ブロックチェーンシステムにおけるコンセンサスアルゴリズムの説明

この段落を始める前に、ブロックチェーン台帳とは何かを簡単に定義しましょう。

ブロックチェーン台帳は、トランザクションを記録し、変更に耐性のある分散型のデジタル 台帳 です。 これにより、中央の権限を必要とせずに、安全で透過的な情報共有が可能になります。 チェーン内の各ブロックには一意の暗号化ハッシュが含まれており、すべてのトランザクションの永続的で改ざん防止の記録が作成されます。

台帳とは何かを定義したら、コンセンサスアルゴリズムに飛び込みましょう!

コンセンサスメカニズムは、元帳の整合性とセキュリティを保証する暗号通貨ネットワークの重要な要素です。 分散型システムには、トランザクションを検証し、二重支払いを回避するための中央機関はありません。 代わりに、ネットワークは コンセンサス 方法に依存して、参加者が元帳のステータスに同意できるようにします。

コンセンサスメカニズムは、トランザクションを検証してブロックチェーンに追加するために参加者が遵守しなければならない一連のルールを確立することによってこれを行います。 このルールは、参加者の大多数が台帳の状態に同意し、ネットワークを操作または破損しようとする試みが特定され、ブロックされるようにすることを目的としています。 コンセンサスシステムの設計では、セキュリティを考慮する必要があります。

設計と仮定に応じて、異なるコンセンサスプロセスが提供するセキュリティのレベルも異なります。

たとえば、プルーフオブワーク(PoW)は、51%の攻撃に対して安全であることを目的としていますが、高いエネルギー消費と集中化の危険性に苦しんでいます。

プルーフオブステーク(PoS) は、エネルギー効率が高く分散化されることを目的としていますが、集中化の問題や「何も危機に瀕していない」というジレンマに対して脆弱である可能性があります。

これらの問題を解決するために、研究者と開発者は、セキュリティとスケーラビリティを向上させる可能性のある新しいコンセンサス手法を調査しています。 たとえば、プルーフオブオーソリティ(PoA )は、識別と評判を使用してコンセンサスを達成するコンセンサスメカニズムですが、委任 プルーフオブステーク(DPoS) は、参加者が選択した代表者に投票権を委任できるようにするコンセンサス方法です。

さまざまな種類のコンセンサスアルゴリズムの概要

コンセンサスメカニズムには、プルーフオブワーク(PoW)、プルーフオブステーク(PoS)、プルーフオブオーソリティ(PoA)、および委任プルーフオブステーク(dPoS)が含まれます。

プルーフオブワーク(捕虜)

ブロックチェーンに新しいブロックを追加するには、マイナーと呼ばれるネットワークユーザーが困難な数学関数を解く必要があります。 コインは、チャレンジを解決してブロックを追加した最初の鉱夫に授与されます。 数学的問題の解決は複雑でリソースを大量に消費し、攻撃者がブロックチェーンを操作することは現実的ではないため、PoWは安全であると見なされます。 一般に、PoWは多くのエネルギーを消費し、他のコンセンサスプロトコルと比較して遅い可能性があります。

セキュリティ

PoWのセキュリティは、ブロックチェーンに新しいブロックを追加するために必要な数学的問題を解決することが計算上難しいという事実に依存しています。 これにより、攻撃者がブロックチェーンを変更することは不可能であり、そのためにはネットワークの計算能力の大部分を持っている必要があります。

続きを読む: プルーフオブワークとは何ですか?

プルーフオブステーク(PoS)

このコンセンサス手法では、バリデーターと呼ばれるネットワーク参加者は、彼らが持っている暗号通貨の量に基づいてブロックチェーンに新しいブロックを追加するために選択され、「賭ける」か、担保として立てる準備ができています。 バリデーターは、ブロックチェーンに新しいブロックを追加する代わりに暗号通貨を受け取ります。 PoSはPoWよりもエネルギー効率が高いと考えられていますが、そのセキュリティはバリデータの利害関係に依存しています。 バリデーターがブロックチェーンを攻撃しようとすると、抑止力として行動し、賭け金を失うリスクがあります。

セキュリティ

PoSのセキュリティは、担保として機能するバリデータのステークに依存します。 バリデーターは、ネットワークを攻撃しようとして捕まった場合、賭け金を失うリスクがあるため、正直に行動するように動機付けられています。 ただし、バリデーターがネットワークの株式の過半数を持っている場合、ブロックチェーンを変更する可能性があり、PoSは「何も問題がない」攻撃に対して脆弱になります。 これは、バリデーターがブロックチェーンの複数のバージョンを作成して、暗号通貨を二重に使用しようとする可能性がある場所です。

続きを読む: プルーフオブステーク(PoS)とは何ですか?

権限の証明 (PoA)

プルーフオブオーソリティ(PoA):このコンセンサス方式では、ブロックチェーンに新しいブロックを追加するための評判または権限に基づいて、事前に承認されたバリデータのグループが選択されます。 バリデーターは通常、その経験と信頼性のために選ばれます。 バリデータは既知であり、責任を問われる可能性があるため、PoAは安全であると見なされます。 しかし、バリデーターの数は制限されているため、PoAはPoWやPoSよりも集中化されています。

続きを読む: 権威証明(PoA)とは何ですか?

委任されたプルーフオブステーク(dPoS)

dPoSコンセンサスの下で、ネットワーク参加者は、ブロックチェーンに新しいブロックを追加するデリゲートのセットを選択することに投票します。 デリゲートは、彼らの努力に対して暗号通貨で補償されます。 デリゲートの数が限られているため、dPoSは高速で効率的であると考えられていますが、PoWやPoSよりも集中化されています。

続きを読む: 委任プルーフオブステーク(DPoS)とは何ですか?

ブロックチェーンシステムにおけるネットワークセキュリティメカニズムの説明

ブロックチェーンシステムでは、ネットワークの整合性と安定性を確保するためにネットワークセキュリティメカニズムが重要です。 ブロックチェーンネットワークが採用するいくつかの重要なセキュリティメカニズムがあります。

分散ネットワークアーキテクチャ

分散ネットワークアーキテクチャは、分散化とフォールトトレランスを可能にするブロックチェーンシステムの重要なコンポーネントです。 これは、ブロックチェーンネットワークが多くのノードに分散していることを意味し、単一障害点の可能性を減らします。 分散ネットワークアーキテクチャの利点は次のとおりです。

• 分散化とフォールトトレランス。

• 多数のノードに分散し、単一障害点の可能性を低減します。

• ネットワークをダウンさせようとする攻撃に耐性があります。

ノード検証

ノード検証は、トランザクションが有効であり、ネットワークの安全性と信頼性が維持されることを保証するため、ブロックチェーンシステムに不可欠なセキュリティメカニズムです。 ネットワークの参加者は、トランザクションを検証し、ブロックチェーンに追加する責任があります。 ノード検証の利点は次のとおりです。

• 参加者は、トランザクションを検証し、ブロックチェーンに追加する責任があります。

• 不正な取引を防ぐのに役立ちます。

• ネットワークの安全性と信頼性を維持します。

• ブロックチェーンに追加されるデータの整合性を検証します。

ネットワークパーティショニング

ネットワークパーティショニングは、ブロックチェーンネットワークの一部がネットワークの他の部分から切断された場合でも、ブロックチェーンネットワークが機能し続けることを可能にする重要なセキュリティメカニズムです。 これは、接続が復元されるまで独立して機能し続けることができるサブネットワークまたはパーティションを作成することによって実現されます。 ネットワーク分割の利点は次のとおりです。

• ネットワークの一部がネットワークの他の部分から切断された場合でも、ネットワークが引き続き機能できるようにします。

• 接続が復元されるまで独立して機能し続けることができるサブネットワークまたはパーティションを作成することによって実現されます。

• 部分的なネットワーク障害が発生した場合でも、ネットワークの安定性と安全性を維持します。
  これらのネットワークセキュリティメカニズムを実装することにより、ブロックチェーンシステムはネットワークの整合性、信頼性、およびセキュリティを確保でき、さまざまな業界やアプリケーションにとって魅力的なソリューションになります。

• 関連記事 : ブロックチェーンコンセンサスアルゴリズムとは何ですか?