サトシ・ナカモトのホワイトペーパーからブロックチェーンを再検証する

翻訳:高度差信号がいっぱいです

2016 年が近づくにつれ、ブロックチェーンに関する話題が多くなっているように感じます。主流メディアでも、この言葉が頻繁に取り上げられるようになっています。インターネット金融の分野だけでも、サービス提供者と利用者を名乗る人が多数存在します。彼らは、ブロックチェーンが多くのアプリケーションに革命的な影響を与えると主張しています。

この用語がますます多くの人々に使われるようになると、人々がよりよく理解できるように定義を明確にする必要がありますが、これはより深い理解というよりはキャッチフレーズのようなものです。

インターネット空間には多くの競合する意見がありますが、残念ながら統一された意見は見つかりません。ブロックチェーンは、市場で話題になっている単なる流行語ではありません。いくつかの質問に答える必要があります。

ブロックチェーンとは何ですか?それは何ではないですか?それは一体何なのでしょう？それを活用して、新しい永続的なシステムを構築できるでしょうか?要するに、ブロックチェーンの本質とは何でしょうか?

サトシ・ナカモトのホワイトペーパー

ブロックチェーンに関する議論のほとんどはサトシ・ナカモトのホワイトペーパーから始まっていますが、この基礎が私たちを混乱に導いているのです。 「ブロックチェーン」と呼ぶべきか「ブロックチェーンのブロックチェーン」と呼ぶべきかはさておき、この本では「ブロック」は 67 回、「チェーン」は 27 回出てきますが、「ブロックチェーンのブロックチェーン」や「ブロックチェーンのブロックチェーン」は 0 回出てきます。とりあえずそれは置いておいて、この本が私たちをどこに導いてくれるのか見てみましょう。

このホワイトペーパーは非常に短く、わずか 9 ページです。 「ブロック」と「チェーン」が初めて言及されるのは、タイムスタンプ サーバーの原理について説明しているセクション 3 の 2 ページ目の下部です。これに先立ち、著者は本書の中で、信頼や第三者を必要とせずに2者間で取引を行えるようにするなど、ビットコインに関連する一連の設計目標について説明しました。

設計目標を明記することは非常に重要です。これにより、これらの目標を達成するアプリケーションをその後導入するための準備が整います。この種のアプリケーションは、1 つのレイヤーが別のレイヤーの上に積み重ねられているのが特徴であり、各新しいレイヤーの役割を理解するだけで済みます。

ブロックチェーンの本質という疑問に答えようとするとき、最初のアプリケーションの特徴ではなく、物事の特性を注意深く見る必要があります。

貿易

ホワイト ペーパーの第 1 章は、本全体の導入部分であり、第 2 章と同様に、価値のある内容は何もありません。第 2 章ではデジタル通貨の基礎が説明されていますが、著者は一連の取引の中で「コイン」が新しい所有者にどのように割り当てられるかを説明しています。ここでの「コイン」は、関連する取引の履歴を表す単なる比喩です。

興味深いことに、セクション 2 では、上記の操作を完了する必要のない集中型システムについても説明しています。

ブロックとチェーン

第 3 章では、ブロックチェーンの基盤を最もよく表していると言えるデザイン パターンの本質について説明しました。著者らは、それぞれの内容に関連したハッシュ コードを持つ一種の追加可能なデータ ブロックを設計しました。さらに、各ブロックは前のブロックの暗号ハッシュと結合できるため、チェーン全体の構築が保証されます。

公開されたブロック ハッシュ値は、ブロック データとその前のブロックのハッシュ値の存在の証拠として使用でき、オンラインで誰でも閲覧できます。前のブロックまたはブロック全体内の他のデータを変更すると、システムは、以前に公開されたハッシュ値と一致しない別のブロック署名を生成します。

これらの機能は設計全体の基礎となるものであり、これらがなければ興味深いものを構築することは不可能です。ここで触れられていないものもいくつか興味深いです。ここでは「コイン」やピアツーピアネットワーク、マイニングなどについては触れられていません。その代わりに、著者はこれらのハッシュを広く公開すれば十分であると主張し、新聞やユーザーのウェブサイトで公開するという 2 つの例を挙げています。

しかし、私たちは根底にある意味について推測するきっかけとなるいくつかの特徴を発見しました。

外部の観察者がチェーン内のブロックのデータを取得し、独立して計算して同じハッシュ値を取得しない限り、このハッシュ値を公開することは意味があります。外部の観察者はブロックチェーンの作成者を信頼する必要はなく、履歴ハッシュ値を自分で比較するだけで済みます。

ハッシュ値を再計算するには、ブロックの生成に基づいた特別なアルゴリズムが必要です。このアルゴリズムがなければ、外部の観察者がハッシュ値を再計算することは不可能になります。

ピアツーピアを可能にする

次のセクション 4 では、ホワイト ペーパーで Proof of Work について説明します。最初の行は非常に興味深いです。「ピアツーピア (P2P) ベースで分散タイムスタンプ サーバーを展開するには、Adam Back Hashcash に似たプルーフ オブ ワーク システムを使用する必要があります。プルーフ オブ ワークはブロックチェーンの構築に必要ではなく、タイムスタンプ サーバーの展開を確実にするためにのみ必要です。」

その後の暗号通貨の設計では、他のアプローチ（プルーフ・オブ・ステークや、その 2 つのハイブリッドなど）を使用できることが示されていますが、クライアント サーバー モデルで十分であると思われる場合は、上記のアプローチは不要です。

ブロックチェーンの設計においてプルーフ・オブ・ワークが他の用途を持たないと言っているわけではありませんが、私たちの問題にとってはあまり重要ではないようです。

ウェブとその先

第 5 章では、ビットコイン ネットワークのアプリケーション特性について説明します。ここではブロックチェーンの概念を明確化したり拡張したりする必要はありません。さらに、その後の第 6 章、第 7 章、第 8 章、第 9 章、第 10 章、第 11 章、または第 12 章 (最後の章) では、ブロックチェーンに関する新しいアイデアは提示されていません。

質問に答えてください

サトシ・ナカモトのホワイトペーパーがブロックチェーン設計の源泉であるならば、彼は私たちに簡潔な定義を残しており、それがおそらく最も啓発的な側面です。著者は具体的な設計上の選択とその目的を明確に説明しており、ブロックチェーンに関するさまざまな議論は構造上の問題ではなく、単に応用の問題である可能性があると結論付けることができるようです。

具体的な質問をいくつか挙げます。

ブロックチェーンには「コイン」の参加が必要ですか?

ホワイトペーパーには、P2P ネットワークのセキュリティを提供する上で参加者の誠実さを保証するためのインセンティブをどのように提供するか、またシステムに「コイン」を導入するかどうかについて興味深い議論がありますが、その議論が P2P ネットワークの枠組み内で行われていることは明らかです。この本は、「コイン」という概念は、不必要に信頼できる「巨額のお金」であると主張しています。

信頼できる大金は暗号通貨の目的ではありませんが、暗号でリンクされたブロックチェーンを構築したいのであれば、「コイン」は必要ないようです。これは信頼の問題であり、これについては後でまた取り上げます。

ブロックチェーンにはスマートコントラクトを含める必要がありますか?

ホワイトペーパーの観点からすると、これはありそうにありません。ホワイトペーパーには「契約」という言葉は出てきません。

スマートコントラクトはブロックチェーン上で実行できますか?もちろん、ブロックチェーンは他の多くのことも実行できます。

ブロックチェーンはプログラム可能である必要がありますか?

繰り返しますが、この質問に対する答えは「ノー」のようです。ホワイトペーパーには「プログラム」も「スクリプト」も記載されていません。

ブロックチェーンには解釈可能性の要件があります。ブロックチェーンは 1 人以上の独立した観察者によって解釈可能である必要があるため、ブロックチェーンは 1 つ以上の明確に定義されたデータ構造に基づいて構築されます。データ ブロック構造には前のブロックのハッシュ値が含まれる必要があり、ブロックの暗号ハッシュは特定のパターンに従う必要がありますが、上記の原則のいずれにおいても、データ構造に実行可能エンコードの概念が含まれる必要はありません。

ブロックチェーンには何らかの形のプログラミングコードを含めることができますか?これは実行に関する質問であり、答えは「はい」です。ビットコインには限定的なスクリプト言語が含まれていますが、イーサリアムなどの他のシステムはその後、より複雑なプログラミング モデルのサポートを試みてきました。

ブロックチェーンがこれらの概念をサポートするように設計できれば、その設計は非常に野心的なものになるでしょう。しかし、ブロックチェーンは、他のリンクされたデータリスト構造よりもプログラム可能である必要があるようです。

ブロックチェーンはデータベースですか?

答えが「ノー」であるもう一つの質問。前述のとおり、ホワイトペーパーには「データベース」という言葉は出てきません。

本質的に、ブロックチェーンは特殊なタイプのデータ構造です。チェーン内のブロックにはデータが含まれていますが、それをデータベースとして考えることはできません。ブロックチェーンは、せいぜい、特定のデータ アプリケーションを表すトランザクション レコードです。

同様に、ブロックチェーンのセマンティクスについても疑問はなく、関連リストについても疑問はありません。特定のアプリケーションでは疑問が生じる可能性がありますが、アプリケーション自体が物事を定義することはできません。

比較すると、TCP パケットには IP パケットのこの要件が含まれており、これは一連の IETF (Internet Engineering Task Force) RFC (Requests for Comments) でデータ構造として定義されています。上記 2 つのファイルは、情報パケットの形状と、情報パケットを送信する際の情報パケットの動作を記述します。パケット受信者は、メッセージの送信者との間にネットワークを介さずに、パケットが有効かどうかを自分で判断できます。

どのルーターやファイアウォールでもこれらのパケットを受信し、後で分析できます。これらの機器は情報テーブルのデータクエリを提供する場合がありますが、IP パケットの上記の特性にもかかわらず、それをデータベースとは見なさず、RFC にはそれがデータベースであると推測できるものは何もありません。アプリケーション属性と自己属性はまったく異なるものです。

ブロックチェーンは人々の間の信頼を必要としないのでしょうか?

ここでの答えは依然として「ノー」ですが、質問が広範すぎます。ブロックチェーンでは、従来のシステムよりも信頼の必要性は少なくなりますが、ブロックチェーンのアプリケーションを実行するには、依然としてある程度の信頼が必要です。

受信者は、データ ブロックが送信中に仲介者によって変更または破損されていないことを信頼する必要があります。ビットコインやその他のネットワーク内で P2P 分散ブロックチェーン ネットワークを構築する目的は、人々の間の信頼要件を減らすことですが、このモデルでも潜在的な障害点がいくつかあります。たとえば、次のようになります。

私たちは、ブロックチェーン ソフトウェアが動作中に破損せず、偽造されていないデータを送信することを信頼しています。

ブロックチェーン ソフトウェアを実行しているオペレーティング システムが破損しておらず、偽造されていないデータを送信することを信頼しています。

私たちは、システムのネットワークを提供する中央処理装置がそのままの状態で、本物のデータを伝送することを信頼しています。

「コードを信頼する」というのは興味深いスローガンですが、マルウェアやスパイウェアなどが 30 年以上も前から存在していることを考えると、この戦略には依然として懐疑的である必要があります。

ブロックチェーンの設計により偽造が困難になるわけではありませんが、偶発的なエラーの可能性は大幅に減少します。私たちは（境界内で）「信頼して証明する」ことができ、これは盲目的な信頼に比べてすでに大きな進歩です。さらに重要なのは、これらの信頼性を低下させる機能は、P2P ネットワークの設計上の特徴ではなく、ブロックチェーン エンコーディングの本質であるということです。

ブロックチェーンはパーミッションレスですか、それともパーミッションレスですか?

ブロックチェーンは単なるデータ構造なので、この質問は実際には意味がありません。データ構造を読み書きする能力を誰が持つかは、まったく別の問題です。

この微妙な違いについては今は脇に置いておきましょう。しかし、質問としては意味があるように思えます。ビットコインの例を考えてみましょう。ブロックチェーンを書いているのは誰でしょうか?

答えは、新しいブロックを書き込むマイナー（より正確には、ブロックをハッシュする人ではなく、ブロック作成者、つまりマイニングプールのオペレーター）です。ネットワーク上のプロセッサは、ブロックに含める候補トランザクションを提供しますが、ブロックに含めることが保証されるわけではありません。ビットコインでは、ブロック作成者になるために明示的な許可を必要としないため、これを「パーミッションレス」と呼びます。

ブロックチェーン設計の他の潜在的な用途について考えると、ブロックデータを書き込むことを望む参加者が明確に存在します。しかし、多くの場合、参加者は 1 人だけです。

ブロックチェーンの潜在的な用途に対するこの批判は、ブロックチェーンがデータベースより少し優れていることを示していますが、従来のデータベースでは、盲目的な信頼の余地があるはずですが、ブロックチェーンの内部状態は一般に不明です。ブロックチェーンの最も単純な使用法でも、少なくともシステムの検証方法を提供できますが、検証を完了するには、履歴を検証できることを保証する必要があります。しかし、これは可能性のほんの始まりに過ぎません。

ブロックチェーンはお金のネットワークですか（それとも何か他のもののネットワークですか？）

実際には、いいえ、少なくともそれだけではそうではありません。

「データベースではない」という記述を見たとき、なぜこの記述が間違っているのかについても触れます。表面的には、その議論は魅力的です。ブロックチェーンの上に多くのテクノロジーを構築できるという見方があり、ネットワークオーバーレイがレイヤーになります。

この提案には多くの問題がありますが、最も明白なのはブロックチェーンが単なるデータ構造であるということです。ブロックチェーンを使用すると、インターネット上で情報をスムーズに送信できますが、ブロックチェーンはインターネットの内外で何かを生成することはできません。

ブロックチェーンとその配信を区別することで、ブロックチェーンがより効果的なインターネット金融アプリケーションの作成に役立つという期待が高まります。明確な区別により、設計システムのあらゆるレベルでの実験も可能になります。これは、インターネットの成功を保証した重要な機能の 1 つです。

インターネットでは、ネットワーク スタックの各レイヤーを置き換えたり変更したりできるため、最適な設計が確実に実現されます。同様に、標準ベースのアプローチにより、収益化可能なビジネス上の利点を失うことなく、異なるアプリケーションを連携させることができます。

ブロックチェーンの場合、外部の監視者に対する必要なサポートがすでに存在し、ある程度の調整が必要であることがわかりました。

最後に

ブロックチェーンとは何か、あるいは何ではないのか、そしてブロックチェーンで何を達成できるのかについて見てきましたが、おそらくいくつかの手がかりが見つかったと思います。ビットコインを支えるテクノロジーを使ってできることは数多くあり、ビットコインの遺産はビットコインだけではありません。ビットコインは私たちに、より根本的な性質を明らかにしました。

ブロックチェーンを構成するものについての議論はここで終わるわけではありませんが、議論を前進させなければなりませんし、それを単なるマーケティングの流行語に変えたいという衝動に抵抗しなければなりません。

上記の目標を達成するには、明確な定義だけでなく、合理的な使用も必要です。あまりに多くの異なるアイデアを混ぜることは避けるべきです。実現可能かつ達成可能な技術が必要です。失敗した場合、「ブロックチェーン」という用語は意味を持たなくなり、置き換えられなければなりません。これにより誤った結果が生じます。

私たちが成功すれば、ブロックチェーンのアイデアは物語の終わりにはなりません。ブロックチェーンはレイヤーとなり、その上にさらに優れた、より便利なシステムが構築されるでしょう。