ブロックチェーン技術は、2009年以来、テックサークルで話題になっている非常に特異なタイプのデータベースです。"分散型台帳技術"と呼ばれることも多く、(DLT)、これは基本的にデータが一度追加されると、ほぼ不変になるシステムです。
ブロックチェーンの美しさはその構造にあります - データは時間とともにブロックに追加され、各新しいブロックは前のブロックにリンクされた情報を含んでいます。この巧妙な設計により、最新のブロックを調べる人は、ジェネシスブロックまで全体のチェーンを遡ることでその正当性を確認できます。
ハッシュ関数は、ブロックを結びつける接着剤として機能します。これらの数学的関数は、任意のサイズのデータを受け取り、固定長の結果を生成します。ブロックチェーンのハッシュの魅力は、そのユニークさです - 入力データにわずかな変更を加えると、全く異なる出力が生成されます。
SHA256を考慮してください。これはビットコインで広く使用されています。入力テキスト内の大文字を1つ変更するだけで、まったく異なる暗号出力が得られます。この特性により、ブロックチェーンは非常に改ざん耐性があります。
ブロックチェーン自体は興味深いデータ構造ですが、その真の潜在能力は分散型システムとして実装されたときに現れます。ゲーム理論やその他の技術と組み合わせることで、ブロックチェーンは単一の主体によって制御されない分散台帳として機能することができます。
これは、誰もシステムの確立されたルールの外で記録を変更できないことを意味します。台帳は本質的に、参加者が特定の瞬間にその状態について合意に達することで、同時に誰にでも属しています。
分散型システムが直面する課題は、ビザンチン将軍問題によって最もよく示されています。これは、孤立したアクターが信頼できる通信チャンネルなしで調整しなければならないジレンマです。都市を囲むいくつかの将軍が、攻撃するか撤退するかを合意して決定する必要があると想像してください。彼らが一致して行動しなければ、失敗してしまいます。
ブロックチェーンのメカニズムは、参加者からの潜在的な障害や悪意のある行動に耐えられるように設計されなければなりません。これを達成するシステムは「ビザンチン将軍の合意」を持っていると言われており、中央集権的な制御なしに整合性を維持するために重要です。
P2Pネットワークでは、ユーザーは仲介者なしで直接接続します。情報がサーバーを通過する中央集権的構造とは異なり、P2P参加者は互いに直接データを交換します。
すべてのブロックチェーンユーザーは、本質的に自分のコンピュータに全データベースを保存しています。誰かがネットワークを離れても、他のユーザーは引き続きブロックチェーンにアクセスできます。新しいブロックが追加されると、情報はネットワーク全体に広がり、全員が自分の元帳のコピーを更新できるようになります。
ビットコインは、誰もがインターネット接続と適切なソフトウェアさえあれば、閲覧し参加できるシステムであるパブリックブロックチェーンと呼ばれるものを開拓しました。これらの許可のいらない環境は、システムとのインタラクションを制限するプライベートブロックチェーンとは対照的です。
プライベートブロックチェーンは冗長に見えるかもしれませんが、特に制御されたアクセスが必要な企業環境において重要な目的を果たします。
アリスがボブに5 BTCを送信したいとき、彼女はこの意図をネットワークにブロードキャストします。取引はすぐにブロックチェーンに追加されるわけではありません - ノードはそれを見ますが、確認の前に追加の検証ステップを実行する必要があります。
ブロックチェーンに追加されると、すべてのノードがその取引を認識し、それに応じて自分のコピーを更新します。これにより、アリスは同じ5 BTCを再度(ダブルスピング)することができません。
ユーザー名とパスワードの代わりに、ブロックチェーンは公開鍵暗号を使用します。ボブは秘密にしておく必要があるプライベートキー(を生成し、そこから公開鍵を導出します。アリスはボブの公開アドレスに資金を送信し、彼女が送信している資金の所有権を証明するために彼女のプライベートキーで取引に署名します。
ブロックチェーンが中央集権的な権限なしで機能するためには、公正なメカニズムが新しいブロックを追加する者を決定する必要があります。2つの主要なアプローチが登場しました：
) マイニング ###プルーフ・オブ・ワーク( マイナーは計算パズルを解決するために競い合い、計算能力と電力を犠牲にします。最初に有効な解決策を見つけた者がブロックを追加し、報酬を受け取ります。信頼性が高く包括的である一方、マイニングは膨大なエネルギーを消費し、ハードウェアの軍拡競争を引き起こす可能性があります。
) ステーキング ###プルーフ・オブ・ステーク( バリデーターは、ブロックを提案する特権のために自分の暗号通貨の保有を「ステーク」します。もし彼らが不正を行うと、ステークした資金を失います。このアプローチは、エネルギーを大幅に節約しますが、マイニングよりもまだ実績が少ないです。
暗号通貨を超えて、ブロックチェーン技術は多くの産業での応用の可能性を秘めています:
ブロックチェーン技術はその可能性にもかかわらず、特にスケーラビリティに関して重要な課題に直面しています。ブロックチェーンを安全で分散型にする特性は、中央集権型システムと比較して、そのトランザクションスループットを制限しています。
技術が成熟するにつれて、さまざまなスケーリングソリューションが開発されています。オンチェーン)ではブロックチェーン自体(を改善し、オフチェーン)ではメインブロックチェーンの外でトランザクションを処理します(。ブロックチェーンのコアの利点を維持しながら、中央集権的な代替手段と競争できるレベルまでパフォーマンスを向上させるアプローチの探求が続いています。
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ブロックチェーンとは何ですか？完全ガイド
ブロックチェーン技術は、2009年以来、テックサークルで話題になっている非常に特異なタイプのデータベースです。"分散型台帳技術"と呼ばれることも多く、(DLT)、これは基本的にデータが一度追加されると、ほぼ不変になるシステムです。
ブロックチェーンの美しさはその構造にあります - データは時間とともにブロックに追加され、各新しいブロックは前のブロックにリンクされた情報を含んでいます。この巧妙な設計により、最新のブロックを調べる人は、ジェネシスブロックまで全体のチェーンを遡ることでその正当性を確認できます。
ブロックを結びつける接着剤
ハッシュ関数は、ブロックを結びつける接着剤として機能します。これらの数学的関数は、任意のサイズのデータを受け取り、固定長の結果を生成します。ブロックチェーンのハッシュの魅力は、そのユニークさです - 入力データにわずかな変更を加えると、全く異なる出力が生成されます。
SHA256を考慮してください。これはビットコインで広く使用されています。入力テキスト内の大文字を1つ変更するだけで、まったく異なる暗号出力が得られます。この特性により、ブロックチェーンは非常に改ざん耐性があります。
地方分権化:真の力
ブロックチェーン自体は興味深いデータ構造ですが、その真の潜在能力は分散型システムとして実装されたときに現れます。ゲーム理論やその他の技術と組み合わせることで、ブロックチェーンは単一の主体によって制御されない分散台帳として機能することができます。
これは、誰もシステムの確立されたルールの外で記録を変更できないことを意味します。台帳は本質的に、参加者が特定の瞬間にその状態について合意に達することで、同時に誰にでも属しています。
ビザンチン将軍の問題
分散型システムが直面する課題は、ビザンチン将軍問題によって最もよく示されています。これは、孤立したアクターが信頼できる通信チャンネルなしで調整しなければならないジレンマです。都市を囲むいくつかの将軍が、攻撃するか撤退するかを合意して決定する必要があると想像してください。彼らが一致して行動しなければ、失敗してしまいます。
ブロックチェーンのメカニズムは、参加者からの潜在的な障害や悪意のある行動に耐えられるように設計されなければなりません。これを達成するシステムは「ビザンチン将軍の合意」を持っていると言われており、中央集権的な制御なしに整合性を維持するために重要です。
ピアツーピアネットワーク
P2Pネットワークでは、ユーザーは仲介者なしで直接接続します。情報がサーバーを通過する中央集権的構造とは異なり、P2P参加者は互いに直接データを交換します。
すべてのブロックチェーンユーザーは、本質的に自分のコンピュータに全データベースを保存しています。誰かがネットワークを離れても、他のユーザーは引き続きブロックチェーンにアクセスできます。新しいブロックが追加されると、情報はネットワーク全体に広がり、全員が自分の元帳のコピーを更新できるようになります。
パブリックとプライベートブロックチェーン
ビットコインは、誰もがインターネット接続と適切なソフトウェアさえあれば、閲覧し参加できるシステムであるパブリックブロックチェーンと呼ばれるものを開拓しました。これらの許可のいらない環境は、システムとのインタラクションを制限するプライベートブロックチェーンとは対照的です。
プライベートブロックチェーンは冗長に見えるかもしれませんが、特に制御されたアクセスが必要な企業環境において重要な目的を果たします。
トランザクションの仕組み
アリスがボブに5 BTCを送信したいとき、彼女はこの意図をネットワークにブロードキャストします。取引はすぐにブロックチェーンに追加されるわけではありません - ノードはそれを見ますが、確認の前に追加の検証ステップを実行する必要があります。
ブロックチェーンに追加されると、すべてのノードがその取引を認識し、それに応じて自分のコピーを更新します。これにより、アリスは同じ5 BTCを再度(ダブルスピング)することができません。
ユーザー名とパスワードの代わりに、ブロックチェーンは公開鍵暗号を使用します。ボブは秘密にしておく必要があるプライベートキー(を生成し、そこから公開鍵を導出します。アリスはボブの公開アドレスに資金を送信し、彼女が送信している資金の所有権を証明するために彼女のプライベートキーで取引に署名します。
コンセンサス機構：マイニングとステーキング
ブロックチェーンが中央集権的な権限なしで機能するためには、公正なメカニズムが新しいブロックを追加する者を決定する必要があります。2つの主要なアプローチが登場しました：
) マイニング ###プルーフ・オブ・ワーク( マイナーは計算パズルを解決するために競い合い、計算能力と電力を犠牲にします。最初に有効な解決策を見つけた者がブロックを追加し、報酬を受け取ります。信頼性が高く包括的である一方、マイニングは膨大なエネルギーを消費し、ハードウェアの軍拡競争を引き起こす可能性があります。
) ステーキング ###プルーフ・オブ・ステーク( バリデーターは、ブロックを提案する特権のために自分の暗号通貨の保有を「ステーク」します。もし彼らが不正を行うと、ステークした資金を失います。このアプローチは、エネルギーを大幅に節約しますが、マイニングよりもまだ実績が少ないです。
ブロックチェーンアプリケーション
暗号通貨を超えて、ブロックチェーン技術は多くの産業での応用の可能性を秘めています:
ブロックチェーン技術はその可能性にもかかわらず、特にスケーラビリティに関して重要な課題に直面しています。ブロックチェーンを安全で分散型にする特性は、中央集権型システムと比較して、そのトランザクションスループットを制限しています。
技術が成熟するにつれて、さまざまなスケーリングソリューションが開発されています。オンチェーン)ではブロックチェーン自体(を改善し、オフチェーン)ではメインブロックチェーンの外でトランザクションを処理します(。ブロックチェーンのコアの利点を維持しながら、中央集権的な代替手段と競争できるレベルまでパフォーマンスを向上させるアプローチの探求が続いています。