウドファンディングを可能にする可能性があります。
ブロックチェーン技術を使用する他のクラウドファンディング アプリケーションには、Initial Coin Offerings (ICO) と Initial Exchange Offerings (IEO) があります。このようなトークンセールでは、投資家はネットワークが将来的に成功し、投資収益が得られることを期待して資金を集めます。
ブロックチェーンと分散ファイル システム
インターネット上でファイル ストレージを分散することには、従来の集中型の代替手段と比較して多くの利点があります。クラウドに保存されているデータの多くは集中管理されたサーバーやサービス プロバイダーに依存しているため、攻撃に対して脆弱になる傾向があり、データ損失が発生する可能性があります。場合によっては、集中サーバーによる検閲により、ユーザーはアクセシビリティの問題に直面する可能性もあります。
ユーザーの観点から見ると、ブロックチェーン テクノロジーを使用するファイル ストレージ ソリューションはクラウド ストレージ ソリューションと同様に機能し、ファイルをアップロード、保存、アクセスできます。ただし、これらのサービスを提供するシステムはまったく異なります。
ファイルをブロックチェーン ストレージにアップロードすると、そのファイルは複数のノードに分散され、複製されます。場合によっては、各ノードにファイルの異なる部分が保存されることがあります。断片化されたデータはあまり役に立ちませんが、ノードに各部分を提供するように依頼して、それらを結合して完全なファイルを復元することができます。
ストレージ スペースは、ネットワークにストレージと帯域幅を提供する参加者から得られます。通常、これらの参加者は、これらのリソースを提供することで経済的インセンティブを受け取ります。ルールに従ってリソースを提供しない場合、罰せられる可能性があります。
このタイプのネットワークは、ビットコイン ネットワークに似ていると想像できます。ただし、この場合、ネットワークの主な目的は、金銭的価値の転送をサポートすることではなく、ファイルの分散化された無検閲のストレージを可能にすることです。
InterPlanetary File System (IPFS) などの他のオープンソース プロトコルは、すでにこの新しい、より分散された Web への道を切り開いています。 IPFS はピアツーピアのプロトコルおよびネットワークですが、正確にはブロックチェーンではありません。ただし、ブロックチェーン技術のいくつかの原則を適用して、セキュリティと効率を向上させます。
