ブロックチェーンのハードコア分析（I）：ブロックチェーンは共有データベースか？

導入

近年、ブロックチェーンの理解と応用については学界や産業界において多くの誤解があり、私は過去の記事でそれを徐々に明らかにし、再定義してきました。しかし、それだけでは十分ではないといつも感じており、それについて特別な章を書いていません。最近、分散型産業連携モデルを設計している中で、ブロックチェーン技術の微妙な部分に遭遇するたびに、こうした誤解を一つずつ解説する連載記事が必要だと感じています。私は、繰り返し提唱することで、ブロックチェーン業界の応用のためのより多くのソリューションと定義を提供できることを願っています。

今回はまず「ブロックチェーンは共有データベースである」という主張に問題があるのか​​どうかについて議論します。百度百科事典はブロックチェーンについて次のように説明しています。「ブロックチェーンは情報技術分野の用語であり、本質的には共有データベースです。そこに保存されているデータや情報は、「偽造不可能」、「プロセス全体にわたって痕跡を残す」、「追跡可能」、「オープンで透明」、「共同で維持」という特徴を備えています。ブロックチェーンが共有データベースであるというほとんどの人の見解は、百度百科事典に大きく影響されていると言えます。

次に、共有データベースとは何かを分析してみましょう。

1. 共有データベースとは何ですか?

「HowNet」でキーワード「共有データベース」を検索しましたが、直接一致する論文は見つかりませんでしたが、データ共有モデルに関連する論文は多く見つかりました。また、Baidu 百科事典で検索しても「共有データベース」の概念的な説明は見つかりませんでしたが、「共有ストレージ」は見つかりました (概念はまったく異なるため、興味があれば自分で検索してください)。 「共有データベース」は、学術およびシステムソフトウェアの実践においてこれまで概念化されたことはなかったと言えます。 「共有データベース」は、インターネット用語の創造によって歪められた産物です。

これは、データ統合・共有モデル分析の観点から見ても、データベース分類分析の観点から見ても、「共有データベース」は誤った命題であるためです。

まず、データベースの定義から：「データベースとは、データ構造に従ってデータを整理、保存、管理する倉庫であり、長期間コンピュータに保存され、整理され、共有可能で、統一的に管理される大量のデータの集合体である」[1]。つまり、データ共有自体はデータベースの基本機能の 1 つであり、データベースのデータ共有機能を確立するためにブロックチェーン技術を使用する必要はありません。

第二に、データベースの分類の観点から見ると、現在の一般的な分類はデータ構造の異なる編成に基づいており、「リレーショナル データベース」と「NoSQL データベース」に分けることができます。異なる展開モードに基づいて、「スタンドアロンデータベース」や「分散データベース」などに分類できます。データ共有の程度に応じて分類されたデータベースはこれまでありませんでした。

さらに、データ共有方法の観点から、業界ではデータ統合を採用して、さまざまなソース、形式、特性のデータを論理的または物理的に有機的に統合し、企業に包括的なデータ共有を提供することがよくあります。データ統合システムは通常、フェデレーション、ミドルウェア モデル、データ ウェアハウスなどの方法を使用して構築され、成熟したフレームワークが数多く利用可能です。

したがって、「共有データベース」という概念は、データベース技術や企業のデータ共有モデルの開発においてこれまで一度も登場したことがありません。データベース ソフトウェア開発の本来の目的は、本質的にデータの整理、保存、管理、共有を解決することだからです。

2. ブロックチェーンは共有データベースであると考えられるのはなぜですか?

上記の「ブロックチェーンは共有データベースですか？」という記述これは誤った命題です。データベースの使命の 1 つは、データへのアクセスと共有の利便性を向上させることだからです。では、なぜそのような定義があるのでしょうか? 「ブロックチェーンは共有データベースである」という考えは、主にブロックチェーンの基盤となる一般的なプラットフォームや製品に影響されていると思います。

まず、ビットコイン、イーサリアム、EOS などのほとんどのパブリック チェーン プラットフォームは、一般的な基盤ブロックチェーン プラットフォームではありません。これらはすべて、暗号化技術、分散技術、P2Pデータ転送、コンセンサスアルゴリズム、チェーンデータ構造、ゲーム理論など、ピアツーピアの資産取引を中核とするブロックチェーン関連技術の組み合わせを構築しています。技術の応用は、ポイントツーポイントで安全かつ効率的な資産取引の実現に役立ちます。そのため、政府業務、産業、サプライチェーンなどの非資産処理産業分野では、パブリックチェーンに基づくブロックチェーン技術を直接使用することは、多くの場合互換性がありません。パブリックチェーンプラットフォームのビジネス目的は明確であるため、ビットコインが共有データベースであるかどうかについては議論されません。

第二に、アライアンスチェーンアプリケーションを開発しているほとんどの業界では、基盤となる Apache Hyperledger シリーズのプラットフォームが広く使用されており、Hyperledger の影響を強く受けています。 Hyperledger の中核である Fabric を例にとると、Fabric はビジネス目的が明確でない一般的なブロックチェーン プラットフォームです。下の図から、Fabric のノードは主にスマート コントラクト (初期の Chaincode) と分散型台帳で構成されていることがわかります。ノード内のデータは主に分散型台帳に保存されます。

ファブリックノードの構成

出典: Hyperledger Fabricテクニカルホワイトペーパー[2]

分散型台帳Ledgerは主にブロックチェーンとグローバル状態で構成されています。グローバル状態の更新は、ブロック内のトランザクションによってトリガーされ、決定されます。下の図を参照してください。

ファブリック元帳の構成

出典: Hyperledger Fabricテクニカルホワイトペーパー[2]

下の図からわかるように、分散型台帳のグローバル状態 World State は、本質的には分散型 KV ストレージ モデルです。分散ノードネットワークと組み合わせると、ブロックチェーンが共有データベースと見なされる理由を説明するのは難しくありません。

ファブリック状態モデル

出典: Hyperledger Fabricテクニカルホワイトペーパー[2]

前述の通り、Fabric はビジネス目的が不明確な一般的なブロックチェーン プラットフォームです。 Fabric の元帳モデルは、実際には私たちが日常生活で理解している財務元帳と直接的な関係はありません。 Ledger は、あらゆるデータを保存できる一般的な KV ストレージ モデルです。 Fabric の実際の使用では、ドメイン モデル ドライバーがない場合、Fabric は実際には分散データ ストレージ アーキテクチャになります。

この要因の影響を受けて、私たちは実際にブロックチェーン業界のアプリケーションで Fabric のグローバル状態ストレージ World State を広範囲に使用して、分散ストレージ チェーンを実現しています。他の記事でも繰り返し強調してきたように、ブロックチェーンを分散型データストレージのメカニズムとして位置付ける場合、現在一般的に使用されている分散型データベースに比べて技術的な利点はなく、実装がより複雑で効率が低いだけです。

3. データ共有はデータ保存構造とは無関係である

以上の分析により、Fabric に代表される一般的なブロックチェーン プラットフォームを分散データ ストレージ モデルとして定義することは確かに可能ですが、この分散ストレージ メカニズムはデータの共有とオープン性をもたらすことができるのでしょうか。ここに誤解があります。データの分散はデータの共有につながるという一方的な理解がありますが、この記事では、データが共有されるかどうかはストレージ構造や展開モードとは無関係であることを強調したいと思います。

データ保存構造と展開モードは物理モデルであり、データ共有はビジネス モデルです。 「データは資産」であり、個人のプライバシー保護や商業データのセキュリティが一般の人々やメディアの間でより深く理解されるようになった現在、データを共有するかどうかを判断する鍵は、データがどのように保存され、展開されるかではなく、データ共有のビジネス上の必要性と複数の参加者の利益がバランスが取れ、保護されているかどうかです。 「情報孤島」問題を解決するために、単に分散ストレージ メカニズムを使用するというのは明らかに幻想です。

さらに、「情報孤島」の問題のほとんどは、データの分散された保存と管理によって引き起こされます。データ配信は見通しではなく現状であると言えます。データの分散によって生じる「情報孤島」の問題を解決するには、まずデータ主権関係を区別する必要があります。単一のデータ主権（絶対的なデータ主権）の下では、データ統合が最も効率的な方法であり、データ統合では、データ フェデレーション、データ ミドルウェア、データ ウェアハウスを通じてデータ集約を実現します。多者間のデータ主権（相対的データ主権）関係においては、合法性とコンプライアンスを前提として、法的執行またはビジネスモデルの推進を通じて、データアプリケーションの利害関係者間でデータが安全に流れることを可能にします。

たとえば、複数当事者のデータ主権、統合コスト、法的制限などの理由でデータ統合を確立できない環境では、ブロックチェーン技術を使用して、データが取引可能、移動可能、制御可能な信頼できるデータ共有ネットワークを確立できます。しかし、現時点でのブロックチェーン技術の応用の焦点は、分散型データストレージではなく、データ資産の取引にあります。データ資産トランザクション モデルが確立されていない場合、Fabric のグローバル状態を使用するだけではデータ共有を実現できません。

実際、ビットコインに代表される従来のブロックチェーン技術は、ブロックチェーンの分散ノードへのデータ保存は、データ共有という最終的な目的のためではなく、各ノードを保護し、トランザクションデータの信頼性をローカルかつ効率的に検証するためだけであることを証明しています。

4. 新しい技術の推進力は常に最初にダンベル効果をもたらす

インターネット Web2.0 時代に入って以来、多数の新しいテクノロジーと新しい用語が業界に流入してきました。ビッグデータ、AI、5G、ブロックチェーンから今年の量子コンピューティングまで、あらゆる新技術と産業の組み合わせは、国内産業界における技術認識の「ダンベル効果」を避けることはできません。つまり、ダンベルの一方の端は概念的かつ抽象的であり、もう一方の端はインスタンス化され、道具化されています。

ブロックチェーン技術の台頭についても同様です。一方では、ブロックチェーンは、集中型システムをネットワークの自律性に置き換える分散型の価値インターネットとして概念化され、抽象化されています。一方、ブロックチェーンは共有データベース、分散ストレージツールとして説明されています。なぜこのような認識が生じるのでしょうか?大きな理由としては、新しい技術の突然の台頭は、ほんの数本の論文といくつかの応用シナリオによって引き起こされることが多いのですが、幅広い分野における応用支援研究がまだ十分に追いついていないということだと思います。高度に概念的、抽象的、またはインスタンス化された、道具的な定義を使用すると、現実世界でのマッピング関係を常に見つけることができ、これは低コストの説明パスです。

新技術の発展によるダンベル効果は避けられないプロセスであると言えますが、現場実践における新技術の知識の蓄積とモデルの沈殿により、ダンベルの両端は絶えず修正され、価値認識はよりスムーズで実用的なものになります。アインシュタインはかつてこう言いました。「問題を作り出したときと同じ思考レベルでは、その問題を解決することはできない。」新しいテクノロジーを検討する際、実際のものに直接一致させてマッピングすることができないことがよくあります。代わりに、革新的な思考を活用して、応用分野における新しいテクノロジーの定義と価値を開発し、向上させる必要があります。

要約する

ブロックチェーン技術は、確かにある程度は分散データベースやデータ共有メカニズムとして使用できますが、実際のアプリケーションでは従来のデータ統合フレームワークに比べて利点はありません。同時に、分散コンセンサスアルゴリズム、P2P ネットワーク伝送、ブロックデータ構造などのテクノロジーの使用により、システムはより複雑になり、パフォーマンスと保守性が低下します。分散された一貫性のあるストレージ メカニズムを確立するためだけにこのような莫大なコストをかけるのは明らかにコストに見合うものではなく、実用的な商業的見通しもありません。ブロックチェーン技術を活用するには、データ取引環境の最適化を前提として、分散型、ピアツーピア型、安全かつ公正な取引環境の構築に注意を払い、間接的にデータの完全な共有と活用を実現する必要があります。データ共有の分野において、ブロックチェーン技術は絶対的な要素ではなく、あくまでも基本条件の一つに過ぎないと言えます。データの所有権が分散化された環境では、データを共有できるかどうかを決定する最も重要な要素は、ビジネスモデルと商業モデルの確立です。