ブロックチェーンに関する興味深い講演

編集者注：著者の凌龍謝生は知乎の有名人です。彼女が知乎に投稿した35件の回答には、183,706件の「いいね！」と29,385件の感謝の声が寄せられた。 「ブロックチェーン技術とは何ですか？将来何に使えますか？」という質問について、回答者のLinglong Xiesengさんは、このような実用的な質問が、強力でありながら調和のとれた包括的な方法で自撮り写真に統合できることがわかったと伝えています。

私がこのような実用的な質問を、力強く、かつ調和のとれたスムーズな方法で自撮り写真に取り入れることができるとは、誰も思っていなかったでしょう。 。

最近、ブロックチェーンとビットコイン関連の技術を勉強しているのですが、この質問を見たときに、皆さんの参考のために何か書こうと思いました。

何か問題があれば、先輩方がさらにアドバイスをくださると嬉しいです。

写真は後ほど

簡単に言えば、ブロックチェーンは過去のすべての取引を記録する総勘定元帳であり、各ブロックには複数の取引記録が含まれています。ブロックチェーンが元帳である場合、ブロックは元帳の各ページになります。取引の詳細は、ネットワーク上の誰でも見ることができる公開台帳に記録されます。

ブロックはトランザクション データの集合であり、タイムスタンプと前のブロックの一意のマークが付けられます。有効なブロックは、ネットワーク全体からのコンセンサスを得た後、メインブロックチェーンに追加されます。ブロックチェーンとは、取引情報を格納したブロックが後ろから前へ順番に連結されたデータ構造です。

ここではビットコイン関連の知識を使って例を挙げて説明していきます。

ビットコインの分野には「マイナー」と呼ばれる概念があります。マイナーとは、ハッシュ操作を継続的に繰り返すことでワークロードを生成するさまざまなネットワーク ノードを指します。 (各ノードはルーティング、ブロックチェーンデータベース、マイニング、ウォレットサービスの集合体です)

マイナーは、暗号ハッシュ アルゴリズムに基づいて数学の問題を解くために競争する必要があります。答えは新しいブロックの中にあります。最初に答えを解いた人は、ブロックを取得したというステートメントを P2P ネットワークでブロードキャストできます。他のマイナーはゲームに負けたことに気づき、すぐに次のブロックのマイニングを開始します。各マイナーは自分のブロック内に特別なトランザクションを持ち、その中で新しく生成されたビットコイン（現在はブロックあたり25ビットコイン、2016年に半減予定）を報酬として自分のビットコインアドレスに支払います。ブロックが認識され検証されると、つまりブロックチェーンに追加されると、報酬が利用可能になり、使用できるようになります。

ビットコインシステムでは、平均して10分ごとに新しいブロックが発見されます。完全に分散化された（つまり、第三者によって制御されていない）ビットコイン ネットワークでは、難易度の調整は各完全なノードで独立して自動的に行われるため、新しいブロックの出力率は平均して 10 分ごとに 1 つに維持されます。

ブロック生成にかかる時間 = 難易度 x2 の 32 乗 / ハッシュレート

（ハッシュレートは1秒あたりのハッシュ操作の数です）

難易度値 難易度 = 最大目標値 / 現在の目標値

擬人化して説明しましょう。

独身男性はガールフレンドを探しています。国民の義母は「私には娘がたくさんいます。いくつか問題を出しましょう。1つ解けたら、娘のうち1人のWeChat IDをあげます」と言った。

独身者たちは必死に競争し、問題を解決するために知恵を絞っています。犬の一匹が問題を解決すると、その犬はすぐにそれを誇らしげに世界に発表し、独身の犬全員に「この子は俺のものだ、お前らは諦めたほうがいい」と告げる。他の独身者が納得しなかったとしても、彼らにできることは何もありません。悲しんだり、落ち込んだりするのは大したことではありません。彼らはすぐに次の問題を解決すべきです。少女の心を勝ち取ったこの幸運な子犬は、義母に認められ、婚約の贈り物として25通貨単位も受け取ることになる。彼はまさに人生の勝者だ。

義母は問題を解く速さに応じて問題の難易度を調整していました。時には質問が難しすぎて、長い間、結婚を申し込む有能な若者が来なかった。彼女は、これは良くないことだ、娘をがっかりさせてはいけない、だから問題の難易度を下げなければならない、と心の中で考えました。時には難易度が簡単すぎて、10時間単位未満で1人の少女が結婚してしまうこともあります。これはさらにひどいです。難易度を素早く上げるにはスキルを使う必要があります。ちなみに、今年は2016年なので、義母へのお祝い金が半額になります。 。 。

。 。トラブルを起こすのはやめなさい。 。話題に戻ります。 。

上記は、実際には「マイニング」の概念です。

ブロックのマイニングとは、ブロックの要約値が難易度に応じて線形に調整される目標値よりも小さくなるように、ノンス値を推測することを意味します。これはいわゆるプルーフ・オブ・ワークとも呼ばれます。簡単に言えば、ブロックヘッダーのハッシュ値を繰り返し計算し、ハッシュ値と一致するまでパラメータを絶えず変更するプロセスです。

ノードが候補ブロックを作成すると、マイナーはマイニングを開始する準備が整います。マイニングマシンは、SHA256 アルゴリズムを超高速で実行し始めます。これらのハードウェアは、USB 経由でコンピューター上のマイニング ノードに接続され、マイニング ノードはブロック ヘッダー情報をこれらのハードウェアに渡し、非常に高頻度の nonce テストを実行できるようになります。

トランザクションがブロックに含まれる場合、それは確認とみなすことができます。このブロックの後にブロックが生成されるたびに、このアイテムのトランザクション数が 1 つ増加します。確認回数が 6 回以上になると、トランザクションは安全かつ取り消し不可能であると一般的にみなされます。現在、トランザクションはビットコイン ネットワーク上で伝播されていますが、検証されてブロックに追加された場合にのみブロックチェーンの一部になります。

新しいトランザクションがビットコイン ネットワークに絶えず流入しています。ノードはこれらのトランザクションを検出すると、それらを一時的に、自身が管理する一時トランザクション プールに格納します。マイナーがブロックを作成するとき、これらのトランザクションをトランザクション プールから取り出して新しいブロックに入れ、非常に難しい問題を解決することでブロックの正当性を証明できます。

下の画像は、http://blockchain.info Web サイトからランダムにキャプチャしたブロックです。

一般的に言えば、このような競争の激しい環境では、個人のマイナーが独立してマイニングを行って利益を上げることはほぼ不可能です。なぜなら、彼らの計算能力では、ハードウェア機器のコストとそれに関連する電気代を相殺するために、独自にブロックをマイニングすることが難しいからです。そのため、このような場合には、マイニングプールに参加することを選択します。多くのマイナーがマイニングプールに集まり、計算能力をプールして、報酬を分配します。したがって、予期しない事態が発生しない限り、最後の行の中央にある大きな緑色の矢印の後ろの文字列は、個々のマイナーではなく、マイニング プールのアドレスになります。マイニングプールは 25 ビットコインの報酬を受け取り、その後ろの追加部分はマイニングに参加することで得られたマイニング手数料です。

それでは受信アドレスをクリックして、中の情報を見てみましょう。

青いボックス内の 31confirmation は、このトランザクションが 31 回検証されたことを意味します。この回数が120回に達すると取引が成立したと証明されます。

ターミナルを開いて実行することもできます

$curl https://blockchain.info/unspent?active=1CK6KHY6MHgYvmRQ4PAafKYDrg1ejbH1cE

問い合わせることもできます

このような：

イースターエッグ

ビットコイン空間のジェネシスブロックを見てみましょう。

右はビットコインの創始者サトシ・ナカモトが残した文章です。

「タイムズ 2009年1月3日 財務大臣、銀行への第2次救済に踏み切る」

この一文はまさにその日のタイムズ紙の一面記事の見出しでした。

ブロックチェーンに戻りましょう。

上で述べたように、各ブロック ヘッダーは SHA256 でハッシュされ、ハッシュ値が生成されます。これにより、ブロックチェーン内の特定のブロックを識別できます。また、各ブロック ヘッダーには、親ブロックのハッシュ値も含まれています。

(画像は「Mastering Bitcoin」より)

各子ブロックには親ブロックが 1 つだけありますが、親ブロックには一時的に複数の子ブロックが存在する場合があります。この状況はブロックチェーンフォークと呼ばれます。これは、異なるマイナーが同時に異なるブロックを発見した場合にのみ発生します。現時点での解決策は、各ノードが常に最大の作業証明（最長または最も困難なもの）を選択してブロックチェーンを拡張しようとすることです。

例えば：

(画像は「Mastering Bitcoin」より)

ブロックチェーンが誕生 - ブルー

(写真はMastering Bitcoinから、かわいい女の子は私から)

エリア X の鉱夫とエリア Y の鉱夫が同時に 2 つのブロックを発見しました。

以下を前提とします:

マイナーパンダAはブロックを発見しました - 赤、

鉱夫ウサギBがブロック（緑）を発見しました。

Panda A ノードと Rabbit B ノードがそれぞれ Bitcoin ネットワーク上でブロードキャストすると、一部のノードは Panda A のブロードキャストを最初に受信し、一部のノードは Rabbit B のブロードキャストを最初に受信します。その後、2 つの陣営に分かれたノードは、受け取ったブロックを親ブロックとして使用し、さらなるマイニング活動を開始します。 (ここでのノードの地理的な意味は、実際の地理的位置ではなく、ネットワーク トポロジ内の位置を指します。)

(写真はMastering Bitcoinから、かわいい女の子は私から)

全員が問題解決に懸命に取り組んでいる重要な瞬間に、ウサギ B がブロードキャストしたノードを受信したウサギ C が、次のブロックであるピンクを最初に発見しました。つまり、緑陣営のウサギのブロックチェーンは次のステップまで拡張でき、赤陣営のパンダのブロックチェーンよりも長くなります。残念ながら、赤陣営のパンダは敗退してしまいました。このようにして、フォークの問題は解決されます。

(写真はMastering Bitcoinから、かわいい女の子は私から)

ここで、「コンセンサス攻撃」という用語について言及する必要があります。非常に有名なシナリオは「51% 攻撃」です。マイナーのグループがネットワーク全体の計算能力の 51% を所有している場合、彼らが団結すれば、ビットコイン ネットワーク全体を攻撃することができます。二重支払いを実現するために、意図的に分岐したブロックチェーンを作成することもできます。上記の例を見てみましょう。攻撃者はブロックレッドで取引を行っていますが、強制的にブロックグリーンを作成し、ブロックグリーンの元の取引を別の取引に置き換えます（売り手に渡されるはずだったお金は共犯者のウォレットに転送されます）。次に、緑のブロックに基づいて、別のピンクのブロックを計算します。このようにして、偽造されたブロックを含むブロックチェーンは、実際のトランザクションを含むブロックよりも高くなります。このとき、二重支払いを含む悪意のあるブロックチェーンが実際のブロックチェーンに置き換わり、詐欺が成立します。

51% という概念は、攻撃者が攻撃を開始するためにネットワーク全体の計算能力の 51% を必要とすることを意味するものではありません。理論上は、51% 未満でも攻撃を実行できます。計算能力の 51% 以上を使った攻撃はほぼ確実に成功するとだけ言っておきます。

上記はすべてビットコインに関する議論です。

では、ブロックチェーン技術はどのような分野で活用されるのでしょうか?

1. 銀行業務

ブロックチェーンは、改ざん不可能なデジタルアカウントとして、銀行業界の中核機能である価値の安全な保管および転送センターを実現します。つまり、今後数年間で、ブロックチェーン技術を基盤とする企業の波が銀行業界に影響を及ぼす可能性があるのです。

2. 支払いと送金

ブロックチェーン技術は複雑なシステムを回避し、支払者と受取人の間でより直接的な支払いプロセスを作成できます。国内送金でも国境を越えた送金でも、この方法は低コスト、高速で、仲介手数料も必要ありません。

3. サイバーセキュリティ

ブロックチェーンシステムは公開されていますが、検証や送信などのデータ交換プロセスでは高度な暗号化技術が使用されます。このテクノロジーは、データの正しいソースを保証するだけでなく、データが中間プロセスで傍受されないことも保証します。ブロックチェーン技術がより広く使用されるようになれば、ハッカーによる攻撃を受ける可能性も低くなるため、ブロックチェーンシステムは従来のシステムよりも安全であると人々は信じています。ブロックチェーン システムが従来のネットワーク セキュリティ リスクを軽減できる主な理由の 1 つは、仲介者の必要性を排除できることです。

4. 選挙

あなたの投票は「プログラマー、学校管理者、生徒など、私たちによって変更または削除されることはありません。」

5. スマートコントラクト

スマート コントラクトは、本質的には、別のオブジェクトのアクションに対して機能を実行するコンピュータ プログラムです。通常のコンピュータ プログラムと同様に、スマート コントラクトも「if-then」関数ですが、ブロックチェーン テクノロジーにより、これらの「契約」を人間の介入なしに自動的に記入できるようになります。このような契約は、最終的には、商業分野と民事分野の両方で契約書の作成と管理を行う法律専門家の主要業務に取って代わる可能性があります。

6. 株式取引

企業は長年にわたり、株式の売買や取引のプロセスを簡素化する方法を模索してきましたが、新興のブロックチェーン技術のスタートアップ企業は、これまでのやり方を超えてプロセス全体を自動化し、より安全で効率的なものにできると考えています。

(ブロックチェーン技術はビットコインから生まれましたが、現在ではこれらの 12 の業界に変化をもたらしています)

国内のインターネット金融を長年観察してきた人物は、「ブロックチェーンの現状は、TCP/IP（1969年に登場し、30年後まで完全には適用されなかった技術）やHTMLが初めて登場したときと似ており、応用できるものが見当たらない。ビットコインを除いて、キラーアプリケーションが不足している。ビットコインはブロックチェーン1.0に過ぎず、スマートコントラクトは2.0だ。ブロックチェーンのより高度な応用は、モノのインターネットに対応し、リアルタイムの信用確認を実現することだ」と語った。

ブロックチェーン技術は非常に有望な分野であり、興味を持つすべての人が研究する価値があると個人的には信じています。

ブロックチェーンが本当に広く利用できるようになるまでには、まだ長い道のりがあります。私たちがすべきことは、技術を蓄積し、成熟する適切な時期を待つことです。