デジタル通貨技術実装フレームワークの概念

編集者注：インターネット技術の急速な発展に伴い、デジタル通貨はますます注目を集め、徐々に中央銀行の視野に入ってきました。 2016年1月20日、中国人民銀行は北京でデジタル通貨セミナーを開催し、国内外のデジタル通貨に関する重要な研究成果や実践経験を積極的に吸収し、重要な技術研究に力を入れ、中央銀行発行のデジタル通貨をできるだけ早く導入するよう努めると公式に発表した。今号では、中央銀行、商業銀行、インターネット業界の上級専門家を特別に招き、ブロックチェーン技術に基づくデジタル通貨の応用と展望について議論します。

ベンチャーキャピタルの推進により、インターネット機関は決済技術革新の恩恵を受けた後、次の「インターネットレベル」の破壊的革新技術の模索を開始しました。ビットコインを支えるブロックチェーン技術は、ピアツーピア取引、偽造や複製を防ぐネットワーク全体の会計、ルール駆動など「分散化」の特徴を持っています。これは従来の「集中管理」の技術実装メカニズムとは大きく異なり、国内外の機関の研究と投資の焦点となっています。本稿では、ブロックチェーン技術を参考に、デジタル通貨を支える技術としての実現可能性を検討し、デジタル通貨の技術的実装フレームワークを確立することを目指します。

デジタル通貨の定義

伝統的に、通貨は法定通貨であると想定され、その機能は価値の尺度、流通手段、保管手段、支払い手段、世界通貨として定義されています。また、使用方法に応じて、現金、請求書、カード決済、モバイル決済など、さまざまな支払い手段に分類します。インターネット時代において、サイバー空間は徐々に形を整え、物理的な空間と共存してきました。通貨に対する一般大衆の理解は広がり、「通貨は法律や世俗の合意によって定められた支払い手段である」と考えるようになりました。この記事では、まず 3 つの類似した概念の定義を明確にします。デジタル通貨は「合法的な電子現金」であり、つまり、通貨当局が発行し、電子デバイスに保存され、現金の特性を持つ価値の媒体です。電子通貨は、カード決済やモバイル決済など、銀行口座に関連付けられた帳簿通貨です。仮想通貨は法定通貨ではなく、暗号通貨（ビットコインなど）と商用通貨（ Qコインやポイントなど）の2種類があり、その価値は完全に市場によって決定されます。

デジタル通貨の重要な使命の 1 つは、現金を部分的に置き換え、現金の印刷、発行、決済、破棄にかかる膨大なコストを削減することです。統計によると、 2014年末現在、中国国内で流通している現金（ M0 ）と銀行金融機関の営業倉庫にある現金準備金は6.7兆元に達し、そのうち100元紙幣は582.5億枚、50元紙幣は64.6億枚、 1元紙幣は581.6億枚となっている。ユーロ圏の現金の価値は2015年に1兆ユーロを超えたとも報告されている。

デジタル通貨が広く利用される決済手段となるためには、安全性、制御可能な匿名性、周期性、非反復性、システム独立性など、電子通貨や仮想通貨とは異なる明確な特性を備え、オープンな相互接続環境において高い取引性能（高い同時取引量と膨大なデータ処理効率）を実現する必要があります。

デジタル通貨システム構築の要望

デジタル通貨の技術的実施枠組みを確立しようとする際には、まずデジタル通貨の主な特徴と境界制約について綿密な研究を行い、国家の統治能力の近代化の要件を満たし、社会的コンセンサスとなるデジタル通貨の需要を徐々に形成する必要があります。そうして初めて、ブロックチェーン技術をどのように改善し、「自分たちの利益のためにそれを活用する」かを決めることができるのです。

安全

組織的かつ大規模なサイバー攻撃に対処するために、デジタル通貨システムは分散型またはマルチセンターモデルを採用することができます。デジタル通貨の正確性、一貫性、完全性を確保するためには、十分に安全で制御可能な暗号化アルゴリズムと鍵の配布および保管メカニズムを採用する必要があります。 2016年3月4日のサイエンス誌のレポートでは、量子コンピューティングは現在広く使用されている非対称アルゴリズムRSAのセキュリティに挑戦するだろうと指摘されました。アプリケーションのセキュリティを向上させ、ウイルス、トロイの木馬、バックドアの脅威を防ぐために、デジタル通貨キャリア (携帯電話など) には、デジタル通貨とコイン保有者に関する最小限の情報セットが保存される、信頼性が高く、制御可能で管理可能な使用環境が必要です。

制御可能な匿名性

マネーロンダリング防止やテロ資金供与防止の要件を考慮しつつ、電子通貨と区別し、通貨保有者に好まれるようにするために、デジタル通貨は実名制や完全な匿名性を持たせることはできず、通貨当局は通貨保有者のために直接または商業銀行を通じて間接的に口座を開設することはできません。 「制御可能な匿名性」は2つの側面で現れます。 1つは、コイン保有者が保有するデジタル通貨の使用過程（デジタル通貨の所有権移転）における変化の情報を登録するものであり、これは紙幣のシリアル番号やビットコインを収集する現在の「マイニング」作業に似ています。もう 1 つは、コインの所有者の身元を追跡するための手がかりを維持することです。

通貨保有者向けにデジタル通貨口座を開設する必要はありませんが、商業銀行はデジタル通貨の発行と流通のチャネルの構築に参加することができます。

再現性がない

まず、デジタル通貨は識別可能でなければならず、その一意性を保証するために不変の識別番号（ ID ）とシリーズパラメータがあり、技術的な手段によって確認できる必要があります。第二に、デジタル通貨の通常の支払いプロセスは元に戻せません。第三に、デジタル通貨の使用履歴は改ざんまたは否定できません。

周期性

デジタル通貨の清潔さは求められず、破損や古い通貨が返却されるといった問題もありません。ただし、アルゴリズムのクラッキング、コイン保有者の個人キーの漏洩、主要なネットワークノードのハイジャックなどの特殊な状況では、デジタル通貨を完全に「交換」または紛失報告する必要があり、「交換」または紛失報告操作の適時性と有効性を確保し、同じデジタル通貨の旧バージョンと新バージョンの使用記録を接続する必要があります。第二に、デジタル通貨の「大小券の交換」の問題も検討し解決する必要がある。

システム依存関係

デジタル通貨は、ネットワークとシステムへの依存を最小限に抑え、オフラインでの小額決済を可能にし、現金と電子通貨の間で自由に交換可能である必要があります。自然災害を含むさまざまな複雑な環境に適合する必要があります。

技術実装フレームワークのコンセプトの要点

デジタル通貨はオープンネットワーク環境で使用されます。国家信用の裏付けにより、通貨保有者数と取引量は徐々に増加するでしょう。同時に、デジタル通貨システムは大規模で組織的なネットワーク攻撃に遭遇する可能性が高くなります。したがって、その技術的実装フレームワークの中核は、クラウド コンピューティングと暗号化アルゴリズム (対称暗号化アルゴリズム、非対称暗号化アルゴリズム、ハッシュ アルゴリズム、およびそれらの組み合わせを含む) です。

2階層のシステム構造の構築

ビットコインシステム全体の安定した運用を維持する原動力は、参加者が「マイニング」操作（一定期間内にトランザクションをパッケージ化してブロックチェーンを生成する）を使用して、ビットコインを戦利品として奪い取ることです。発行される通貨の量を制御するために、デジタル通貨システムでは同様の報酬メカニズムを採用することはできません。通貨当局は、通貨発行、使用登録、「バージョン変更」などのさまざまな操作を完了するために、いくつかの登録センターシステムを確立する必要があり、「管理センター（発行ライブラリ）-登録センター（業務ライブラリ）」の2レベルのシステム構造を形成します。コントロールセンターは、デジタル通貨システム全体の運用をオンラインで制御および監視します。

急速に拡大するコンピューティング機能とストレージ機能を提供するために、2 レベル デジタル通貨システムはクラウド コンピューティング技術アーキテクチャを採用し、システム間では安全で制御可能な量子通信技術が使用されます。クラウド コンピューティング テクノロジ アーキテクチャは比較的堅牢ですが、オープン環境における「クラウド セキュリティ」の問題に対処し、解決する必要があります。

暗号化

暗号化アルゴリズムシステムを使用します。単一の暗号化アルゴリズムではセキュリティリスクが増大するため、複数の暗号化アルゴリズムを組み合わせて複合暗号化アルゴリズムを形成し、コイン保有者、ネットワークノード、デジタル通貨、デジタル通貨取引などを識別して保護する必要があります。複合暗号化アルゴリズムはデジタル通貨システムの中核であり基盤であり、国家暗号管理機関によってカスタマイズおよび設計される必要があります。攻撃に抵抗するためのブロックチェーン技術の考え方は、暗号化に加えて、「アルゴリズムの暗号化と情報開示を組み合わせる」ことであり、「情報の変更が困難」を「情報の変更が不可能」に置き換えます。このアプローチは非常に創造的であり、学ぶ価値があります。

各デジタル通貨に永続的な識別コードを確立します。各デジタル通貨の一意性を保証し、盗難、悪用、再利用を防止するために、各デジタル通貨の識別コード（紙幣のシリアル番号に類似）にデジタル署名が付けられ、保有者の公開鍵および最新の支払い履歴情報と組み合わされて、技術的な手段で識別可能なデジタル通貨情報が形成されます。

所有者は登録された名前を使用します。匿名性を高め、コイン保有者のプライバシーを保護するために、当社はオンライン実名システムや限定実名システム（フロントデスクではニックネーム、バックデスクでは実名）を使用しておらず、コイン保有者の登録時にクロスアイデンティティ認証に複数の関連情報を使用することもありません。ただし、コイン保有者が実行した各操作のネットワーク アドレスと地理的位置情報は、トランザクションを追跡し、特定の状況でコイン保有者の身元を確認するための手がかりとして記録され、制御可能な匿名性の要件が達成されます。

元帳テクノロジー

「分散会計」を採用する。トランザクションハッシュ値（ HASH ）をリンクされたブロック（トランザクションレコードセット）に組み合わせて迅速に配布することで、各ネットワークノードは一貫性があり追跡可能な元帳のコピーを持ち、元帳の改ざんのリスクが大幅に軽減されます。これが、ブロックチェーン技術がネットワーク攻撃に対する高い耐性を備えている重要な理由です。しかし、デジタル通貨はオープンな環境における高頻度の支払い方法です。これは「分散会計」アプローチに従い、大量のデータ同期が行われ、ネットワーク制約の影響を受けるため、高度なプロセス再エンジニアリングとアプリケーション設計が必要になります。

パーティション会計方式を採用します。マイクロコンピュータや有線ネットワークと比較すると、スマートフォンの計算、保存、交換機能は常に弱いです。元帳とそのコピーの「サイズ」は大きすぎることはできません。ネットワーク全体の取引に基づいて会計領域が分割され、個別にアカウントが記録されます。同時に、分散データ保存メカニズムと定期的な検証メカニズムは、デジタル通貨システムの構築においてセキュリティと効率性の両方を考慮して設計されています。

トランザクション結果にデジタル署名します。ブロックチェーン技術は、ビットコインの誕生から現在までの使用履歴（ハッシュ値）を記録し、ネットワーク全体のコピーの一貫性を比較することで、元帳の改ざんのリスクを軽減します。デジタル通貨システムでは、元帳の「サイズ」が縮小され、コピーが必ずしもネットワーク全体に配布されるわけではありません。取引情報にデジタル署名を施すことで、元帳の改ざんを困難にすることができます。

デジタル通貨ウォレット技術

モバイルインターネットの時代において、「人間の臓器」として知られるスマートフォンは、デジタル通貨の伝達手段としてチップカードなどの他の手段よりも明らかに優れています。スマートフォン間のデータ交換には、無線ネットワークの利用に加え、Bluetoothや近距離無線通信（ NFC ）などの対面方式も含まれ、 POS端末やATMなどの受付端末への依存度が低減している。スマートフォンには、重要な機密情報を保存および処理するために、携帯電話のオペレーティング システムから比較的独立した信頼できる実行環境とハードウェア セキュリティ モジュールが必要です。ウォレット ソフトウェアは、動作環境のセキュリティを自動的に検出し、重要な機密情報が改ざんされていないかどうかを確認します。

デジタル通貨は法定通貨として「管理通貨」である必要があり、その導入と使用は通貨発展の歴史における画期的な出来事となるでしょう。仮想通貨の代表格であるビットコインは、現段階ではデジタル通貨の「実験製品」ともいえる。

「分散化と信頼性のなさ」を特徴とするブロックチェーン技術は、現在、証券発行や無形資産登録など、非リアルタイムの情報登録シナリオや低頻度の取引シナリオに適しています。リアルタイムおよび高頻度のトランザクション シナリオへの適用可能性を検証し、改善する必要があります。現在、金融情報インフラストラクチャは一般的に「集中管理」取引メカニズムを採用しており、これは関連する法律規定や制度設計と概ね一致しています。国境を越えた取引コストの高さや決済時間の長さなどの問題は、既存の技術の欠陥によって引き起こされるものではありません。しかし、ブロックチェーン技術は、技術分野における「自由、開放、協力、共有」というインターネット精神を反映しています。その利点は、その高度な技術から完全に生まれるものではなく、むしろ新世代のネットユーザーの価値観に合致し、資本市場からの支持を得ていることから生まれます。したがって、ブロックチェーンとその派生技術は徐々に浸透し、金融情報技術の発展方向に影響を及ぼすでしょう。 （この記事は著者の個人的な意見であり、雇用主の意見を代表するものではありません）

著者は中国人民銀行の科学技術部長である。