ブロックチェーンのコンセンサス・メカニズムを理解する

テック・イン・アジアによる解説。ブロックチェーンシステムで使用される3つの主要なコンセンサス・メカニズムであるプルーフ・オブ・ワーク (PoW)、プルーフ・オブ・ステーク (PoS)、プルーフ・オブ・オーソリティについて、そしてそれらが分散型ネットワークにおいてトランザクションの状態に関する合意形成をどのように可能にするかを説明します。

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コンセンサス・メカニズムとは何か？ (0:00)

ブロックチェーン — 2018年の流行語です。しかし、権威ある人物が存在しない分散型のピア・ツー・ピアシステムがどのように意思決定を行うかご存知ですか？その答えはコンセンサス・メカニズムにあります。さまざまなコンセンサス・メカニズムが存在しますが、それらはすべて同じ目的を果たします。それは、記録が真実であり、不正がないことを保証することです。違いは、コンセンサスに達する方法にあります。ここでは、3種類のコンセンサス・メカニズムについて探ります。

プルーフ・オブ・ワーク (PoW) (0:23)

プルーフ・オブ・ワーク (PoW) システムでは、トランザクションデータはブロックに保存され、それに付随する複雑な数学的問題を解くことによって検証されます。これは通常、強力なコンピュータによって行われ、「マイニング」として知られています。問題を最初に解いたマイナーには、暗号資産の形で報酬が発行されます。

複雑な鍵が取り付けられた宝箱を開けようとしているトレジャーハンターのグループを想像してみてください。正しい組み合わせを見つけ出すのは面倒ですが、最初にそれを行った人は報酬を得ます。簡単に言えば、プルーフ・オブ・ワーク (PoW) は宝箱の正しい組み合わせを見つけ出す競争です。ビットコインやイーサリアムのような暗号資産は、プルーフ・オブ・ワーク (PoW) メカニズムを使用しています。

プルーフ・オブ・ステーク (PoS) (1:04)

次に、プルーフ・オブ・ステーク (PoS) があります。ここでは、新しいブロックの作成者（バリデータとも呼ばれます）は、ネットワークにコミットしたステークの量に基づいてランダムに選ばれます。配置されたステークが高いほど、バリデータとして選ばれる確率が高くなります。

これを宝箱のシナリオに当てはめてみましょう。宝箱を巡って競い合うトレジャーハンターのグループを想像してください。宝箱は宝くじシステムに基づいて報酬として与えられます。参加するには、各ハンターは宝くじを購入する必要があります。各ハンターが多く購入するほど、勝つ確率が高くなります。CardanoのOuroborosやEOSのようなブロックチェーンプロトコルは、プルーフ・オブ・ステーク (PoS) コンセンサスを採用しています。

プルーフ・オブ・オーソリティ (1:42)

最後に、プルーフ・オブ・オーソリティです。これはプルーフ・オブ・ステーク (PoS) の修正版です。ここでは、評判に基づいて選ばれた承認済みの当事者のみがバリデータになることができます。

再び宝箱のシナリオに戻りましょう。トレジャーハンターのグループが組合を結成し、宝物を出し合います。彼らの信頼性のレベルに基づいて、選ばれた少数の人々がグループによって任命され、宝箱の中身の妥当性を保証します。IBMのHyperledger FabricやイーサリアムのKovanテストネットは、プルーフ・オブ・オーソリティを使用するブロックチェーンシステムの例です。

ハイブリッド・コンセンサス・モデル (2:14)

従来のブロックチェーン企業は単一のコンセンサス・メカニズムで成り立っていますが、革新的な企業の中には複数のコンセンサスプロトコルを採用しているところもあります。例えば、Opet Foundationは、プルーフ・オブ・オーソリティとプルーフ・オブ・ワーク (PoW) の両方のプロトコルを適用することで、学習支援チャットボットアプリで収集されたデータを保存するための独自のブロックチェーンを構築しています。

学生の学業、課外活動、性格プロファイリングの記録などのデータはブロックチェーンに保存され、Hyperledger Fabricを搭載したプルーフ・オブ・オーソリティのフレームワークを通じて検証される可能性があります。この場合のバリデータは、評判の良い教育機関や、国家の登録機関、各国の教育省などです。これにより、すべての学生データが信頼できるものであることが保証されます。

しかし、誰が無料で働くでしょうか？ここでプルーフ・オブ・ワーク (PoW) コンセンサスが登場し、作業を行ったバリデータに報酬を与えます。

プライバシーと学生データ (3:02)

Hyperledger Fabricを使用すると、各学生の記録は学生が所有するプライベートなハッシュ鍵で保護されます。データは、学生がその固有の鍵を提供した場合にのみアクセスできます。これは、学生のプライバシーが保護され、学生自身によって管理されることを意味します。

例えば、学生がOpetのプラットフォームを通じて大学に出願する際、彼らは自分の記録の固有の鍵を大学に提供します。これにより、大学は彼らの最新の学業成績にアクセスできるようになります。また、学生は自分の記録がロック解除されたか、少なくとも出願のために考慮されたかを確認することができます。これは、従来の方法と比較して効率と透明性を高めます。

おわりに (3:37)

プルーフ・オブ・ワーク (PoW) とプルーフ・オブ・オーソリティのモデルを組み合わせることで、Opet Foundationのブロックチェーンソリューションは、学生のデータに関するプライバシーを確保しつつ、教育機関と学生の両方がプラットフォームに貢献した際にインセンティブを与えます。ブロックチェーンの人気が高まるにつれて、さらにユニークなハイブリッドシステムが作成されるのを目にするのは時間の問題です。