ブロックチェーンの3つの大きな問題を解決する強力なツール

ブロックチェーン技術は急速に発展し、成熟度が増していますが、多くの企業はブロックチェーンの適用について依然として懸念を抱いています。これは主に、従来のブロックチェーン技術を商用アプリケーション、特に金融アプリケーションに実装するにはまだ多くの問題があるためです。最も大きな問題は、交易性能、隐私保护、监管缺失3 つです。しかし、さまざまなブロックチェーン技術ベンダーによる徹底的な研究と技術の反復更新により、現在ではこれらの問題には比較的良い解決策が見つかりました。以下では、Elwin がこれらのツールを紹介します。

1. 取引実績

商用アプリケーションの場合、トランザクションのスループットとレイテンシは、企業が最も懸念するトランザクション パフォーマンス指標です。金融機関は、ブロックチェーンでは高頻度の取引が実行できないと不満を言うことがよくあります。ビットコイン ブロックチェーンのトランザクション頻度は 1 秒あたり約 6.67 回であり、各トランザクションの確認には 6 つのブロックが必要であり、ブロックの生成には 10 分かかり、ネットワーク全体でトランザクションを確認するには 1 時間かかるというのは事実です。これは、多くの使用シナリオでは受け入れるのが間違いなく困難です。トランザクション パフォーマンスを最適化できる側面を見てみましょう。

ブロックチェーンのトランザクションパフォーマンスに影響を与える主な要因には、ブロードキャスト通信、情報の暗号化と復号化、コンセンサスメカニズム、トランザクション検証メカニズムなどがあります。

ブロードキャスト通信：ブロックチェーンのコア技術の 1 つは P2P ネットワークであるため、P2P ネットワーク通信の効率はパフォーマンスにとって非常に重要です。まず、トランザクションパフォーマンスの向上を最大限にするために、Elwin ではパブリック チェーンではなくコンソーシアム チェーンを使用することを推奨しています。アプリケーションが高頻度アプリケーションである場合、Bitcoin または Ethereum に基づくパブリック チェーンを実行すると、ユーザー エクスペリエンスが低下します。パブリック チェーンは高度な分散化を維持する必要があるため、ノード ソフトウェアは標準的なコンシューマー グレードのコンピューターで実行できる必要があり、各ノード マシンのパフォーマンスとネットワーク条件は大きく異なるため、トランザクションのパフォーマンスには当然制限が生じます。コンソーシアムチェーンでは、ノードマシンの物理的な構成と数を指定し、それらを高速ネットワークで接続することで、ブロックチェーンのトランザクションパフォーマンスを大幅に向上させることができます。

情報の暗号化と復号化: 情報の暗号化と復号化はブロックチェーンの重要なリンクであり、主にハッシュ関数と非対称暗号化アルゴリズムの 2 つの部分で構成されます。現在のハッシュ関数には、主に SHA ファミリー アルゴリズム、MD5、SCRYPT、RIPEMD、WHIRLPOOL、CUCKOO HASH、HAVAL、Tiger、LYRA2、Equihash、Hashimoto、Dagger、Ethash (Ethereum の現在の Pow メカニズムのアルゴリズム) などの多くのアルゴリズムと、これらのアルゴリズムのシリアルおよび並列使用が含まれます。商用アプリケーションでは一般的にマイニングの問題は考慮されず、パフォーマンスの問題に重点が置かれるため、Elwin では一般的に使用されている SHA256 アルゴリズムの使用を推奨しています。非対称暗号化部分については、主にRSA、DSA、楕円曲線アルゴリズムなどの非対称暗号化アルゴリズムがあります。ブロックチェーンでは、ECDSA、SCHNORRなどの楕円曲線アルゴリズムや国家機密アルゴリズム（SM2楕円曲線公開鍵暗号化アルゴリズム、SM3暗号ハッシュアルゴリズム、SM4ブロック暗号アルゴリズム）が一般的に使用されています。その中で、ビットコインが採用している署名アルゴリズムはECDSAであり、Schnorr署名はECDSA署名よりも検証速度が速く、署名のサイズも小さくでき、複数の署名をネイティブにサポートしています。

コンセンサス メカニズム: コンセンサス メカニズムは、保存された情報の正確性と一貫性を確保するために分散型台帳によって設計された一連のメカニズムです。メカニズムの設計は、主にビジネス要件とパフォーマンス要件によって決定されます。 PoW から PoS、DPoS、さまざまなビザンチンフォールトトレラントアルゴリズムまで、コンセンサスメカニズムは継続的に革新され、ブロックチェーンプラットフォームのパフォーマンスが大幅に向上しました。 DPoS や PBFT と同様のコンセンサス メカニズムにより、ブロックチェーン上のトランザクションは非常に迅速に確認され、トランザクション スループットも既存の金融取引の規模を満たします。一部のプライベート チェーンのパフォーマンスは 1 秒あたり 10,000 件のトランザクションに達し、ほとんどのビジネス ニーズを満たすことができます。

トランザクション検証: トランザクション検証メカニズムの観点から、現在いくつかの最適化方法があります。

1. シャーディング: 一般的な考え方としては、各ノードがトランザクションの一部（一部のアカウントによって開始されたトランザクションなど）のみを処理し、ノードの計算およびストレージの負荷を軽減します。

2. ライトニング ネットワークとステート チャネル。これら 2 つの戦略は、基盤となるブロックチェーン プロトコルを変更せずに、トランザクションを可能な限りオフチェーンで実行し、プロトコルの使用方法を変更することでスケーラビリティの問題を解決することです。この戦略では、分散型元帳には粗粒度の元帳のみが記録され、真に細粒度の二国間または限定された多国間の取引の詳細は、分散型元帳に取引として記録されません。

3. Beihang Chainは独自のABC（アカウントブロックチェーン）とTBC（トランザクションブロックチェーン）を設計しました。新しい銀行を設立する場合、または既存の銀行を拡張する必要がある場合、ABC を設立して問題を解決できます。トランザクション量が多い場合、システムは TBC を増やして処理速度を上げることができます。これら 2 つの方法は、スケーラビリティのニーズを解決するために使用されます。

Bitcoin から Ethereum、Ripple から HyperLedger fabric や Corda まで、コンセンサス アルゴリズムの革新とアライアンス チェーンの展開により、スループットなどのパフォーマンスが大幅に向上しました。現在のレイテンシは秒レベルで制御可能であり、スループットは毎秒 10,000 トランザクションに達します。単一ノードのストレージスペース要件もそれに応じて最適化および圧縮でき、パフォーマンスのボトルネックも徐々に解消されました。

2. プライバシー保護

パブリックブロックチェーンでは、すべての参加者が完全なデータバックアップを取得でき、すべての取引データはオープンかつ透明です。これはブロックチェーンの利点ですが、一方で、多くのブロックチェーンユーザーにとって、この機能は致命的です。多くの場合、ユーザーは自分のアカウントのプライバシーと取引情報が保護されることを望んでいるだけでなく、商業組織にとっては多くのアカウントと取引情報がこれらの組織の重要な資産と企業秘密であり、同僚と公に共有されることを望まないからです。

ビットコインのプライバシー保護の解決策は、トランザクションアドレスとアドレス所有者の実際の身元との関連を断ち切ることで匿名性を実現することです。そのため、各送金記録の送信者と受信者のアドレスは確認できますが、現実世界の特定の人物と照合することはできません。しかし、そのような保護は非常に弱いです。ブロックチェーン情報を観察・追跡することで、アドレスIDやIP情報などを通じてアカウントと取引の関係を追跡することができます。

ブロックチェーンのプライバシー保護問題を解決するために、現在、コインミキシング、リング署名、準同型暗号化、ゼロ知識証明などいくつかの方法があります。

CoinJoin : コイン結合の原理は、入力アドレスと出力アドレスの関係を切断することです。トランザクションでは、多数の人が関与し、入力と出力の数も膨大になると、各人の対応する入力と出力のペアを見つけることが困難になるため、入力と出力の接続が実際に切断されます。コインを少量ずつ複数回混ぜると、より良い結果が得られます。

リング署名: リング署名は簡略化されたグループ署名であり、署名がリングを形成する特定のルールで構成されていることからその名前が付けられています。リング署名方式では、リングのメンバーは自分の秘密鍵と他のメンバーの公開鍵を使用して、他のメンバーの許可を得ることなく署名します。検証者は、署名がリングからのものであることしか知りませんが、実際の署名者が誰であるかは知りません。リング署名は、署名者の完全な匿名性の問題を解決します。リング署名を使用すると、署名者の情報を漏らすことなく、メンバーがグループを代表して署名できます。ダークネット コインでは、リング署名はブロック チェーン上のコイン ミキシング サービスです。このタイプのコインミキシングでは、入力量は同じで、複数の他の人の公開鍵を使用します。このグループ内の 1 人から送信されたことだけはわかりますが、誰から送信されたかはわかりません。また、金額を分析して入力と出力のペアを判断することもできません。

準同型暗号化: 準同型暗号化は、暗号化されたデータを最初に復号化せずに計算を実行する方法です。これは、既存の基盤上でブロックチェーン技術を使用するための、非常に必要な方法を提供します。準同型暗号化を使用してブロックチェーンにデータを保存することで、ブロックチェーンの特性に大きな変化を与えることなく完璧なバランスを実現できます。言い換えれば、ブロックチェーンは依然としてパブリックブロックチェーンです。ただし、ブロックチェーン上のデータは暗号化されるため、パブリックブロックチェーンのプライバシーの問題が考慮されることになります。準同型暗号化技術により、パブリック ブロックチェーンはプライベート ブロックチェーンのプライバシー効果を実現します。

ゼロ知識証明 (ZKP) : ZKP は、データ自体を明らかにせずに特定のデータ操作を証明するゼロ知識証明である暗号化技術であり、2 つの当事者 (証明者と検証者) が、提案が真実であることを証明でき、それが真実であるということ以外の情報を明らかにする必要はありません。暗号通貨やブロックチェーンでは、これは通常、取引情報データを指します。 Zcash と Zcoin はどちらもゼロ知識証明を導入しました。 Zcoin と Zcash は、ゼロ知識証明を使用してゼロ知識匿名性を実現する、残っている唯一の 2 つの暗号通貨です。

コンソーシアム チェーンでは、アルゴリズム処理に加えて、プライバシー データ保護のための他の特別な方法もあります。

1. エニグマ システムは、データを細分化し、巧妙な数学的手法を使用してデータをマスクするという仕組みです。各フラグメントから個別にデータを取得することは不可能であり、元のデータを復元することはできません。多くの商用データは非常に機密性が高いため、組織は研究のためにデータを簡単に共有することはできません。しかし、機械学習モデルや予測モデルのみを使用して特定のデータ分析を実行する場合は、そのような懸念はなくなり、画期的なことになります。

2. 多くのコンソーシアム チェーンでは、システムのエンド ユーザーが環境とやり取りして共有する情報を制御できるようにしており、そのトランザクションが他の企業に見えないようにし、業界パートナーに機密情報を共有する権利がないことを要求しています。たとえば、ファブリックでは、トランザクションのプライバシーは、権限のないユーザーの 2 つのプロパティを通じて実現されます。1 つはトランザクションの匿名性で、トランザクションの所有者は匿名セットと呼ばれるコンポーネントに隠されます。もう 1 つは、トランザクションのリンク不可能性です。これは、同じユーザーの 2 つ以上のトランザクションをリンクできない状態です。

最後に、Elwin は、プライベート トランザクションによって特定のトランザクション パフォーマンスの問題が発生するため、プライバシー保護とトランザクション パフォーマンスのバランスに注意する必要があることをユーザーに思い出させる必要があります。

III.監督

ブロックチェーンの透明性と分散化は、政府、規制当局、さらには取引レベルでも完全に受け入れられることは困難です。では、ブロックチェーンは、商業組織の利益を損なわず、効率を低下させることもなく、政府や規制当局が適切にその監督に参加できるようにするにはどうすればいいのでしょうか?

ファブリック システムでは、総勘定元帳は規定のルールに従って総勘定元帳エントリの全部または一部を監査できます。監査人は参加者と協力して、時間ベースの証明書を通じて元帳のビューにアクセスし、トランザクションをリンクして実際の資産操作を提供できます。 Fabric は、キー階層を使用して、監査人に特定のトランザクションまたはトランザクションのグループをチェックするために付与される監査権限を制御し、監査を制御する可能性を提供するために、最も関連性の高いキーのみを監査エンティティに公開します。システムのメンバーではないアプリケーション監査人には、監査対象のアプリケーションに関連するトランザクションにのみアクセスできるようにしながら、ブロックチェーン データを受動的に監視する手段を与えることができます。

Corda がリリースされたとき、それは規制された金融機関間の金融契約を記録、管理、同期するために使用されるブロックチェーンとして位置付けられていました。監視およびモニタリング操作を担当するノードを直接設計しました。規制当局も Corda 台帳に登録しています。トランザクション情報は、トランザクションに関係のない大規模な検証者グループを必要とせずに、特定のトランザクション当事者によって検証されます。

Qtum は、規制当局の役割を導入するために、デジタル ID やサードパーティの信用報告プラットフォームを導入し、新しいタイプの契約であるマスター契約を設計するなど、規制当局の役割に関する多くのオプションを設計しました。同時に、規制当局は、Qtum システム内のメタファーとデータ ソースのプロバイダーとして機能することもできます。

Chain は、大規模な金融アプリケーションをサポートするために構築されており、金融サービス業界の厳格な規制、セキュリティ、プライバシーの要件を満たしながら、許可されたブロックチェーン ネットワークを実行します。 Chain のプライバシー ソリューションはブロックチェーン データを暗号化し、関係する取引相手や規制当局による選択的な読み取りを可能にします。

ある程度、ブロックチェーン規制は、ブロックチェーンの商用アプリケーションのより良い実装を促進し、コンプライアンス保護を提供することを目的としています。しかし、過度な規制はブロックチェーンを破壊する可能性もあるため、適切な規模を定める必要があります。同時に、規制当局はイノベーションに遅れずについていき、効果的な新しい形態の監督を実施するためにオープンで包括的な姿勢をとる必要がある。