ブロックチェーンインフラと保険業界におけるその応用

ブロックチェーン技術はビットコインコミュニティから生まれました。金融機関から評価されるだけでなく、世界の主要経済国や重要な国際組織からも徐々に関心を集めています。ビットコインアプリケーションに代表されるブロックチェーン 1.0 時代を経て、現在はスマートコントラクトに代表されるブロックチェーン 2.0 時代に突入しています。この記事では、ブロックチェーンの共通アーキテクチャを分析し、その技術的特性に基づいて保険業界でのいくつかの可能な応用シナリオを提案します。

1. ブロックチェーン2.0の分類と特徴

ブロックチェーン 2.0 の代表的なものは Ethereum と Hyperledger です。これらはそれぞれ、一般向けのパブリック チェーンと企業向けのコンソーシアム チェーンという、ブロックチェーンの 2 つの重要な開発方向を表しています。

1. パブリックチェーン、コンソーシアムチェーン、プライベートチェーン

パブリックチェーンとは、誰にでも開かれ、誰でも参加できるブロックチェーンを指します。コンソーシアム チェーンは、複数の組織のコンソーシアムによって制御され、参加および退出に承認を必要とするブロックチェーンです。プライベートチェーンは、単一の個人または組織によって完全に制御されるブロックチェーンです。パブリック チェーンは、ほとんどのエンタープライズ アプリケーション シナリオには適していません。将来的にはエンタープライズ アプリケーションの焦点はアライアンス チェーンになりますが、現段階ではパブリック チェーンに焦点が当てられています。パブリックチェーンはブロックチェーン技術のテストの場であり、さまざまな複雑な状況や問題に遭遇することになります。これらは新しいテクノロジーと新しいビジネスのテストであり、エンタープライズ アプリケーションにとって優れたリファレンスとなります。

ブロックチェーンの3つの特性、すなわち分散化、セキュリティ、効率性は、マンデルの不可能三角形に準拠しており、つまり、3つの条件をすべて同時に満たすことは不可能です。パブリックチェーンは完全な分散化とセキュリティを実現するため、そのパフォーマンスは非常に低くなります。エンタープライズ アプリケーションのパフォーマンスとセキュリティを向上させるには、コンソーシアム チェーンは分散化を妥協し、集中型の認証方法を通じてノードを管理して、半集中化を実現する必要があります。

2. ブロックチェーン2.0の利点

ブロックチェーン 1.0 は「グローバル台帳」と呼ばれます。それに応じて、ブロックチェーン 2.0 は「グローバル コンピュータ」として見ることができます。ブロックチェーン システムのチューリング完全性を実現し、ブロックチェーン上にアプリケーションをアップロードして実行することができ、プログラムの効率的な実行が保証されます。これに基づいて、スマートコントラクトの機能が実現されます。ブロックチェーン 1.0 と比較して、ブロックチェーン 2.0 には次の利点があります。

1. スマートコントラクトをサポートする

ブロックチェーン 2.0 は、さまざまなスマート コントラクトをリリースし、データを他の外部 IT システムとやり取りして処理できるアプリケーション プラットフォームとして位置付けられており、さまざまな業界アプリケーションを実現します。

2. ほとんどのアプリケーションシナリオに適応するトランザクション速度

PBFT、POS、DPOSなどの新しいコンセンサスアルゴリズムを採用することで、Blockchain 2.0のトランザクション速度が大幅に向上しました。ピーク速度は3000TPS（1秒あたりに処理されるトランザクション数）を超えており、これはビットコインの5TPSよりもはるかに高く、ほとんどの金融アプリケーションのシナリオを満たすことができます。

3. 情報暗号化をサポート

Blockchain 2.0は完全なプログラム操作をサポートしているため、スマートコントラクトを通じて送受信情報の暗号化と復号化をカスタマイズでき、企業とユーザーのプライバシーを保護します。同時に、ゼロ知識証明などの高度な暗号化技術の応用により、プライバシーの強化がさらに促進されました。

4. リソース消費なし

ビットコインは、ネットワークのコンセンサスを維持するために、122,029 TH/sを超える計算能力を使用します。これは、天河2Aユニット5,000台の計算速度に相当し、1日あたり2,000MWhを超える電力を消費します。これは、数十万人民元に相当します（推定データ）。 Blockchain 2.0 では、PBFT、DPOS、POS などの新しいコンセンサス アルゴリズムが採用されています。合意に達するためにコンピューティング能力を消費する必要がなくなり、リソースの消費ゼロが実現し、企業の情報センターに環境に優しく安全な方法で導入できるようになります。

2. 技術アーキテクチャ

ブロックチェーン 2.0 は、図 1 に示すように、下から上にデータ層、ネットワーク層、コンセンサス層、インセンティブ層、スマート コントラクト層を含む 5 層アーキテクチャを採用しています。

図1 5層アーキテクチャ

1. データ層

データ層の最下層のテクノロジーは、すべての基盤となります。主に 2 つの機能を実装します。1 つは関連データの保存であり、もう 1 つはアカウントとトランザクションの実装とセキュリティです。データ ストレージは主に Merkle ツリーに基づいており、ブロックとチェーン構造を通じて実装され、ほとんどの場合、Ethereum の leveldb などの永続性のための KV データベースを使用して実装されます。アカウントとトランザクションの実装は、デジタル署名、ハッシュ関数、非対称暗号化技術などのさまざまな暗号化アルゴリズムとテクノロジーに基づいており、トランザクションが分散化された方法で安全に実行されることを保証します。

2. ネットワーク層

ネットワーク層は主にネットワーク ノードの接続と通信を実現し、ポイントツーポイント テクノロジとも呼ばれます。これは中央サーバーのないインターネット システムであり、情報交換にはユーザー グループに依存しています。中央サーバーを備えた集中型ネットワーク システムとは異なり、ピアツーピア ネットワークの各ユーザー エンドはノードとサーバーの両方であり、分散化と堅牢性という特性を備えています。

3. コンセンサス層

コンセンサス層は主に、ネットワーク全体のすべてのノード間でトランザクションとデータに関するコンセンサスを達成し、ビザンチン攻撃、シビル攻撃、51% 攻撃などのコンセンサス攻撃を防ぐために使用されます。そのアルゴリズムはコンセンサスメカニズムと呼ばれます。さまざまなアプリケーションシナリオにより、ブロックチェーン 2.0 ではさまざまな独特なコンセンサス メカニズムが開発されています。

PoS: ステーク証明

原則: ノードがブロック報酬を獲得する確率は、ノードが保持するトークンの数と時間に比例します。ブロック報酬を取得した後、ノードのトークン保持時間はリセットされ、再計算されます。しかし、トークンの初期配布には人的要素が多すぎるため、後の段階で貧富の差が大きく生じやすくなります。

DPoS: ステーク証明の委任、承認証明の共有

原則: すべてのノードが投票して 100 個 (または他の数) の委任ノードを選択します。ブロックは、米国の議会制度に似た特定のアルゴリズムに従って、これらの 100 個のデリゲート ノードによって完全に生成されます。

キャスパー：コンセンサスに賭ける

原則: Ethereum の次世代コンセンサス メカニズムでは、コンセンサスに参加する各ノードが一定のデポジットを支払う必要があります。ノードが報酬を獲得する確率は預金額に比例します。ノードが悪意を持って行動した場合、デポジットは差し引かれます。

PBFT: 実用的なビザンチンフォールトトレランス、ビザンチンフォールトトレランスアルゴリズム

原理: 主に経済ゲームの原理に基づく一般的なパブリック チェーンのコンセンサス メカニズムとは異なり、PBFT は非同期ネットワーク環境におけるステート マシン レプリカ複製プロトコルに基づいています。本質的には、数学的なアルゴリズムを通じて合意に達します。したがって、パブリック チェーンのように、ブロックの確認は複数のブロックの後で安全である必要はありません。ブロックが生成されるとすぐに確認が可能になります。

PoET: 経過時間の証明

原則: このコンセンサス メカニズムは Intel によって提案されました。コアとなるのは、SGX テクノロジーをサポートする Intel の CPU ハードウェアを使用して、制御されたセキュリティ環境 (TEE) でランダムに遅延を生成することです。同時に、CPU はハードウェア レベルから遅延の信頼性を証明します。これは宝くじアルゴリズムに似ています。最も遅れが少ない人が会計を保持する権利を獲得します。このように、簿記権を増やす唯一の方法はCPUの数を増やすことであり、これによりサトシ・ナカモトは1つのCPUに1票を持つことが可能になる。同時に、CPU の増加によりシステム全体のリソースが増加し、簿記権限と提供されるリソースの間に正の比例関係が実現されます。

コンセンサス メカニズムにはそれぞれ長所と短所があり、さまざまなシナリオに適しています。比較のために、次の表を作成します。

表1 さまざまなコンセンサスアルゴリズムの比較

4. インセンティブ層

インセンティブ層は主にブロックチェーントークンの発行と配布のメカニズムを実装します。たとえば、イーサリアムはプラットフォームの動作の燃料としてイーサを使用しますが、これはマイニングを通じて取得できます。採掘されたブロックごとに 5 Ether の固定報酬が与えられます。同時に、スマートコントラクトを実行してトランザクションを送信するには、マイナーに一定量のイーサを支払う必要があります。

5. スマートコントラクト層

スマート コントラクトは、元帳にプログラム可能な機能を提供します。 Blockchain 2.0 は、Ethereum の Ethereum Virtual Machine (EVM) などの仮想マシンを通じてコードを実行することにより、スマート コントラクトの機能を実装します。同時に、このレイヤーは、ユーザーと対話できるフロントエンドインターフェースをスマートコントラクトに追加することで、分散型アプリケーション (DAPP) を形成します。もちろん、読者の理解に影響を与えない限り、一部の技術文書では、DAPP はスマート コントラクト レイヤーの上にある別のアプリケーション レイヤーであるべきだと考えられていることは理にかなっています。

3. スマートコントラクト

(I) スマートコントラクト入門

スマート コントラクトはインテリジェント コントラクトとも呼ばれ、ブロックチェーン上で実行され、事前に設定された条件に従って資産を自動的に処理できる、イベント駆動型、ステートフル、マルチパーティ認識プログラムです。スマート コントラクトの最大の利点は、プログラム アルゴリズムを使用して、人間の仲裁と契約の実行を置き換えることです。

本質的にはスマート コントラクトもプログラムですが、従来の IT システムとは異なり、スマート コントラクトはブロックチェーンの 3 つの特性、つまりデータの透明性、不変性、永続的な運用を継承しています。

A．データの透明性

ブロックチェーン上のすべてのデータはオープンかつ透明であるため、スマートコントラクトのデータ処理もオープンかつ透明であり、操作中に誰でもコードとデータを表示できます。

B. 改ざんできない

ブロックチェーン自体のすべてのデータは改ざんできないため、ブロックチェーン上に展開されたスマートコントラクトコードとその操作によって生成されたデータ出力も改ざんできません。スマート コントラクトを実行しているノードは、他のノードがコードやデータを悪意を持って変更することを心配する必要がありません。

C. 恒久的な運用

ブロックチェーン ネットワークをサポートするノードは、数百、数千に達することもあります。一部のノードに障害が発生しても、スマート コントラクトが停止することはありません。その信頼性は理論的には永続的な運用に近いため、スマート コントラクトは紙の契約のように常に有効であることが保証されます。

（II）スマートコントラクトの動作原理

この記事では、最も一般的な Ethereum を例に、スマート コントラクトの動作原理について簡単に説明します。

イーサリアム仮想マシン (EVM)

Ethereum 仮想マシン (EVM) は、Ethereum のスマート コントラクトのランタイム環境です。例えてみると、スマート コントラクトは JAVA プログラムに似ています。 JAVA プログラムは、コードをバイトに解釈し、JAVA 仮想マシン (JVM) を介して実行します。 Ethereum のスマート コントラクトは、Ethereum 仮想マシン (EVM) を介して実行するためにバイトコードに解釈されます。 EVM はサンドボックス化されているため、EVM 内で実行されているコードはネットワーク、ファイル システム、またはその他のプロセスにアクセスできず、スマート コントラクト間の呼び出しも制限されます。

RPC インターフェース

RPC インターフェースは、Ethereum が他の IT システムと対話するためのインターフェースです。 Ethereum ノードは、ポート 8545 で JSON RPC API インターフェイスを提供します。データ転送には JSON 形式が採用されています。 Web3 ライブラリのさまざまなコマンドを実行し、Mist やその他のグラフィカル クライアントなどのフロントエンドにブロックチェーン情報を提供できます。

スマートコントラクトはブロックチェーン上に展開されるコードです。ブロックチェーン自体はコードを実行することはできません。コードの実行は、Ethereum 仮想マシン (EVM) を通じて各ノード上でローカルに実装されます。スマートコントラクトの動作原理を図 1 に示します。

図2 イーサリアムスマートコントラクトの動作原理図

図 2 からわかるように、ブロックチェーン上にデプロイされたスマート コントラクトは、元のスマート コントラクト コードをローカルで生成できるデータ文字列です。ブロックチェーンはデータベースとして理解できます。まず、クライアントはトランザクションを開始して、呼び出す必要のある関数と関連パラメータを Ethereum ノードに伝えます。その後、すべての Ethereum ノードがトランザクションを受信し、ブロックチェーン データベースから保存されているスマート コントラクト実行コードを読み取り、結果をローカル EVM で実行します。最後に、ノードが悪事を働かないようにするために、スマート コントラクトを実行しているノードの結果が他の Ethereum ノードと比較されます。確認後、結果がブロックチェーンに書き込まれ、スマートコントラクトの正しい実行が実現されます。

4. 保険業界におけるブロックチェーン応用の展望

一般的に、ブロックチェーンは信用を創造できる技術です。これにより、関係のないノードが相互に信頼し、仲介者として承認する権限を必要とせずに合意に達することが可能になります。スマートコントラクトを通じてさまざまなトランザクションを処理し、人間の介入のリスクを軽減します。この新しい技術的特徴は、次のような多くの金融分野に適用できます。

A. 国境を越えた支払いと決済：ポイントツーポイント取引を実現し、仲介コストを削減

B. 証券発行・取引：準リアルタイムの資産移転を実現し、取引決済を迅速化する

C. 顧客信用調査と詐欺防止：法令遵守コストを削減し、金融犯罪を防止

この記事では、保険業界におけるいくつかの適用シナリオを提案し、議論します。

1. 相互保険

相互保険は、相互保険とも呼ばれ、同じリスク保護ニーズを持つ人々によって結成される保険の形態を指します。営利を目的とせず、相​​互扶助の原則に基づき、「利益の共有とリスクの共有」の保険形態を実現します。相互保険と商業保険の最大の違いは、商業保険の引受人が企業であり、その利益が顧客の利益と対立するのに対し、相互保険の引受人が各参加者であり、保険者と被保険者のアイデンティティの統一が達成される点です。

相互保険には長い歴史があります。世界の相互保険の実践から判断すると、その多くは相互扶助という本来の趣旨に基づいていますが、運用上の信頼システムが欠如しているため、企業の罠に陥り、相互保険組織がますます保険会社のようになり、最終的に企業に変貌したものも多くあります。

ブロックチェーン技術は、情報の対称性、透明性、改ざん防止の信頼ネットワークを構成し、ピアツーピアブロックチェーン相互保険が情報セキュリティと参加者間の相互信頼システムを確立し、スマートコントラクトを通じて民主的な意思決定と組織ルールの正確な実行を実現し、最終的にフラットな組織構造を実現し、運用コストを削減し、相互扶助保護コストを削減し、真に「みんなが私のために、私がみんなのために」という保険相互扶助の形を形成します。

相互保険の適用においては、コンプライアンスの問題に特別な注意を払う必要があります。中国保険監督管理委員会は、参加者の権利と利益を保護し、P2P業界の混乱の再発を防ぐために、2015年1月に「相互保険組織監督管理暫定措置」を発行し、相互保険組織は必ず中国保険監督管理委員会の承認を受け、その監督を受けなければならないと明確に規定しました。発行日現在、全国で承認されている団体は3団体のみです。

（II）ポイント交換

ポイントは本質的にはデジタル資産の一種であり、価値の裏付けとして販売者自身のサービスや製品とともに発行されます。保険会社は常に、ポイントの交換が困難であることと、顧客の活動が低いことに悩まされてきました。ブロックチェーン技術の助けを借りて、さまざまな業界の複数の企業がアライアンスチェーンを形成し、チェーン上でポイントの発行を完了します。ポイントはチェーン上で自由に循環できるようになり、ポイント循環を単一中心管理から社会的な普及へと変革します。リソースを持つあらゆるチャネルは資産循環の触媒となり、循環効率を大幅に向上させることができます。顧客はより良い消費体験を得ることができ、保険会社は顧客の定着率を効果的に高め、顧客獲得チャネルを拡大することができます。

図3 ブロックチェーンポイント交換アーキテクチャの実現可能性

（III）グループ内子会社間の決済ネットワーク

近年、金融企業のグループ化の傾向がますます顕著になってきています。保険企業のグループ化は、各種資金の集中・統一管理、専門的な投資管理の実現、投資規模の利益の達成に寄与するだけでなく、専門子会社のリスク耐性を高め、規模競争の優位性を向上させることにも寄与します。図3に示すブロックチェーンピアツーピア決済技術を子会社間の決済ネットワークとして使用することで、一方では銀行を仲介する必要がなくなり、グループ内の資金フローの効率が向上し、子会社間の事業部門間および事業部門と営業担当者間の迅速な支払い決済が実現し、ビジネス行為の真正性と合法性が確保され、情報の対称性と取引の安全性が強化されます。一方、グループ本部と各レベルの管理機関は、ネットワーク内のリアルタイム検証・監視ノードとして機能します。業務プロセスの一部として、業務プロセスに干渉することなく業務データに直接アクセスし、業務の効果的な追跡、監視、早期警告を実現し、制度管理から技術管理への企業統治の変革を促進します。

図4 ブロックチェーンピアツーピア決済方式

参考文献

[1] イーサリアム：イーサリアムホームステッドドキュメント、http://www.ethdocs.org/en/latest/introduction/index.html

[2] 袁勇、王飛悦：「ブロックチェーン技術開発の現状と展望」、Acta Automatica Sinica、2016年（4）