コンテンツ
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つながっ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?
P2Pネットワークとは何ですか?
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プライベートブロックチェーン
取引はどのように行われるのですか？
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
プラス
短所
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) という用語も聞いたことがあるかもしれません。多くの場合、それらは同じ意味です。
ブロックチェーンには特定のユニークな特性があります。データの追加にはルールがあり、一度保存したデータを変更したり削除したりすることはほとんど不可能です。
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。各ブロックは前のブロックの上に構築され、前のブロックに関連する情報が含まれます。このようなシステムは、ユーザーが極端なブロックを見た後、その順序の正しさを簡単に確認できるようにすることを目的として作成されました。 「チェーン」に沿ってずっと進んでいくと、ジェネシスブロックと呼ばれる最初のブロックに到達します。
例として、2 つの列を持つスプレッドシートがあると仮定します。最初の行の最初のセルに、保存するデータを入力します。
最初のセルのデータは 2 文字の識別子に変換され、次の入力の一部として使用されます。この例では、2 行目の次のセル (defKP) を埋めるために 2 文字の識別子 KP を使用する必要があります。これは、最初の入力 (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ることを意味します。
各レコードが最後にリンクされているデータベース。
4 行目を見ると、最後の ID は TH です。エントリに戻ったり削除したりすることはできないと述べたことを覚えていますか?これは、一貫したデータの同じセットを共有するメンバーからなる大規模なシステムでは、テーブルに既に変更を加えたことを全員に通知することができますが、ほとんどの人はデータ構造全体を変更しようとする試みを単に無視する可能性があるためです。
最初のセルのデータを変更すると、異なる ID 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、行 2 も異なる ID になる、というようになります。 TH は基本的に、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？
上で 2 文字の識別子について説明したことは、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。これは、任意のサイズのデータを取得し、それを数学関数に渡して、常に同じ長さの結果 (ハッシュ) を取得するという事実に基づいています。
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。なぜなら、同じ結果をもたらす 2 つのデータが見つかる確率は天文学的に低いからです。上記の識別子と同様に、入力を少し変更すると、まったく異なる出力が生成されます。
ビットコインで広く使用されている関数である SHA256 を説明しましょう。ご覧のとおり、大文字を変更するだけでも出力を完全に暗号化できます。
受信データ | SHA256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 |
SHA256 との既知の競合がない（つまり、2 つの異なる入力が同じ結果を与える）という事実は、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、各ブロックがハッシュを含めて前のブロックを参照できることを意味し、古いブロックを編集しようとするとすぐにわかるようになります。
各ブロックには、前のブロックのイン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した。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すのを聞くとき、彼らはデータベース自体だけではなく、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話している可能性が高くなります。
自己完結型のデータ構造であるブロックチェーンは、ニッチなアプリケーションでのみ実際に役立ちます。興味深いのは、それらを相互に調整するためのツールとして使用するときです。ブロックチェーンは他のテクノロジーやゲーム理論と組み合わせることで、誰にも管理されない分散型台帳として機能します。
これは、システムのルールの外では誰もレコードを編集する権利がないことを意味します (ルールについては後で詳しく説明します)。この意味で、レジストリは同時に全員のものであると主張することができます。つまり、参加者はいつでもレジストリがどのようなものであるかについて同意することになります。
ビザンチンの将軍の問題
上で説明したようなシステムに立ちはだかる本当の問題は、いわゆるビザンチン将軍の問題です。 1980 年代に発明され、孤立した関係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説明します。このジレンマには、数人の陸軍将軍が都市を包囲し、それを攻撃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。
全員が攻撃するか撤退するかを決定しなければなりません。彼らが攻撃するか撤退するかは問題ではありません。重要なことは、すべての将軍が単一の決定に達するということです。彼らが攻撃する場合は、同時に移動した場合にのみ成功します。では、どうすればそれを確実に実現できるでしょうか?
もちろん、メッセンジャーを介して通信することもできます。しかし、メッセンジャーが傍受され、メッセージが「夜明けに攻撃します」から「今夜攻撃します」に変わったらどうなるでしょうか?もし将軍の一人が他の将軍を敗北させるために意図的に誤解させたらどうなるでしょうか?
すべての将軍が攻撃に成功しました (左)。一人が退却すると、他の者が攻撃し、敗北します（右）。
参加者が悪意を持った場合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。データベースを維持できないことは、増援なしで都市を攻撃するような生命を脅かす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視してユーザーに「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る必要があります。
1 人 (または複数) のユーザーの潜在的な障害を克服するには、ブロックチェーンのメカニズムがそのような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。これを実現できるシステムを「ビザンチン一般合意」と呼びます。すぐにわかるように、コンセンサス アルゴリズムは、包括的なルールを強制するために使用されます。
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、ブロックチェーンを自分で管理することもできます。しかし、最終的には、より優れた代替手段と比較して不格好なデータベースが作成されることになります。その真の可能性は、分散環境、つまりすべてのユーザーが平等な環境で使用できます。したがって、攻撃者がブロックチェーンを削除したり乗っ取ることはできません。それは誰もが見ることができる唯一の真実の情報源です。
P2Pネットワークとは何ですか?
P2P ネットワーク (ピアツーピア) はユーザー (前の例では一般) のレベルです。管理者がいないため、ユーザーが別のユーザーと情報を交換したい場合は、中央サーバーを呼び出す代わりに、その情報を同僚に直接送信します。
以下のグラフを考えてみましょう。左側は集中型の構造で、参加者 A はメッセージを参加者 F に届けるためにサーバー経由で送信する必要があります。一方、右側ではすべての参加者が仲介者なしで直接接続されています。
集中型ネットワーク (左) と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、そのサーバーにすべての記事の提供を要求することになります。ウェブサイトがダウンすると、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た場合は、Binance Academy にリクエストを送信しなくても、コンピューター上でコンテンツにアクセスできるようになります。
基本的に、これはすべてのユーザーがブロックチェーンを使用して行うことです。データベース全体がユーザー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、相互に情報を交換できます。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分散されるため、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、「P2P ネットワークの説明」を必ず確認してください。
ブロックチェーン上のノードとは何ですか?
ノードは、単にネットワークに接続されたマシンと呼ばれるものです。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交換します。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、その他の作業はすべて自動的に行われます。
上記ではノードとは何かについて説明していますが、この定義は、何らかの方法でネットワークと対話する他のユーザーにも適用できます。たとえば、暗号通貨では、携帯電話上の単純なウォレット アプリはライト ノードと呼ばれます。
パブリックブロックチェーンとプライベートブロックチェーン
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の姿に進化するための基礎を築きました。ビットコインが実際の金融資産としての地位を確立し始めて以来、イノベーターは他の分野における基礎となるテクノロジーの可能性について考え始めました。これにより、ブロックチェーンは金融以外の数え切れないほどの用途が検討されるようになりました。
ビットコインはパブリックブロックチェーンと呼ばれるものです。つまり、誰でも取引を閲覧でき、参加に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。他に参加要件がないため、これをインクルーシブ（許可不要）の環境と呼ぶことができます。
対照的に、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設定します。したがって、これらを排他的環境と呼びます。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、いくつかの重要な用途があり、主に企業環境で使用されます。
このトピックの詳細については、「パブリック、プライベート、コンソーシアム ブロックチェーンの違いは何ですか?」という記事を参照してください。
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取引はどのように行われるのですか？
アリスがボブに銀行振込で支払いたい場合は、銀行に伝えます。簡単にするために、双方が同じ銀行を使用すると仮定しましょう。銀行は、データベースを更新する前に、アリスが取引を完了するための資金を持っているかどうかを確認します (たとえば、アリスの場合は -50 ドル、ボブの場合は +50 ドル)。
こ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、これもデータベースです。主な違いは、残高のチェックと更新を行う当事者が 1 つも存在しないことです。すべてのノードがこれを行う必要があります。
アリスがボブに 5 BTC を送信したい場合、それに関するメッセージをネットワークに送信します。これはすぐにはブロックチェーンに追加されません。ノードによって認識されますが、トランザクションを確認するには他のアクションを実行する必要があります。 「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すか?」の記事を参照してください。
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します。彼らはこれを反映するために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 BTC をキャロルに送信することはできません（二重支払い）。これは、アリスが以前のトランザクションですでにこの 5 BTC を使ったことをネットワークが認識しているためです。
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。まず、資金を受け取るために、ボブは秘密鍵を生成する必要があります。これは非常に長いランダムな文字数であり、たとえ何百年も自由に使えるとしても、誰も推測することは事実上不可能です。しかし、彼が自分の秘密鍵を誰かに教えた場合、そのユーザーは彼の資金の所有権を証明できるようになります（したがって、ボブはその資金を使うことになります）。したがって、彼がそれを秘密にしておくことが重要です。
ただし、ボブは自分の秘密鍵から公開鍵を取得できます。秘密鍵を取得するために公開鍵を再設計することは事実上不可能であるため、公開鍵を誰にでも渡すことができます。ほとんどの場合、公開鍵に対して他の操作（ハッシュなど）を実行して公開アドレスを取得します。
彼はアリスに公開アドレスを与え、彼女がどこに送金できるかを知らせます。これは、「これらの資金をこのパブリック アドレスに転送する」というトランザクションを作成します。次に、アリスは他人の資金を使おうとしていないことをネットワークに証明するために、秘密鍵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受け取り、それを彼女の公開鍵と比較し、彼女にはそれらの資金をボブに送る権利があると自信を持って言える。
ビットコイン取引のやり方
ビットコイントランザクションを行う方法を説明するために、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とき、2 つ目は TrustWallet から Electrum ウォレットに資金を送金するときです。
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。 BTC をまだお持ちでない場合は、BTC の購入方法ガイドをご覧ください。
2. 「ウォレット」の上にマウスを移動し、「Spot Wallet」を選択します。
3. 左側のサイドバーの「削除」ボタンをクリックします。
4. 引き出したいコイン (この場合は BTC) を選択します。
5. ビットコインの出金先アドレスをコピーし、受信者の BTC アドレスを貼り付けます。
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。すべてが正しい場合は、電子メールでトランザクションを確認してください。
9. トランザクションがブロックチェーンを通過するまで待ちます。そのステータスは、[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追跡できます。
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 BTC 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クリックします。
3. 「送信」をクリックします。
4. Electrum ウォレットを開きます。
5. Electrum の「受信」タブに移動し、アドレスをコピーします。
あるいは、Trust Wallet に戻り、[–] アイコンをクリックして、Electrum アドレスにつながる QR コードをスキャンすることもできます。
6. Trust Wallet の「受信者アドレス」フィールドにビットコイン アドレスを貼り付けます。
7. 金額を入力します。
8. すべてが正しい場合は、トランザクションを確認します。
9. すべて準備完了です！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 Block Explorer にコピーすることで、そのステータスを追跡できます。
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ブロックチェーン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とともに 2009 年に誕生しました。しかし、その作成者は、サトシ・ナカモトというペンネームで、以前のテクノロジーや提案からインスピレーションを得ました。
ブロックチェーンは、ビットコインの数十年前に存在したハッシュ関数と暗号化を広範囲に利用しています。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、単に文書にタイムスタンプを付けて後で変更できないようにするために使用されていました。
詳細については、「ブロックチェーンの歴史」の記事を参照してください。
ブロックチェーン技術の長所と短所
適切に設計されたブロックチェーンは、金融から農業に至るまで、さまざまな業界の関係者が直面す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。しかし、いくつかの欠点もあります。
プラス
「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、仲介者なしで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はさらに進化し、ユーザーは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を軽減し、仲介者が取り分を取得しないため、結果的に料金が安くなります。
前述したように、パブリック ブロックチェーン ネットワークも包括的であり、規制機関がないため参入障壁がありません。潜在的なユーザーがインターネットに接続できれば、ネットワーク内の他のノードと対話できるようになります。
ブロックチェーンの最も重要な性質は検閲に対する高いレベルの耐性であると多くの人が主張しています。集中型サービスをクラッシュさせるには、攻撃者がサーバーを攻撃するだけで済みます。しかし、P2P ネットワークでは、各ノードは別個のサーバーとして機能します。
ビットコイ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点在しており、十分なリソースを持った攻撃者であってもネットワークを侵害することは不可能です。より広範なネットワークからは見えない隠れたノードが多数あることに注意してください。
しかし、表面的な利点もいくつかあります。ブロックチェーンに実装できる具体的な使用例は数多くあります。これについては、「ブロックチェーンはどのように使用されますか?」という記事で詳しく学ぶことができます。
短所
ブロックチェーンはすべての問題を解決する万能薬ではありません。前のセクションで説明した利点に合わせて最適化されていますが、他の領域では開発が不足しています。ブロックチェーンの大量導入に対する最も明白な障壁は、ブロックチェーンがあまりうまく拡張できないことです。
これは、どの分散ネットワークにも当てはまります。すべての参加者が同期する必要があるため、ノードがそれに追いつくことができず、新しい情報を十分に速く追加できません。したがって、開発者は通常、システムの分散化を維持するために、ブロックチェーンの更新速度を意図的に制限します。
ネットワーク ユーザーの場合、トランザクションを完了しようとする人が多すぎると、この問題が長時間の待ち時間として現れることがあります。ブロックには限られた量のデータを含めることができ、チェーンに即座に追加されるわけではありません。ブロックに収まらないほど多くのトランザクションがある場合、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する場合は、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。
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設定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断されてしまいます。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。
ブロックの大きさに関するルールを変更したいとします (1 MB から 2 MB に)。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、「1MB 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。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れを含めません。
変化を押し進める唯一の方法は、エコシステムの大部分にそれを受け入れてもらうことです。基盤となるブロックチェーンの変更を調整できるようになるまでには、フォーラムでの熱心な議論に数か月、場合によっては数年かかる場合があります。詳細については、「ハードフォークとソフトフォーク」の記事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)
プルーフ・オブ・ワークの長所
プルーフ・オブ・ワークの短所
ステーキング (ステーキングの証明)
プルーフ・オブ・ステークの長所
プルーフ・オブ・ステークの短所
その他のコンセンサスアルゴリズム
ビットコイン取引をキャンセルすることはできますか?
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?
これまでたくさんのことを話してきました。ノードは相互接続されており、ブロックチェーンのコピーを保持していることがわかっています。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受け渡します。ノードとは何かについてはすでに説明しましたが、新しいブロックが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指示する単一の情報源はありません。すべてのノードは同等の権限を持っているため、誰がブロックチェーンにブロックを追加できるかを公平に決定するメカニズムが必要です。ユーザーを騙すのは高くつきますが、正直であれば報酬が得られるシステムが必要です。合理的なユーザーであれば、自分自身にとって経済的に有益な行動をとろうとするでしょう。
ネットワークは包括的であるため、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。プロトコルは多くの場合、ユーザーにゲームへの貢献を要求することによってこれを保証します。つまり、ある程度のリスクを伴います。これにより、ブロックの作成に参加できるようになり、有効なブロックを作成すると報酬が得られます。
ただし、システムを不正行為しようとすると、ネットワークの残りの部分がそれを知ることになります。マイナーがネットワークに貢献したステークはすべて失われます。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が次にどのブロックを追加する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、最も人気のあるコンセンサス アルゴリズムです。マイニングでは Proof of Work (PoW) アルゴリズムを使用します。これには、ユーザーがプロトコルで概説されている問題を解決するためにコンピューティング能力を犠牲に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トランザクションやその他の情報をハッシュ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、一定の量未満である必要があります。あれやこれやの出力がどのようになるかを予測することは不可能であるため、マイナーは正しい解決策が見つかるまで、わずかに変更されたデータをハッシュする必要があります。
明らかに、データの複数のハッシュには大規模なコンピューティング リソースが必要です。 Proof of Work ブロックチェーンでは、ユーザーが差し出す賭け金は、マイニング デバイスの購入に投資された資金と、その電源として使用される電力です。彼らはブロック報酬を得るためにこれを行います。
ハッシュから元の値を取得するのはほぼ不可能であると述べたことを思い出してください。しかし、その正しさを検証するのは簡単ですか?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への入力として使用します。必要なのは、ブロックが有効であり、すべてのブロックチェーン ルールに従ってマイニングされていることを確認するために、そのハッシュを関数に渡すことだけです。そうでない場合、マイナーは報酬を得られず、電力を無駄に消費することになります。
最初の Proof of Work ブロックチェーンはビットコインでした。創設以来、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。
プルーフ・オブ・ワークの長所
信頼性。現在のところ、Proof of Work は、数千億ドルを確保する最も成熟したコンセンサス アルゴリズムです。
包括性。誰でもマイニングに参加したり、検証ノードを実行したりすることができます。
分散化。マイナーはブロックを生成するために互いに競争します。これは、ハッシュパワーが一方の当事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・ワークの短所
サービスコストが高い。マイニングには膨大な電力が消費されます。
参入障壁が高い。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作業がより困難になります。競争力を維持するには、ユーザーはより優れたハードウェアに投資する必要があります。これにより、多くのマイナーが停止する可能性があります。
攻撃力51%。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受け取る可能性があります。そうした場合、理論的にはトランザクションがキャンセルされ、ブロックチェーンのセキュリティが損なわれる可能性があります。
ステーキング (ステーキングの証明)
Proof of Work システムでは、正直に行動する動機となるのは、コンピューターと電気のマイニングに支払ったお金です。ブロックを正しくマイニングしないと、投資から利益は得られません。
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、ブロックを提供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作成できますが、この特権を得るには資金の大部分を賭ける必要があります。ステーキングは、各プロトコルのルールに従って、所定の量のネイティブ ブロックチェーン暗号通貨を使用して行われます。
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のステークを開始すると、次のブロックをアナウンスするためにランダムに選択されたプロトコルになる可能性があります。正しく実行すると、報酬が得られます。あるいは、次のブロックに同意する複数のバリデーターが存在し、報酬は各バリデーターのステーキング資金に比例して分配される場合もあります。
「純粋な」PoS ブロックチェーンは、ネットワーク全体のブロックを検証するためにユーザーがノード (証人) に投票する必要がある DPoS (Delegated Proof of Stake) ブロックチェーン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プルーフ オブ ステークに切り替わります。
プルーフ・オブ・ステークの長所
グリーン – PoW マイニングと比較して、PoS の二酸化炭素排出量は非常に小さいです。ステーキングにより、リソースを大量に消費するデータのハッシュ操作が不要になります。
迅速な取引。プロトコルによって課せられる任意のタスクに追加のコンピューティング能力を費やす必要がないため、PoS 支持者の中には、これによりトランザクションのスループットが向上すると主張する人もいます。
ステーキングの報酬と利息。ネットワーク セキュリティの報酬は、マイナーではなく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。
プルーフ・オブ・ステークの短所
完全にテストされていません。 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には、検出さ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。資産のシェアが大きいバリデーターはより多くの報酬を受け取る傾向があるため、PoS システムは「金持ちがさらに金持ちになる」という形のエコシステムであるとの懸念があります。
何も危険にさらされていません。 PoW の場合、ユーザーは最も成功すると思われる 1 つのチェーンにのみ「賭け」ることができます。ハードフォーク中は、同じハッシュパワーを持つ複数のコインに入札することはできません。ただし、PoS のバリデーターは、ほとんどオーバーヘッドなく複数のチェーンを操作できるため、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 は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。それらの中には、両方のシステムの要素を組み合わせたハイブリッドなものもあれば、まったく異なる方法を使用するものもあります。
詳しくは説明しませんが、興味のある方は以下の記事をご覧ください。
遅延証明作業の説明
リースプルーフオブステークコンセンサスの説明
権限の証明についての説明
火傷の証明についての説明
ビットコイン取引をキャンセルすることはできますか?
ブロックチェーンは本質的に非常に安全なデータベースです。それらの固有の特性により、ブロックチェーン データは一度記録されると削除または変更することが非常に困難になります。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実行すると、元に戻すことはできません。
そうは言っても、さまざまなブロックチェーン実装があり、それらの根本的な違いは、ネットワーク上でどのように合意に達するかです。これは、実装によっては、比較的少数の参加者グループがネットワーク内でトランザクションを効果的に逆転させるのに十分な権限を獲得できることを意味します。これは、小規模ネットワーク (マイニング競争が弱いためハッシュレートが低い) で動作するアルトコインに特に当てはまります。
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は、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一般用語として一般的に使用されます。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、代償も伴います。
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速かつ帯域幅で動作できます。コンテンツが変更されるたびに、世界中に点在する何千ものノードが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、これはブロックチェーンには当てはまりません。その結果、スケーリングは長年にわたりブロックチェーン開発者の間で激しい議論の対象となってきました。
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、さまざまなソリューションが提案または実装されています。ただし、現時点では明確な最善の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簡単な答えが見つかるまで、多くの異なる解決策を試す必要があるでしょう。
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問題があります。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 スケーリング)、それとも基盤となるブロックチェーンを肥大化させずにトランザクションを実行できるようにするのか (オフチェーン スケーリング)。
どちらにも明らかな利点があります。オンチェーン スケーリングの解決策としては、トランザクションのサイズを削減したり、ブロック内のデータのストレージを最適化したりすることもできます。一方、オフチェーン ソリューションには、メイン ブロックチェーンからトランザクションをバッチ処理し、後で追加することが含まれます。よりよく知られているオフチェーン ソリューションの中には、サイドチェーンや支払いチャネルと呼ばれるものもあります。
このトピックについてさらに詳しく知りたい場合は、「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」の記事をお読みください。
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 システムが集中型のシステムと競合するには、少なくとも後者と同等の効率性が必要です。しかし、実際には、開発者やユーザーがブロックチェーンベースのプラットフォームやアプリケーションに移行するよう奨励するために、おそらくさらに努力する必要があるでしょう。
これは、集中型システムと比較して、ブロックチェーンの使用は、開発者とユーザーの両方にとって、より速く、より安く、より簡単であることを意味します。先ほど説明したブロックチェーンの主な特徴を維持しながら、これを達成するのは簡単ではありません。
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、ブロックチェーンも問題を修正したり、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ためにアップデートが必要です。ほとんどのブロックチェーン ソフトウェアはオープン ソースであるため、理論上は誰でも、ネットワークを実行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に留意してください。ソフトウェアの更新後は、世界中に点在する何千ものノードがデータを交換し、新しいバージョンを実装できる必要があります。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?通常、確立された意思決定手順を備えた組織は存在しません。これにより、ソフトフォークとハードフォークが発生します。
ソフトフォーク
アップデートがどのようなものであるべきかについて一般的な合意があれば、それは非常に簡単です。このようなシナリオでは、ソフトウェアは下位互換性のある変更で更新されます。つまり、更新されたノードは、更新されていないノードと引き続き通信できます。ただし、実際には、ほぼすべてのノードが最終的に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
ハードフォークだとさらに難しくなります。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通信しようとしても、通信は不可能になります。その結果、ブロックチェーンは 2 つの部分に分割され、1 つは古いソフトウェアを実行し、もう 1 つは新しいルールを実行します。
ハード フォークの後は、基本的に 2 つの異なるネットワークが 2 つの異なるプロトコルを並行して実行することになります。フォーク時に、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ます。こうすることで、フォーク時に古いネットワークに残高があった場合、新しいネットワークにも残高が残ります。
詳細については、「ハードフォークとソフトフォーク」の記事を参照してください。
第 3 章 ブロックチェーンはどのように使用されますか?
コンテンツ
サプライチェーン向けのブロックチェーン
ブロックチェーンとゲーム業界
ヘルスケアのためのブロックチェーン
ブロックチェーン転送
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)
管理のためのブロックチェーン
慈善活動のためのブロックチェーン
投機のためのブロックチェーン
ブロックチェーン上のクラウドファンディング
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幅広い用途に使用できます。そのうちのいくつかを見てみましょう。
サプライチェーン向けのブロックチェーン
効果的なサプライ チェーンは多くの成功するビジネスの中心であり、供給者から消費者までの商品の移動に関係します。この分野における複数の利害関係者を調整することは、伝統的に困難な作業でした。ただし、ブロックチェーン テクノロジーは、多くの業界で新たなレベルの透明性を提供できます。不変データベースを中心に展開する機能的なサプライ チェーン エコシステムは、まさに多くの業界が信頼性を高めるために必要なものです。
さらに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」の記事をお読みください。
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 テクノロジーはゲーム業界に大きな恩恵をもたらします。原則として、ゲーマーはゲーム開発者の影響下にあります。ほとんどのオンライン ゲームでは、ゲーマーは開発者のサーバー スペースに依存し、刻々と変化するルール セットに従うことを余儀なくされます。この文脈において、ブロックチェーンはオンライン ゲームの権力、管理、メンテナンスを分散化するのに役立ちます。
ただし、最大の問題は、ゲーム内アイテムがゲームの外に存在できないため、実際に所有する機会や二次市場の存在が排除されることかもしれません。ブロックチェーンベースのアプローチを使用することで、ゲームは長期的にはより持続可能になり、暗号収集品としてリリースされたゲーム内アイテムは本当の価値を得ることができます。
さらに詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの用途: ゲーム」の記事をお読みください。
ヘルスケアのためのブロックチェーン
医療記録の安全な保管はあらゆる医療システムにとって不可欠であり、集中サーバーへの依存により機密情報が脆弱になります。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、医療情報をあらゆる医療機関と共有できます。現在の断片化された医療システムの参加者全員が安全なグローバル データベースに接続できれば、参加者間の情報の流れはより速くなります。
さらに詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの用途: ヘルスケア」の記事をお読みください。
ブロックチェーン転送
従来の銀行サービスでは、海外への送金は困難です。主な理由は、仲介業者のネットワークが複雑に絡み合っているため、手数料と決済時間がかかるため、従来の銀行を利用すると費用が高くつき、緊急の取引には信頼性が低くなります。
暗号通貨とブロックチェーンは、この仲介業者のエコシステムを排除し、世界中で安価で高速な送金を可能にします。ブロックチェーンは確かにその望ましい特性の一部でパフォーマンスを犠牲にしていますが、多くのプロジェクトがこのテクノロジーを使用して安価でほぼ即時のトランザクションを提供しています。
さらに詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの使用オプション: 転送」の記事をお読みください。
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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、迅速な解決策が緊急に必要とされています。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に対して責任を負い、必要な場合にのみ情報を選択的に第三者に開示することができます。このタイプの暗号化マジックを使用すると、プライバシーを損なうことなく、よりスムーズなインターネット エクスペリエンスを確保できます。
さらに詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの使用: デジタル ID」の記事をお読みください。
ブロックチェーンとモノのインターネット (IoT)
信じられないほどの数の物理デバイスがインターネットに接続されており、この数は今後も増加する一方です。ブロックチェーン技術の助けを借りて、これらのデバイス間の通信とコラボレーション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ツーマシン (M2M) マイクロペイメントは、安全で高スループットのデータベース ソリューションに依存する新しい経済を生み出すことができます。
さらに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」の記事をお読みください。
管理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、適用できます。したがって、ブロックチェーンによって、地方レベル、国家レベル、さらには国際レベルのさまざまなガバナンスプロセスにおいて仲介業者を排除できる可能性があることは驚くべきことではありません。
さらに、オープンソース開発環境が現在直面している最大の問題の 1 つである、信頼できる資金分配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参加できるようになり、どのようなポリシーが実装されているかの透明性のある概要が提供されます。
さらに詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの使用: ガバナンス」の記事をお読みください。
慈善活動のためのブロックチェーン
慈善団体は、資金の受け入れ方法に制限があるために妨げられることがよくあります。また、寄付された資金の最終目的地を正確に追跡することが難しいことも残念であり、そのことが間違いなく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らせています。
「Cryptophilanthropy」は、これらの制限を回避するためにブロックチェーン技術の使用に取り組んでいます。新しい業界は、透明性の向上、世界的な関与、コスト削減を可能にするテクノロジー固有の特性に基づいて、慈善団体の影響を最大化することを目指しています。そのような組織の 1 つが慈善ブロックチェーン財団です。
さらに詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの用途: 慈善活動」の記事をお読みください。
投機のためのブロックチェーン
間違いなく、ブロックチェーン技術の最も人気のあるアプリケーションの 1 つは投機です。取引所間の手間のかからない送金、非保管取引ソリューション、デリバティブ商品のエコシステムの成長により、あらゆる種類の投機家にとって理想的な競争の場となっています。
ブロックチェーンはその固有の特性により、この資産クラスを使用してリスクを負うことをいとわない人にとって優れたツールです。支持者の中には、テクノロジーと適切な規制が成熟すれば、世界のすべての投機市場がブロックチェーン上でトークン化される可能性があるとさえ信じている人もいます。
さらに詳しく知りたい場合は、「ブロックチェーンの用途: 予測市場」の記事をお読みください。
ブロックチェーン上のクラウドファンディング
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、10 年近くにわたって P2P 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の製品開発に真の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し、資金の大部分を手数料として受け取ることができます。さらに、さまざまな参加者間の合意を促進するために、それぞれに独自のルールが設定されます。
ブロックチェーン技術、あるいはスマートコントラクトは、取引条件がコンピュータコードで定義される、より安全な自動クラウドファンディングを提供できます。
ブロックチェーン クラウドファンディングのもう 1 つのアプリケーションは、Initial Coin Offerings および Initial Exchange Offerings (IEO) です。これらのトークン販売では、投資家はネットワークが将来的に成功し、投資に対する見返り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
インターネット上の分散ファイル ストレージには、従来の集中型ストレージに比べ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ほとんどは集中サーバーとサービス プロバイダーに依存しており、攻撃やデータ損失に対して脆弱になる傾向があります。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遭遇する可能性があります。
ユーザーの観点から見ると、ブロックチェーン ファイル ストレージ ソリューションは他のクラウド ストレージ ソリューションと同じように機能し、ファイルをアップロード、保存、アクセスできます。ただし、バックグラウンドで起こっていること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間で分散および複製されます。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。次に、ノードはこれらのデータ部分に対して何も行うことができなくなりますが、後でそれらを結合して完全なファイルを取得するために、これらの各部分を提供するようにノードに要求できます。
ストレージは、ストレージとネットワーク帯域幅を寄付したメンバーから提供されます。通常、これらの参加者は経済的な動機でこれらのリソースを提供しており、ルールに従わない場合やファイルの維持管理を行わない場合にはペナルティが科せられます。
このタイプのネットワークはビットコインと考えることができます。ただし、この場合、ネットワークの主な目的は送金をサポートすることではなく、検閲から保護された分散型ファイル ストレージを提供することです。
InterPlanetary File System (IPFS) などの他のオープン ソース プロトコルは、この新しい永続的かつ分散型 Web テクノロジーへの道をすでに切り開いています。 IPFS はプロトコルであり P2P 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、ブロックチェーンテクノロジーの原則の一部を適用して、セキュリティと効率を向上させます。
