ブロックチェーンについて話す前に、これら4つの大きな問題を解決しましょう

「ブロックチェーン」は最近人気が高まっています。金融アプリケーション分野でも、IT 分野でも、多くの幻想と期待が存在します。しかし、多くの詳細は不明であり、まだ少し混乱しています。 2016年初頭、財新週刊は中国人民銀行の周小川総裁と独占インタビューを行い、意思決定者たちの「ブロックチェーン」に対する姿勢について合理的な見解を示した。意思決定者たちは、ブロックチェーンを現実的な視点で捉え、「好奇心」を持ち続ける必要があるとしている。

私の理解では、ブロックチェーンは「コンセンサス」を実装する技術です。ブロックチェーンを通じて、インターネット上のすべての取引を記録し、ブロックチェーンユーザーがそれを目撃して「合意」を達成することができ、チェーン上の情報内容は「変更不可能」になります。この「不変性」特性により、システム内に複数のコピーが存在することで、コンテンツの悪意ある改ざんのコストが増加します。ビットコイン システムの観点から見ると、下の図のすべての明るい点は、一貫した内容の元帳セットを表しています。したがって、すべての記録が公開されると、現実世界での「2つのテーブルが測定できない」という問題は解決されます。 2 つの表が測定不可能な理由は、中心が存在せず、観察者が 2 つの表の値が異なるかどうかを知る方法がないからです。しかし、センターは必要ありません。時計が複数あり、ほとんどの針が同じ時間を指している場合、少数の時計が多数派に従い、視聴者はそれを知ることになります。したがって、ブロックチェーンが解決しなければならない問題の一つは、「少数派が多数派に従う」ことです。少数派の存在は、データ生成のエラーまたはコンテンツの悪意のある改ざんである可能性があります。言い換えれば、改ざんを成功させたい場合、システム内のコピーの 51% を変更する必要があります (つまり、 51%攻撃]し、少数派から多数派になります。技術的な難しさ、時間の消費、人員の使用の観点から、改ざんのコストは莫大なものになると考えられます。同時に、ブロックチェーンのもう一つの重要な組み合わせは、スマートコントラクトとの組み合わせです。契約はプログラムを通じて実行されるため、前者は契約の「本来」の内容を実現し、後者は「オブザーバー」となって機械実行により契約当事者双方による契約違反や実行中断を排除します。初期の支払いから高度に発達した金融デリバティブに至るまで、金融活動はすべて契約の締結と実行に基づいています。同時に、ほとんどの金融イノベーションは、契約の履行と契約違反に対する支払いも保証します。契約がフラット化されて実行されると、プロセス全体がよりシンプルかつ効率的になります。これは、ブロックチェーンが提唱し、金融分野でも評価される前提です。さらに、ブロックチェーンは、システムの開始から将来の運用まで、すべての取引を記録できる、拡張可能な記録システムです。このメカニズムにより、第三者、特に金融規制当局による資産取引情報の追跡、監視、転送も容易になります。

図1 ビットコインシステムにおけるブロックチェーンのコピー説明: 各明るい点はビットコインシステム内の端末であり、各端末は台帳（コピー）を維持している。

2種類のデータ保存モード

契約がコンテンツである場合、そのコンテンツがデジタル化されると、ブロックチェーンは情報を保存するキャリアになります。したがって、Mevannie Swan の意見と組み合わせて、2 つのデータ保存モードが形成されました。 1 つは、データがブロックに保存されるタイプで、もう 1 つは、データをデジタル文字列に圧縮するタイプです。これは、次元削減ハッシュ プロセスです [Melanie Swan の「ブロックチェーンの新しい経済の青写真と概要」の 21 ページを参照してください]。前者は実装が簡単ですが、一貫性の問題が顕著です。後者はデジタル文字列のみを同期し、同期の量を減らすことで一貫性の問題を解決しますが、ハッシュ処理の次元削減が鍵となります。

一貫性の問題

一貫性の問題は、分散ストレージ システムでは解決するのが比較的難しい問題です。通常、このリンクは災害復旧およびバックアップ機能を果たし、同期操作は主に「アイドル時間」に実行され、バックグラウンド操作となります。ブロックチェーンは「フロントエンド」同期操作を使用します。ブロックが生成されると、ブロックチェーンの更新には、一貫したコンテンツの複製を完了するためのすべてのコピーが必要になります。コンテンツがブロックに保存されている場合、更新されたデータの量は、更新されたコンテンツにレプリカの数を掛け、レプリカ間の伝送距離と帯域幅を加算した値になります。全体の操作には時間がかかり、全体的な効率は、図 2 に示すように、システム内の最長の同期時間に反映されます。

図2 ブロックチェーンアーキテクチャ

したがって、このアプローチを採用すると、多くの取引シナリオなどの高頻度アプリケーションへの応答に影響します。したがって、一貫性の問題に対する解決策は、更新されたコンテンツのサイズを制御し、コピーの数を制限することです。ビットコインシステムは前者を使用して実装され、プライベートチェーンは後者を適用します。

次元削減ハッシュ問題

一貫性の問題は、まさに将来のブロックチェーン技術の実際の応用にとっての鍵となります。この問題をどうやって克服すればいいのでしょうか? Mevanny Swan 氏は、同期されたデータの量が 64 ビットまたは 128 ビットのデジタル文字列だけであれば、一貫性は少なくとも制御可能であるという考えを示しました。このモードでは、ブロックチェーン サービスのデジタル資産 (ファイル、画像、ビデオ録画、監視記録、ソフトウェアなど) は最終的にブロックチェーンに保存する必要がなく、更新されるコンテンツは対応するシリーズのみになります。したがって、このモデルでは次元をどのように削減するかが問題となり、コンセンサスの内容が自然な意味論となります。自然セマンティクスがプログラムによって認識されるデジタル表現に移行する場合、多次元自然セマンティクスとメタデータは 1 対 1 の関係マッピングを完了する必要があります。このプロセスでは、ハッシュ、エンコード、その他のテクノロジを使用した情報の次元削減が必要です。たとえば、ブロックチェーン同期の負の外部性を相殺し、最終的にスマート コントラクト実行アルゴリズムがオブジェクトの「真正性」を識別できるようにするには、9G ゲノム ファイルを 1 次元のバイナリ シリーズに縮小する必要があります。念頭に置く必要があるのは、この方法でのハッシュ化プロセスはアドレス マッピングではないということです (アドレスは、ゲノム ファイルの保存アドレスなど、デジタル資産データの保存アドレスです。ビットコインでハッシュ アドレスを区別するために、その本質は、トランザクションの A 当事者と B 当事者と同様に、ビットコインの所有権を明確にすることであり、トランザクションの内容です)。住所情報がブロックチェーンに保存されている場合

図2 ブロックチェーンの次元削減+ハッシュ化

まず、コンテンツの合意メカニズムに違反し、次にシステムのセキュリティが大幅に低下します。不法侵入者がコピーを入手すると、契約内容の保存場所を見つけて改ざんすることができます。次元削減ハッシュのプロセスは「圧縮」に似ており、データの内容、ファイルの特性、タイムスタンプなどの特定の情報に基づいて圧縮する必要があります。このようにして、スマート コントラクトの実行アルゴリズムは、指定されたコンテンツの「信頼性」を判断できます。したがって、このプロセスは複雑かつ困難であり、作業量は膨大です。

スマートコントラクト接続

スマート コントラクトの中核は、契約を実行するために人間ではなくプログラム アルゴリズムを使用することです。この概念から、契約の実行は「Alipay」に例えることができます。買い手と売り手が Taobao で取引に達すると、支払いと商品は Alipay の手順に従って処理され、買い手と売り手は手順の実施に協力することに重点を置きます。したがって、スマート コントラクトの前提は、署名されたトランザクションが実行前に改ざんできないことである必要があります。したがって、ブロックチェーンは、分散型環境におけるスマートコントラクトの自然な基礎となっています。このメカニズムにより、スマート コントラクト実行プログラムの前に「元の」コントラクトを取得できるようになります。

図3 スマートコントラクトの「トリガー」

スマート コントラクトの「トリガー」には通常、図 3 に示すように、モード A とモード B という 2 つの自然なソリューションがあります。前者は、データ自体の内容を通じてトリガー イベントを形成することでスマート コントラクトの実行を駆動するため、実行前にデータの内容とハッシュ値が一致するかどうかを確認する必要があります。一致しない場合は、元のデータが改ざんされていることを意味し、後で災害復旧メカニズムを一致させる必要があります。モード B を採用する場合、ハッシュ値を解釈するにはスマート コントラクトが必要です。次元削減ハッシュが「圧縮」の場合、スマート コントラクトとの接続には「解凍」が必要であり、実行アルゴリズムの「イベント トリガー」を実現するために、デジタル シリーズの特性値からの解釈が必要になります。したがって、ブロックチェーンとスマートコントラクトの適用には、デジタル資産コンテンツの標準化と、標準コンポーネント構成による資産登録、所有権確認、譲渡などの機能のカスタマイズが必要です。

ブロックチェーン検索

一貫性の問題を解決することがブロックチェーンの「書き込み」操作の実践である場合、ブロックチェーンのコンテンツを取得することは「読み取り」プロセスです。したがって、アプリケーションのニーズの観点から、ブロックチェーンはブロックチェーンのためだけに使用されるべきではありません。コンテンツに関する幅広いコンセンサスを達成した上で、ブロックチェーン上のトラバーサルを最適化するための適切な方法を選択できます。集中的な検索やブロックチェーン独自の複合検索機能の両方が可能な参照方法です。中国で開発された Vechain は後者のアプローチを採用しており、アドレス情報とコンテンツ情報の両方を同時にハッシュします。しかし、このソリューションでは、ブロックチェーン システムのコピーが多すぎるため、実際にはシステムのセキュリティが低下します。不法侵入者がコピーを入手した場合、システムの完全なアドレス テーブルが取得され、侵入者が元のデータの保存場所を見つけて「改ざん」することが簡単になります。したがって、ブロックチェーンの「不変性」とは、他のデータではなく、ブロックチェーンに保存されたコンテンツ（図 4 の赤で囲まれたコンテンツなど、図のシリアル番号はプロセス全体を示しています）の改ざんが困難であるという事実のみを指すことを強調することが重要です。同時に、複合アドレス情報は、別の観点から見ると、将来のシステム負荷分散の障害にもなります。ブロックチェーンは「スリム化」することができないため、保存情報が増加し、「読み取り」効率が徐々に低下します。将来、クライアントは完全なブロックチェーンをロードする必要がありますか?結局のところ、単一のユーザーが関与する情報の割合は非常に低く、この地域にブロックチェーンサーバーを設置することは予想される方向ではありません。このようにして、「分散型」ブロックチェーンは「非集中型」ブロックチェーンに移行し、ブロックチェーン サーバーは完全なチェーン情報を保持します。

図4 VeChainに似たアプリケーション

結論

従来の金融のインフラは集中化されており、取引時の情報集約、契約内容、信用保証などの業務は金融仲介業者を中心に行う必要があります。両当事者が締結した契約を承認することにより、仲介機関が保有するすべての取引情報が正しいものとみなされます。したがって、従来の集中型サービス モデルでは、システム自体はフォールト トレラントではありません。仲介機関自体に道徳的リスクが生じたり、契約がハッカーによって悪意を持って変更されたりすると、取引契約の履行に抜け穴が生じ、参加者は財産的損失を被ることになります。これは、近年金融機関のサーバーに対して繰り返し攻撃が行われてきた動機をさらに示している。ブロックチェーンの存在により、システムの耐障害性が向上し、「分散型コンセンサス」を通じてシステムの統一されたデジタル表現が実現され、需要と供給がより緊密になります。それが継続的に注目されていること自体が、伝統的な金融の現状に対する「反乱」なのです。金融の本質は価値の流れであり、需要、供給、仲介者がこの流れを実現するための3つの要素となります。従来の金融仲介業者は現在、需要と供給を直接満たすことができません。ブロックチェーンは需要と供給を強化し、仲介業者を弱体化させることで、需要と供給の効率のマッチングを最適化します。これは、現在の供給側改革の技術的な実施でもあります。

心が足跡を超え、市場で「伝説」が横行し始めたとき、私は将来のさらなる探求のためにいくつかの領域を強調しているだけです。スペースが限られているため、考えられる詳細をいくつかの言葉で列挙することしかできません。練習のペースを維持することによってのみ、私たちはビジョンに近づき、道を進むことができるのです。