分散型台帳技術 — 過去、現在、未来
この記事はGenesysGoによる「DLT— Past, Present, Future」を日本語に機械翻訳したものです。
ブロックチェーン革命
2008年のビットコインの誕生は、分散型システムと分散型テクノロジーにおける革命を引き起こしました。ピアツーピアネットワーキング、暗号学的ハッシュ、独創的な合意形成メカニズムを組み合わせることで、ビットコインは世界初の分散型デジタル通貨をブロックチェーンという画期的なデータ構造を用いて実現しました。
簡単に言うと、ブロックチェーンはトランザクションを順番にグループ化して記録する分散型台帳です。各ブロックには、前のブロックへのリンクを表す暗号学的ハッシュポインタが含まれており、記録されると非常に変更が難しい年代順のチェーンを形成します。これにより、ブロックチェーンは変更不可能な真実の記録として確立され、分散型ネットワークが台帳の状態に対する合意を強制します。
ブロックチェーンアーキテクチャによって解き放たれたいくつかの顕著な革新：
分散化：ネットワークは中央機関によって制御されません。合意形成とガバナンスは分散されています。
透明性：すべてのトランザクションは、公開台帳上のすべての参加者に対して可視化されています。
不変性：ブロックチェーン上に記録されたトランザクションは変更や削除ができません。
合意：参加者はプロトコルにエンコードされたルールを通じて台帳の正式な状態について合意します。
ブロックチェーン技術は、分散型の信頼できない合意形成を可能にすることで、仲介者なしでのピアツーピアのデジタルトランザクションの基盤を築きました。ビットコインはデジタルマネーとしてのブロックチェーン革新の第一波を引き起こしました。間もなく、イーサリアムのようなプラットフォームがプログラム可能なスマートコントラクトや分散型アプリケーションを可能にすることで、可能性を拡大しました。
業界を横断して、ブロックチェーンベースのシステムはワークフローを革命的に変えています - 供給チェーンの追跡から医療記録、アイデンティティ管理、保険まで。共有された不変の台帳を可能にすることで、ブロックチェーンは未来の分散型経済の基盤を提供しています。
しかし、ブロックチェーン技術が初期の段階から成熟するにつれて、スケーラビリティ、セキュリティ、効率性をめぐる一定の限界が明らかになってきました。これにより、ブロックチェーンの革新を基にしつつ、それらの限界を超越する新世代の分散型台帳技術が生まれています。
新しい分散型合意形成の形態
ブロックチェーンはスケールでの分散型合意形成を先導しましたが、定められた順番でブロックを作成・検証することへの依存は、スループットとレイテンシーをめぐる顕著な制約をもたらしています。以下の2つの新しいアプローチがこれらの障壁を打ち破ることを目指しています：
ハッシュグラフ - 企業利用に最適化されたブロックチェーンの代替となる高速合意アルゴリズム。2016年に作成されたハッシュグラフは、「ゴシップについてのゴシップ」システムを使用してメッセージを伝え、ノード間で迅速にビザンチン障害耐性の合意に達することで、ブロックチェーンのパフォーマンスを改善しようとしています。
有向非巡回グラフ（DAG） - 非同期並列処理のためのグラフベースの分散型台帳構造。
Hashgraph:
ノード間のメッセージ伝達にゴシップを使用し、ブロックマイニングではなく仮想投票を採用することで、ハッシュグラフは企業規模での分散型台帳の利点を提供しようとしています。これにより、機関やコンソーシアムからの強い関心が集まっています。しかし、ハッシュグラフは、オープンなブロックチェーンネットワークよりも透明性と分散化が劣るという批判にも直面しています。非公開で開発された特許取得済みのアルゴリズムを使用していることが懸念を呼んでいます。全体として、ハッシュグラフは高いパフォーマンスと公平性を提供していますが、その約束を果たすためにはさらなる分散化が必要です。
ハッシュグラフのユニークな特徴：
非同期ビザンチン障害耐性：悪意のあるノードに対しても、セキュリティの数学的証明を提供
公平性：トランザクションの順序が不当に影響を受けないようにプロトコルが保証
高速性：テスト中に秒間25万トランザクション以上を処理できると主張
効率性：合意形成と検証のための最小限のオーバーヘッド
確定性：トランザクションは確率的な保証を持って迅速に確定
ガバナンス：分散型のコミュニティ主導のガバナンスを可能にする
有向非巡回グラフ (Directed Acyclic Graphs - DAG)
線形のブロックチェーンやブロック-DAGのハイブリッドを超えて、有向非巡回グラフ（DAG）は分散型台帳技術における最も根本的なアーキテクチャのシフトを代表しています。名前が示す通り、DAGはサイクルのない相互接続されたノードとエッジから構成されるグラフ構造です。分散型合意の文脈において、各頂点は個々のトランザクションを表し、エッジはトランザクション間の時間的依存関係を表します。線形のブロックチェーンから非線形の非巡回グラフへと移行することで、DAGはトランザクションに焦点を当てた、分散型アプリケーションのためのスケーラブルなアーキテクチャを提示しています。この記事の後半で、DAGの実世界での実装について分析します。
有向非巡回グラフ（DAG）のユニークな利点：
非同期処理：トランザクションは並行して検証できるため、高いスループットが可能です。
最小限の手数料：ブロックのシーケンスを排除することで、含まれるための優先順位付けに必要な手数料が不要になります。
低レイテンシー：合意が自然に生じるため、最終確定時間が最小限に抑えられます。
スケーラビリティ：ネットワークサイズと共にトランザクション量が増加しても、混雑しない。
検閲耐性：特定のノードによってトランザクションがブロックされたり遅延したりすることがありません。
合意形成プロトコルとガバナンス
基盤技術として、分散型台帳技術がトランザクションを確認し、変更不可能な合意を達成することが、その価値を支えています。異なるアプローチは、セキュリティ、スケーラビリティ、分散化、確定性などの面でトレードオフを提供します。
人気のある合意形成プロトコルをいくつか挙げてみましょう：
プルーフ・オブ・ワーク（PoW）
ビットコインやイーサリアムで使用されているプルーフ・オブ・ワーク（PoW）は、マイナーが計算上の困難な暗号学的パズルを解くことを要求し、次のブロックを追加します。これにより、合意形成が高価でリソース集約的になり、攻撃を抑止します。しかし、高いエネルギーコストとハードウェア要件により、時間とともに分散化が減少します。
プルーフ・オブ・ステーク（PoS）
ソラナのようなプラットフォームで使用されているプルーフ・オブ・ステーク（PoS）は、ネットワーク上でステークされた預金に基づいてランダムにバリデータを選択します。これによりリソースのオーバーヘッドが低減されますが、大きなステークホルダーによる集中化されたガバナンスに関する懸念が生じています。PoWとPoSを組み合わせたハイブリッドモデルは、バランスを提供します。
熟慮型ビザンチン障害耐性
Stellarのようなプラットフォームで使用されているこの方法では、分散型ノードが熟慮と投票のラウンドを通じて合意に達します。マイクロペイメントのようなユースケースに柔軟性を提供しますが、指数関数的にスケールするわけではありません。
有向非巡回合意（DAG）
DAGに特有のこの方法では、トランザクション間の時間的相互リンクを分析することで合意が生じます。リーダーやブロック作成のオーバーヘッドなしに大量のトランザクションを処理できます。まだ進化中の領域です。
各合意形成方法はトレードオフを行い、特定の利点をもたらします。しかし、軽量なDAGベースの合意によって解き放たれるスケーラビリティは、数十億人にも及ぶグローバルスケールのユーザーを支援する方向を示しています。コアな合意形成だけでなく、ガバナンスもまた重要です - アップグレード、持続可能性、インセンティブ、包括性などの要因を含んでいます。分散型で透明なコミュニティガバナンスを取り入れたネットワークは、進化上の優位性を持っています。分散型合意の分野はまだ初期段階にあります - 今後数年間で急速な革新が期待されます！
有向非巡回グラフの非同期の力
ブロックチェーンが連続したブロックを用いて分散型合意を先駆けた一方で、有向非巡回グラフ（DAG）は非同期の並列処理を可能にすることで、次の進化を代表しています。このセクションでは、DAGについて詳しく掘り下げ、ブロックチェーンのアーキテクチャが持つ固有の限界をどのように克服しているかを解説します。
ブロックチェーンは、厳密な順序でブロックに束ねられたトランザクションを処理します。これによりスケーラビリティが制限され、以下のような他の問題が生じます：
ブロックサイズと間隔によって制限される線形スループット
ブロック作成のランダム性による確認時間の変動
高ボリューム状況時の混雑と高い手数料
同時に2つの有効なブロックが作成された場合のフォーキング
時間とともにマイニングパワーの中央集権化と集約化
有向非巡回グラフが線形の障壁を打ち破る方法
各頂点がトランザクションである有向非巡回グラフ（DAG）構造を使用することで、ブロックチェーンは並列処理が可能な非同期トランザクショングラフへと進化します。本質的に、DAGは指数関数的に大きなスケーラビリティ、効率性、並列性を可能にし、分散化と監査可能性を維持します。これにより、IoTから分散型ファイナンスに至るまでのさまざまなユースケースに理想的です。
実世界での応用を分析してみましょう：
トランザクションは、個別のブロックではなく、到着時間に基づいて以前のトランザクションを直接参照し確認します。
合意は、単一の中央チェーンではなく、全体的なDAG構造の分析に基づいて生じます。
トランザクションを並行して非同期に処理し、検証することが可能です。
ブロックシーケンスの制約を回避することで、高いスループットとスケーラビリティを実現します。
ランダムなブロック作成ではなく、頂点のアタッチメントに基づいたスムーズな確認時間を提供します。
DAGの実用例 - D.A.G.G.E.R.プロトコル
D.A.G.G.E.R.（Directed Acyclic Gossip Graph Enabling Replication）は、非同期DAGベースの合意形成によって動く革新的な分散型台帳プロトコルです。D.A.G.G.E.R.では、ノードが直接トランザクションを伝達し、それらは絶えず成長するDAG構造に組織されます。各ノードは、論理的な時間的順序に基づいて合意を確立するために、自身の局所的なDAGのビューを分析します。DAGの非同期スケーラビリティとデジタル署名、タイムスタンプを組み合わせることで、D.A.G.G.E.R.はボトルネックが少ない高性能な分散型合意メカニズムを提供します。
D.A.G.G.E.R.のユニークな利点には以下のものがあります：
非同期のピアツーピア伝達と検証
DAG分析から生じるリーダーレスな合意形成
トランザクションの時間順序付け
グラフコンテンツの署名による監査トレース
ビザンチンノードに対する高い耐性
極めて高いトランザクション処理能力とスムーズなスケーリング
DAGの実用例 - ShdwDriveのユースケース
非同期DAGベースのアーキテクチャを活用する分散型ネットワークの主要な例として、近々リリースされるShdwDrive v2があります。これは分散型のストレージおよびコンピュートソリューションです。ShdwDriveはユーザーファイルを暗号化されたシャードに分割し、戦略的に世界中に分散されたノードオペレーター間でピアツーピアに保存します。小規模だが高性能なメタデータDAG台帳は、D.A.G.G.E.R.によって駆動され、シャードのインデックス、位置、およびアクセス許可を追跡します。
その革新的な合意形成アプローチにより、ShdwDrive v2は従来のブロックチェーンストレージソリューションのスケーラビリティの制約を克服しています。制御されたシミュレーション中、D.A.G.G.E.R.は理想的な条件のネットワーク上で秒間に100万トランザクション以上を生成しました。これはすべて、署名検証と改ざん防止のトランザクション最終確定を維持しながら行われます。合意層がストレージサイズとは独立してスケールするため、理論上のストレージ量はペタバイトを超えてもスループットや合意性能に影響を与えることはありません。言い換えれば、非同期のD.A.G.G.E.R.合意は、ネットワーク成長とともにスループットがより線形にスケールすることを可能にし、同時に迅速なトランザクションの最終確定を維持します。
結論
分散型台帳技術は、初期のブロックチェーンプロトタイプからハッシュグラフや、D.A.G.G.E.R.のような革新によって支えられる有向非巡回グラフ（DAG）のような根本的なパラダイムシフトへと急速に進化してきました。時間的なグラフ上で非同期に動作することにより、DAGは指数関数的なスケーラビリティと効率性の向上を実現し、分散型テクノロジーが先進国と新興経済国の両方にグローバルに拡大することを可能にします。
ブロックチェーン技術が成熟し、産業に浸透するにつれて、ShdwDrive v2のような非同期アーキテクチャは成長とユーティリティの次の段階を示しています。分散型経済は、地理的にもセキュリティ、透明性、レジリエンス、採用の実現可能性を組み合わせたスケーラブルな基盤が必要です。
D.A.G.G.E.R.のようなソリューションにより、分散化は推測や孤立した実験を超えて、世界中の製品、サービス、進歩の基盤に組み込まれるようになるでしょう。分散型の未来が待っています！
この記事はGenesysGoによる「DLT— Past, Present, Future」を日本語に機械翻訳したものです。
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