ブロックチェーンの発展の三つの段階

未来 3～5 年のブロックチェーンの実用化シナリオの探索と発見。大きく分けて 3 つの段階に分けられます：

● 情報の「ブロックチェーン化」；

● 価値の「ブロックチェーン化」；

● シナリオの「ブロックチェーン化」。

23.1 情報の「ブロックチェーン化」、情報の断絶問題を解決するブロックチェーン技術は、公共の取引台帳を維持し、検証することができます。一般的に、技術の適用は、最もパフォーマンスを改善し、効率を高めるノードから始まります。普段、皆さんは自分の支付宝や銀行口座の取引台帳を持っています。一般的には、支付宝間の送金や同行間の送金はほぼ即時に反映され、支付宝社や特定の銀行が記録を検証するだけで済みます。しかし、銀行間送金や国際送金は、取引の確認に長い時間がかかります。主な理由は、各銀行や出入国管理機関が何度も検証と確認を行い、大量の人力と物力を消費するためです。IBM のグローバル企業コンサルティング部門、大中華圏銀行業のゼネラルマネージャーである范斌氏によると、現在、多くの銀行業務が取引データの「ブロックチェーン化」を準備または実現しており、国際的な送金効率を大幅に向上させ、冗長な作業を排除する問題を解決しています。一般的には、アライアンスチェーンの形式で存在します。本質的に言えば、ブロックチェーン化された公共台帳は、各国や各銀行システムのデータを相互に接続し、リアルタイムで同期更新できるため、各ユーザーにとっては口座開設プロセスを簡素化し、便利なサービスを提供します。また、各銀行にとっては、各ユーザーの信用データを包括的に把握し、ビジネスリスクを低減し、正確な融資サービスを提供することができます。

銀行システム内の票据や支払いなどのプロセスで、ブロックチェーン技術を活用して大いに改善することができます。他の実生活のシナリオにおいても、情報の断絶によって引き起こされるさまざまな社会問題は、情報の「ブロックチェーン化」によって解決できます。

予見できる価値の「ブロックチェーン化」の適用シナリオは多く、一般的には以下のいくつかの特徴を備える必要があります：

● 双方が交換する製品またはサービスがデジタル化可能であること；

● サービス \ 製品が標準化され、評価体系が明確であること；

● 個人がサービスを提供し、個人がサービスを消費すること；

● 個人が徐々に参加するにつれて、ネットワークの価値が大きくなること。

簡単な例を挙げると、共有移動業界では、サービス提供者は主にドライバー（車の所有者）であり、サービス消費者は乗客です。ドライバーは乗客を A 地点から B 地点に送ります。乗客はドライバーに一定の報酬を支払い、取引が終了します。ドライバーは A 地点から B 地点に送る際、GPS ナビゲーションを使用して走行距離を計算し、タイムスタンプで走行時間を記録し、全ネットワークで公示された計算方法に従って自動的に運賃を生成します。その後、ドライバーが乗客を目的地に送った後、確認し、乗客のアカウントから自動的にお金がドライバーのアカウントに転送されます。乗客とドライバーがブロックチェーン化されたネットワークに参加するほど、ドライバーはより多くの適切な注文を受けやすくなり、乗客も車を見つけやすくなります。

この段階の主な起業機会は「仲介の排除」の適用シナリオにあります。たとえば、ブロックチェーン化された滴滴、美団、淘宝などです。これらの中央集権的な企業には大きな技術的障壁が存在しないため、たとえば滴滴や美団の注文配分アルゴリズムは複雑ではなく、容易に複製可能です。克服すべき問題はユーザーの獲得と、チェーン上の取引スループットの問題を解決することです。問題の解決は、大衆のブロックチェーン知識の教育と技術の発展に依存しています。また、P2P 保険業界、信用業界、ギャンブル、予測、ゲームなど、上記の 4 つの特徴を満たすアプリケーションシナリオも、価値の「ブロックチェーン化」を通じて取引の「仲介の排除」を実現し、取引の信頼性の問題を解決できます。

チェーンのキャパシティと情報の特性の観点から分析すると、上チェーン、大量のノードによる分散検証記録の情報は、一般的に以下のいくつかの特徴を備える必要があります：

● 情報の価値が高いこと、たとえばビットコインの送金；

● 各情報が相互に独立しており、干渉しないこと；

最初のポイントは、より多くのノードが検証に参加するための経済的動機を保証することです。大量の価値が低いデータを集中型サーバーに置くことも可能ですが、第二のポイントは情報に対して一定の程度のフィルタリングを行い、ブロックをパッケージ化し、チェーン状に連結することが相互に独立した情報フローにおいて良い効果を持つことです。情報が相互に依存する状況では、ブロックとチェーン構造は必ずしも良い効果を発揮するわけではありません。

将来の発展では、情報の信頼レベルが現れる可能性があり、分散ストレージと検証のランダム性に基づいてノードの多さを定量的に評価することができます。将来的により多くのアプリケーションシナリオでは、待機権、取引記録などの情報は、大量または全ネットワークのノードによって検証される必要があるのは少数であり、さまざまなアプリケーションシナリオでのアプリの文章、画像、動画、音楽などは、単にチェーン上の文字列が現実生活の投影にマッピングされるものです。

資産の上チェーンの対象には、資産の所有権、使用権、収益権が含まれます。表 27-3 では、異なる資産の所有権、使用権、収益権の上チェーン優先度分布を比較しています。人々は次のことを発見しました：

（1）同一資産の上チェーン内容が異なる場合、優先度に差が生じます。土地、家屋、建物の例を挙げると、上チェーンされる資産が使用権（賃貸）と将来の収益権である場合、最優先で上チェーンされる資産（第 1 類資産）となりますが、上チェーンされる資産が所有権である場合、信頼の必要性が低く、資産の流通率も低いため、第 11 類資産となります。

（2）資産の収益権の上チェーン優先度は相対的に高いです。収益権は信頼の必要性が高く、流通性が高く、操作性が強いため、非常に上チェーンに適した資産タイプです。したがって、資産の権利化後（トークン）の上チェーンには重視が必要です。

（3）資産の所有権の上チェーン優先度は相対的に低いです。伝統的な株式、証券、債権などの金融資産を除いて、他の資産の所有権は収益権や使用権の上チェーン優先度が低くなります。これは主に資産の流通が低く、信頼の必要性が低いためです。

（4）中古取引、賃貸市場は資産上チェーンの可能な成長点です。中古取引市場や賃貸市場は、取引内容の信頼性の必要性が非常に高く、特に賃貸市場では、資産の使用権の流通率が高いため、資産上チェーンの優先度が最も高くなります。

表 27-3 資産上チェーン優先度分布

ブロックチェーン技術は分散型記帳技術として、資産の流通過程における公開透明性、非中央集権、プライバシー保護などのニーズを効果的に実現できます。ブロックチェーン技術の「熱潮」の高まりに伴い、一部の人々はプロモーションや投機、資金調達などの目的でブロックチェーン技術を盲目的に「称賛」し、すべての資産が上チェーンされる必要があると考えています。実際には、すべての資産が上チェーンに適しているわけではありません。資産が上チェーンに適しているかどうかを判断するには、2 つの側面を明確にする必要があります：

（1）上チェーンされる内容が資産の使用権、所有権、または収益権であるかどうか。同一資産の上チェーン内容が異なる場合、優先度に差が生じます。資産の収益権の上チェーン優先度は相対的に高く、資産の所有権の上チェーン優先度は相対的に低いです。

（2）資産の上チェーン優先度を判断する際には、供給層、操作層、需要層の 3 つのレベルの要因を総合的に考慮する必要があります。本稿では、信頼の必要性、資産の価値、資産の流通性、操作性の 4 つの定量化可能な指標を挙げ、「ブロックチェーン技術 + 資産管理」の実現可能性を判断する基準としています。その中で：

● 信頼の必要性は資産上チェーンの原動力です。すべての資産が上チェーンされる必要があるわけではありません。ブロックチェーン技術は、現在の資産運営プロセスの「痛点」を解決できる必要があります。現在の資産取引プロセスにおいて、売り手と買い手の信頼関係が保証され、資産が迅速に流通することができる場合、このような資産はブロックチェーン技術を適用する必要はありません。

● 資産の価値と流通性は資産上チェーンの基礎です。まず、資産上チェーンは資産の価値と流通性に要求があります。低価値の資産や顧客がその価格に敏感な資産、取引頻度が低い資産や一回限りの取引の資産に対しては、ブロックチェーン技術の適用可能性が低くなります。

● 操作性は資産上チェーンの触媒です。操作性は資産上チェーンの決定要因ではありませんが、資産上チェーンの速さに影響を与えます。これに加えて、本稿では以下の 2 つの見解も得られました：

（3）最も優先的に上チェーンされる資産には、土地の使用権と収益権、家屋および建物の使用権と収益権、専用設備の使用権と収益権、機械設備の使用権と収益権、貴金属や宝石の使用権と収益権、石炭、石油、天然ガスの収益権、ソーシャル、コミュニティ、エンターテインメントプラットフォームの仮想財産の所有権、株式、債券の所有権、債権の所有権、古美術や書画の収益権、特許権や商標権の使用権が含まれます。

（4）中古取引や賃貸市場は資産上チェーンの可能な成長点です。理由は 2 つの側面から成り立っています：1 つは、これらの 2 つの資産の使用権が信頼の必要性が高いことです。

対象を見据え、トークン構造、コンセンサスメカニズム、発行方式、配分方式のいくつかの次元からトークンの発展状況を探求し、以下の結論を得ました：

（1）数量的に見ると、支払い通貨型、汎用プラットフォーム型、業界応用型が相対的に均衡して分布し、「三足鼎立」の状態を呈しています。

（2）トークン構造の観点から見ると、主に 1 層トークンが中心で、多層トークンが並行して発展しています。その中で、支払い通貨型トークンはすべて 1 層トークンであり、2 層トークンには 5 種類のトークンがあり、3 層トークンは 1 種類です。

（3）コンセンサスメカニズムと発行方式はより柔軟です。コンセンサスメカニズムでは、ビットコインが最初に採用したプルーフ・オブ・ワーク（POW）から、プルーフ・オブ・ステーク（POS）やビザンチンフォールトトレランス（BFT）に発展し、委任プルーフ・オブ・ステーク（DPoS）や委任ビザンチンフォールトトレランス（DBFT）に至り、各コンセンサスメカニズムを組み合わせたハイブリッドコンセンサスメカニズムに至ります。初期の発行方式では、プロジェクトの特性、コミュニティの運営、技術の普及のニーズに応じて、クラシックなマイニングリリースの他に、プレマイニング、ICO クラウドファンディング、ベンチャーキャピタル、エアドロップ、報酬などの手段が導入され、トークンの初期発展を促進しています。

（4）インセンティブ方式は多様化しています。マイニング報酬と取引手数料のノード報酬は、現在のトークン経済体系において重要な役割を果たしています。特に支払い通貨型トークンや汎用プラットフォーム型トークンにおいてです。応用型プラットフォームトークンに関しては、インセンティブ方式は一般的にトークンプロジェクトの内容に基づいて個別に調整されます。

（5）コミュニティガバナンスがトークン経済体系の構築に組み込まれています。特に汎用プラットフォーム型と応用型トークンにおいて、コミュニティガバナンスメカニズムはトークン経済の持続可能な発展を促進する上で重要な役割を果たしています。

次に、本稿では現在のトークン経済発展モデルを整理し、ビットコインを代表とするトークン経済体系の発展パスを 3 つのカテゴリに分けました：1 つは技術的な観点から出発し、情報の隠蔽性、取引効率、大きなエネルギー消費などの問題を解決すること；2 つ目は応用シナリオを拡張し、トークン経済をより多くのプロジェクトに実装すること；3 つ目は市場の揺れを減少させる観点から出発し、市場要因（価格変動など）がブロックチェーンコミュニティに与える影響を減少させることです。具体的には、1 層トークン構造から多層トークンに発展し、トークンの価値属性と管理属性を分離することで、トークンの価値変動がブロックチェーンネットワークの正常な運営に影響を与えないようにします。

同時に、トークン経済体系の将来の発展方向についても議論しました：

（1）技術的な改善の観点から設計されたトークンは、ブロックチェーンネットワークの技術的な難点を解決することに焦点を当て、技術革新と応用シナリオの普遍性を強調します。したがって、この種のトークンは通常 1 層トークン構造を選択し、1 層トークン構造を特徴とする支払い通貨型と基盤技術開発プラットフォーム型トークンは、依然として主流の発展を遂げるトークン経済体系となります。

（2）応用シナリオにサービスを提供するトークンは、ブロックチェーン技術の応用能力を追求することを目的としており、シナリオの内容に応じて個別に調整されます。この種のトークンは、1 層トークン構造を選択することもあれば、多層トークン構造を選択することもあります。

（3）トークン経済体系がブロックチェーンコミュニティの安定を要求し、市場の投機行為や価格変動などの影響を減少させる場合、一般的に多層トークン構造を選択します。多層トークン構造は、管理トークンと価値トークンの 2 つの部分で構成されます。コミュニティ運営をシナリオとするトークン経済体系は、すべて多層トークン構造を適用します。現在、多層トークン構造の適用シナリオはまだ比較的少ないですが、将来的なトークン経済体系の設計においてその巨大な潜在能力が期待されます。

最後に、本稿ではトークン経済の発展と応用過程における「痛点」を指摘しました：

（1）ブロックチェーン技術の発展はまだ成熟しておらず、ブロックチェーンの基盤技術が未完成であり、ブロックチェーン技術の運営管理モデルも成熟していません。

（2）トークンプロジェクトの実現過程は困難です。時価総額で比較すると、支払い通貨型トークンの総時価総額の占有率は 63％、汎用プラットフォーム型は 27％、応用型トークンは 10％未満です。コンテンツ、エンターテインメント、広告、IoT 技術を除いて、非金融型のトークンはわずか 1％です。

（3）トークン経済の発展環境は混乱しており、実現の不確実性が大きいです。これは 2 つの側面に現れます。1 つは、トークンの創始者がトークン経済を資金調達の手段としてのみ考え、トークン経済の実現問題を考慮しないこと。2 つ目は、トークン経済が実現できるかどうか、またどれくらいの時間で実現できるかには多くの不確実性が存在することです。

非中央集権ストレージ#

もう一つの注目されている革新は非中央集権ストレージであり、分散ストレージ技術を利用して、ファイルを異なるストレージノードに分割して保存するアプリケーション型の革新です。中央集権ストレージと比較して、より高いレベルのプライバシー保護を持ち、ストレージコストも低く、冗長なデータバックアップコピーを備えており、単一障害点を効果的に回避できます。

実際、非中央集権ストレージとブロックチェーンの関連性はそれほど密接ではなく、ブロックチェーンの主な役割はストレージ層の上にあるインセンティブ課金メカニズムとして機能します。空いているハードディスクデバイスを持つ「マイナー」は、スペースを提供し、特別に設計されたストレージ証明メカニズムを通じてブロックチェーンに貢献度を記録します。主に考慮される次元は、貢献時間、スペースの大きさ、有効スペース利用率などです。貢献度は等価のトークン報酬を得るために使用できます。一方、ストレージニーズのあるユーザーは、より多くのデータストレージスペースを取得するためにトークンを支払う必要があります。

ただし、非中央集権ストレージの発展は現在いくつかの問題に直面しています。主に以下の 3 つの側面があります。

その一つは、トークンの価格の投機がほとんど止まらず、実際にストレージニーズのあるユーザーは、価格変動によるコストの不確実性を耐えられないことです。
その二つは、異なるマイナーが提供するスペースが極度に分散しており、世界中どこでも構築できますが、現地のネットワーク環境やハードディスク自体の機械的特性に制約され、全体の非中央集権ネットワークのストレージ性能は高くなく、中央集権ストレージには遠く及ばないため、冷データや個人データのストレージに適しています。
最後に、マイナーの流入に伴い、大部分のプロジェクトのストレージスペース供給規模は実際の需要を大きく上回り、供給過剰の状況にあります。データの出所は現在解決が急務であり、データの出所をどのように解決するかが現在の重点です。さもなければ、より大きな発展は難しいでしょう。

クロスチェーン#

前述の 2 つの革新はアプリケーション革新に属しますが、クロスチェーンは技術革新に属します。異なるブロックチェーンネットワークは独立しており、それぞれがデータの孤島です。クロスチェーン技術は、これらの島の間に相互接続の橋を構築し、異なるチェーン間のデータの相互接続の可能性を提供します。

最初のクロスチェーンは 2 つのチェーン間の直接接続でしたが、現段階のクロスチェーンはより中央の役割を果たし、チェーン間の相互作用は直接ではなく、中継チェーンを通じて情報の中継を行います。言い換えれば、クロスチェーン技術の発展は他の革新の基礎です。以下の図は、ポルカドットのクロスチェーンプロトコルのクロスチェーンネットワークの概念図であり、中継チェーンを通じて他のパブリックチェーンを同じエコシステムに接続しています。

上記の 2 つのパブリックチェーン技術アプリケーション革新の簡単な分析から、投資インセンティブがパブリックチェーンの推進力であることは明らかです。これは当然のことです。世の中に無料の昼食はありません。革新がなければ、投機の爆発点はなく、エコシステムの繁栄もありません。前の段階の野蛮な成長に比べて、純粋な投機プロジェクトは徐々に消え、DeFi は伝統的金融の派生物であり、非中央集権ストレージは共有経済の一つの探求です。新しい概念の提案は、より多くの人々の生活に近づけます。

アライアンスチェーンの発展最近のパブリックチェーンの革新を理解した後、アライアンスチェーンの発展を見てみましょう。アライアンスチェーンのこの数年間、私は企業の商業活動におけるブロックチェーン技術の実践を目の当たりにし、どのように伝統的なビジネスがブロックチェーン技術の支援を受けてコストを削減し、効率を向上させ、企業間の協力のハードルを下げるかを見てきました。当然、ブロックチェーン技術の現存する発展の壁にも直面しました。個人的に、企業におけるブロックチェーン技術の発展を 3 つの段階にまとめました。

データ証明#

ブロックチェーン技術は時間的連続性、不変性、追跡可能性などの特性を持っているため、証拠を保存する必要があるデータストレージに非常に適しています。現段階では、製品のトレーサビリティ、インターネット裁判所、電子証明書などのアプリケーションはこの段階の産物に属し、ほとんどのアプリケーションはブロックチェーン上にデータ証明を保存しているだけで、原始データではありません。

このアプローチは、ブロックチェーン自体のデータキャパシティに関連しているだけでなく、ビジネス自体のニーズによっても決まります。ブロックチェーン内のデータは、ネットワークの次元から見ると、データ量が増加するにつれてストレージおよびネットワーク帯域幅の需要が指数関数的に増加する傾向があるため、データの取向を合理的に制御する必要があります。この点については、技術編の最後で再度解説します。データ証明段階のアプリケーションは、データをブロックチェーン上に保存するだけで、必要なときにのみそのデータを利用して証拠を取得します。大多数の時間、データは静的です。ブロックチェーン技術はこれらのアプリケーションの特殊な技術的保障であり、必ずしもブロックチェーン技術でなければならないわけではありません。また、大多数の時間は各社が独自に運営しており、多くの参加者が関与していないため、この段階ではブロックチェーンの代替性が高いです。現在、多くの企業のブロックチェーンアプリケーションはまだこの段階に留まっています。

データ交換#

伝統的な企業間の協力は商業データの交換を含んでいます。一般的には、データ交換のモデルはデータ提供者または需要者が API インターフェースの形式で提供するか、プルまたはプッシュの形式で行われます。しかし、データの相互需要や 2 社以上の企業が参加する場合、問題はさらに厄介になります。ブロックチェーン技術を通じてこの問題を簡単に解決できます。各企業内にブロックチェーンノードを展開し、各企業は自社の運営するノードとだけ相互作用すればよく、ブロックチェーンメカニズムが自動的にデータを他の参加者に同期します。いずれかのノードに新しいデータが上チェーンされると、ブロックチェーンのイベント通知メカニズムが自動的に各企業内のアプリケーションに通知します。この段階では、企業の協力はデータ交換のハブとしてブロックチェーンに強く依存しているため、ブロックチェーンの代替性は低いです。すでに企業アプリケーションはデータ交換の段階に達しています。たとえば、フェデラルラーニングとブロックチェーン技術の結合です。

価値移転#

イーサリアムの存在意義の一つは、現実の価値とデジタル世界を結びつけるメディアを提供し、情報ネットワークから価値ネットワークへの移行の可能性を示しています。企業のブロックチェーン分野では、この意味は無限に拡大できます。企業が外部に提供する製品は商品 / サービス / ソリューションなどに過ぎません。ブロックチェーン技術を通じて企業製品を価値ネットワークの流通資産に変換することができ、基礎的な価値の他にも多様な資産アプリケーションの可能性を引き出すことができます。

この段階では、ブロックチェーン技術は価値ネットワークの基盤であり、代替不可能です。もちろん、現段階では価値ネットワークにはまだ遠く、未来の姿を正確に描写することはできません。企業のブロックチェーンの発展は時間が短く、全体的にはまだ始まったばかりの段階にあります。しかし、国家はその未来の展望を非常に期待しており、高次元から国民社会経済などの各分野でブロックチェーンの発展を導いています。

ブロックチェーン + は、まだ発展の第一段階にありますが、すでにさらに進展する傾向があります。当然、私たちも見るべきは、過去十年以上にわたってブロックチェーン技術の価値が徐々に検証されてきたことですが、結局のところ、発展の時間はまだ短く、技術自体も成熟していません。また、もたらす思考モデルの変革も十分に衝撃的です。ブロックチェーン技術が私たちの仕事や生活に完全に浸透するには、さらに多くの時間が必要です。もしある日、パブリックチェーンのすべての革新が実体経済に力を与え、企業間がかつて築いた層層の商業壁を取り除き、パブリックチェーンとアライアンスチェーンが再び交差し融合することができれば、それがブロックチェーン技術の黄金時代であり、価値ネットワークが手の届くところにあるということです。

これは、ブロックチェーンが実体価値を伝送できることを示すのでしょうか？主に 3 つのポイントがあります：アンカー、権利確定、取引（再権利確定）

現在のインターネットの大手企業、Huawei、Ant、Baidu、Tencent を見れば、すべてアライアンスチェーンに深く取り組んでいることがわかります。現在、暗号通貨取引プラットフォーム、たとえば Binance や Huobi などは、どのサークルに属するのでしょうか？彼らはパブリックチェーンサークルに属しています。

「企業製品を価値ネットワークの流通資産に変換する」という文はあまり理解できません。企業が製品やサービスを提供するのに、なぜ価値ネットワークに変換する必要があるのでしょうか？

価値ネットワークの可能なシナリオを想像してみましょう。現在、インターネット上で流通しているのは情報ですが、情報には正しいものと間違ったものがあるため、情報に価値を評価することはできません（価値を測定すること）。価値ネットワークが表現したいのは、価値のある情報であり、企業が提供する製品やサービス自体が価値を持っているため、もちろん価値ネットワークに移行することができます。それに加えて、追加の価値が生まれる可能性もありますが、それはまだ未知数であり、単なる推測に過ぎません。

多くの人がブロックチェーンは非常に新しい技術だと考えているかもしれませんが、実際にはそうではありません。これは単なる古い瓶に新しい酒を詰めたものであり、新しい技術を創造したわけではなく、すでに成熟した技術をいくつか組み合わせたものであり、融合的な革新です。私たちがブロックチェーンを初めて学ぶとき、最も重要なのはその技術的特徴を把握し、技術基盤を理解することです。

ブロックチェーンの技術基盤#

同時に、ブロックチェーン技術の最も重要な 3 つの特性を把握するのを助けます。

ブロックチェーン技術は現在に至るまで発展しており、特にイーサリアムがスマートコントラクトの概念をブロックチェーン技術と融合させた後、ブロックチェーンは現実とネットワークのメディアに変わりました。言い換えれば、ブロックチェーンは価値のキャリアであり、新しい社会的生産関係の一形態です。

この文をどう理解すればよいのでしょうか？私の個人的な理解は、ブロックチェーン技術に基づいて、現実世界とネットワーク世界の障壁を打破し、物質を仮想化し、価値を実体化することができるということです。未来のインターネットで流通するのは情報ではなく、生きた価値です。

未来は期待できますが、まずは足元から始める必要があります。現実世界に戻ってみましょう。最近、インターネット上で広く流通した画像があり、ネットユーザーによって「ブロックチェーン技術の実体化」と呼ばれました。この例を使ってブロックチェーンの技術的特徴を説明するのに最適です。ブロックチェーン技術の実体化これは遼寧省瀋陽市のある住宅地の門で、住民が複数の鍵を連結して簡単な入退室管理システムを形成しています。車を持っている家庭は鍵を追加し、各鍵には識別があり、住宅地の車の所有者は対応する鍵を使ってドアを開けるだけで済みます。これにより、外部の車両が住宅地の駐車スペースを占有するのを防ぎます。言うまでもなく、民間には高手がいます。

この例は、ブロックチェーン技術の特性を表現するのに適しています。まず、ブロックチェーンにはどのような特性があるかを明確にする必要があります。一般的に、3 つのポイントがあると考えられています。これらの概念をこの例と結びつけて理解してみましょう。

非中央集権性追跡可能性不変性

非中央集権性この住宅地の入退室管理システムでは、各鍵は 1 人の住宅地の住民を表しており、彼らは管理会社に統一管理される必要はなく、自分の鍵を管理・維持するだけでシステムの正常な運営を保証できます。各鍵には大小があり、高価なものもあれば安価なものもあります。住民は複数の車を持っているかもしれませんが、このシステム内では地位の差はありません。また、新しい住民が参加したり、住民が引っ越したりする場合、対応する鍵を追加または削除するだけで済みます。この中には非中央集権の概念が含まれています。入退室管理はもはや管理会社という「第三者機関」によって統一管理されず、各鍵は管理の一部です。同様の理由で、ブロックチェーンの存在意義は中央集権的な第三者機関を排除することです（第 1 講を参照）。ネットワーク内のデータと状態は、ネットワーク内のすべてのノードによって共同で維持されており、彼らには地位の差はなく、異なるのは利用可能なリソースの違いだけです。また、いずれかのノードがオフラインになっても、システムの運営には影響しません。自分で推論してみてください。非中央集権を実現するためには、どのようなネットワークモデルとストレージモデルを選択すべきでしょうか？中心ノードのないシステムは、ある意味で各ノードが中心であり、各ノードが外部にサービスを提供でき、他のノードからサービスを要求することもできます。これがピアツーピアネットワークモデルの特性であり、ノードは互いにデータの生産者および消費者です。

一方、ノードの役割が対等であるため、各ノードが保存するデータは一致しているはずであり、独立して完全なブロックチェーンのチェーン構造を維持します。いくつかのノードのデータが失われても、1 つのノードが正常であれば、過去のデータは失われません。これにより、単一障害点によるシステムの崩壊を効果的に回避できます。従来のデータ災害復旧モデルと比較して、その信頼性は万全です。もちろん、非中央集権は理想的な状態に過ぎません。現段階では、ブロックチェーンの非中央集権は本質的に相対的な非中央集権であり、多中心化とも呼ぶことができます。概念を理解する際には、理性的な思考だけでなく、感性的な思考を使って中間過程の変化を受け入れることも学ぶ必要があります。

追跡可能性入退室管理システムでは、各鍵が住民の関連情報を記録しており、住民と一対一で結びついています。これにより、異常な状況下でルールを破った住民に対して責任を追及することができます。たとえば、ドアを閉め忘れて外部の車両が住宅地に入ることができた場合、これはシステムの追跡可能性を示しています。実際のブロックチェーンの運用においても、情報の追跡を完了することは同様ですが、原理は共通しているものの、より複雑です。説明します。

単一ノードの観点から見ると、ブロックチェーンは時系列データベースと見なすことができます。システムに対する操作は、実質的には各ノードのデータベースに対応するデータとログを保存することです。また、各データは離散的に保存されるのではなく、時間順に前後に関連付けられています。新しいデータは必ず以前に存在したデータのグループから派生します。

この関連性に基づいて、データの状態変更履歴を追跡するのは非常に簡単です。前に遡って調べるだけで、必ずデータの初期状態を見つけることができます。これらすべてはブロックチェーンのストレージ技術に依存しており、ストレージは主にデータ構造とデータ関係に焦点を当てています。これには、取引およびブロックのデータ構造、取引とブロックの関連関係、ブロック状態のストレージモデルなどが含まれます。

不変性もう一つの技術的特徴は不変性であり、これは初心者が混同しやすい概念です。いわゆる改ざんとは、私的に認められない変更を指し、変更できないわけではありません。前の例を振り返ると、住民が持つ鍵とロックは一対一で対応しており、鍵がなければ、または間違った鍵を使えば、車両は住宅地に入ることができません。社会の車両が住宅地に入るには、ある住民の身分を盗用したり、鍵を追加したり、ロックを追加したりする必要があります。これが改ざんです。しかし、住民委員会がそれを発見すれば、すぐに誤りを修正し、社会の車両を排除することができ、不変性が実現されます。

ブロックチェーンにおいて不変性を実現するには、2 つの技術が必要です。前の例で「鍵」の機能は暗号技術によって実現され、「住民委員会」の役割はコンセンサスアルゴリズムによって果たされます。前述のように、単一のブロックチェーンノード内のデータは時間の先後関係に従って連結して保存されており、連結の鍵は暗号学のハッシュアルゴリズムを利用しています。ハッシュアルゴリズムは、データの一部を固定長のデータフィンガープリンとに変換することができ、データにわずかな変化があれば、得られるフィンガープリンも大きく異なります。この方法を通じて、前の時間帯のデータフィンガープリンと後の時間帯のデータを統合することができます。これを繰り返すことで、後の時間帯のデータは常に前の時間帯のデータフィンガープリンを含むことになります。こうして、データフィンガープリンが連結された情報の鎖が形成されます。

もし悪意のある者が中間のある時間帯のデータを変更しようとした場合、ハッシュアルゴリズムの原理に従って、その対応するデータフィンガープリンは変わります。したがって、彼は後続の各時間帯のデータを順次変更しなければならず、そうでなければ、データの鎖は彼が変更した瞬間に断絶し、追跡可能性を失います。

困難をさらに大きくしてみましょう。もし悪意のある者が本地ノードのすべてのデータを改ざんした場合、どう対処するのでしょうか？この時、コンセンサスアルゴリズムが登場します。これは、システム全体のデータが改ざんされないことを保証します。いわゆるコンセンサスとは、分散システム内でデータの一貫性を維持することを指し、データが不一致の場合、大多数のコンセンサスアルゴリズムは少数が多数に従う原則に従います。

ブロックチェーンネットワーク内の各ノードのデータは一致しており、悪意のある者は自分が維持する単一のノードのデータを改ざんしただけであり、ネットワーク全体の観点から見ると、依然として大多数のノードのデータが正しいデータとなります。最後に、問題を見るときは一面だけを見てはいけません。不変性は実際には弁証法的な特性です。少数が多数に従うルールは、悪意のある者が多数のノードリソースを制御できる場合、ブロックチェーンを改ざんすることが可能であることを意味します。強靭で十分に分散されたネットワークでは、改ざんにかかるコストは非常に大きく、成功することはほぼ不可能です。そして、一旦成功すれば、残された少数派がブロックチェーンのコンセンサスを破壊しようとする悪意のある者となります。イーサリアムのハードフォークもその一例です。

ブロックチェーンは新しい世代の情報技術の重要な推進力であり、ストレージ、暗号学、ピアツーピアネットワーク、コンセンサスアルゴリズムなどの基礎技術の融合を利用して、非中央集権、追跡可能性、不変性などの特性を提供し、インターネットの信頼と安全の問題を解決することで、インターネットを情報伝達から価値伝達への変革を促進します。

あなたは、先ほどの解釈が少し書面化されていると感じるかもしれません。理解を助けるために、もう一つの平易なバージョンを共有します：ストレージはレンガ、暗号学は鉄筋、ピアツーピアネットワークはコンクリート、コンセンサスアルゴリズムは設計図です。これらを基にして、混ぜ合わせることで、ブロックチェーンという精巧な上部構造が構築されます。私が強調したいのは、ブロックチェーン技術は教条主義的に教科書をそのまま読むものではないということです。ビットコインもブロックチェーンであり、イーサリアムもブロックチェーンであり、技術自体は実現の唯一の道筋を規定しているわけではありません。

ブロックチェーンは分散型ストレージ、改ざんが難しい情報ストレージ技術であり、現在の主要な応用はビットコインなどのデジタル通貨です。

ブロックチェーンは非中央集権、追跡可能、不変性の情報ストレージ技術であり、複数の技術の結合による融合革新であり、主にインターネットの信頼と安全の問題を解決します。

『ブロックチェーン革命：ビットコインの基盤技術が通貨、ビジネス、世界をどのように変えるか』を読むと、技術についてあまり知らない場合は『ブロックチェーン：新経済の青写真とガイド』を読むことができます。

git は間接的なブロックチェーンです。

非中央集権：各ユーザーはローカルに自分の git リポジトリを持ち、相互に pull や push ができます。
追跡可能性：各 git のコミットは前のコミットに依存しており、最初のコミットまで遡ることができます。
不変性：ローカルのある履歴のコミットを変更すると、その後のコミットのハッシュ値がすべて変わります。

直感的な観点から、「鉄の鎖」の例を使ってブロックチェーン技術の特性を探求し、同時にブロックチェーン技術の基盤を引き出しました。今日から、数回にわたって、ブロックチェーン内の各技術の最も核心的な応用を説明し、点から面を描き出し、ブロックチェーン技術体系を描いていきます。この講義では、単一のブロックチェーンノードに深く入り込み、ブロックチェーンストレージがどのように設計されているかを理解します。実際、ストレージ設計について話すとき、私たちが最初に考えるのは、ブロックチェーン内でどのようにデータを保存し、どのデータベースを使用するかという一般的な内容です。しかし、私の見解では、これらはストレージ設計の表面的な部分に過ぎません。ブロックチェーンストレージの要点を把握するためには、取引、ブロック、状態の 3 つの基本概念を把握する必要があります。これらの基礎があれば、ブロックチェーンストレージ設計を分析する際にスムーズに進むことができます。

最初に理解する必要がある概念は取引（Transaction）です。これはブロックチェーン内で最小かつ最も核心的な知識点です。私たちが最初にブロックチェーンに接触するのは主にビットコインから始まるため、取引を送金と理解することが多いですが、実際にはこの理解は片面的です。実際、ブロックチェーン内での取引の概念はすでに拡張されています。

行動の観点から説明すると、取引は操作（Operation）に等しく、私たちがブロックチェーンネットワークに取引を提出することは、実質的には操作を開始することです。操作の具体的な内容は特定のブロックチェーンプロトコルに関連しています。たとえば、イーサリアムでは、操作はスマートコントラクト内のメソッドを実行することかもしれません。コンピュータ技術の観点から分析すると、取引は実質的には原子事象であり、翻訳が異なるだけで、英語ではどちらも Transaction です。取引はブロックチェーンネットワーク内のデータの最小の構成要素です。取引が提出されると、成功か失敗の 2 つの状態しか存在せず、成功した半分の状態は存在しません。

異なるブロックチェーンは取引の定義が一致しているものの、属性フィールドには差異がありますが、一般的な取引属性テンプレートを抽象化することは影響しません。注意すべきは、すべてのブロックチェーンが以下の図のルールに従うわけではなく、ここでは取引の主要な属性が何であるかを理解するための便宜上のものです。

通常、取引には 8 つの属性があります（取引ハッシュ自体も属性の一つです）。From と To はそれぞれ取引の発起者と受取者を指し、これは非常に理解しやすいです。たとえば、通貨の送金には送金者と受取者が必要です。スマートコントラクトに関連する属性は 3 つあり、スマートコントラクトは現在の取引が実行されるスマートコントラクトの名前を示し、その後、実行されるスマートコントラクトに対応するメソッドとそのメソッドを実行する際に必要なパラメータリストが付随します。異なるメソッドには異なる長さや異なるデータ型のパラメータがあるかもしれませんが、ここでは統一してパラメータリストと表現します。次のタイムスタンプフィールドは、クライアントが構築した取引の時間を示します。この時間はクライアントが独自に追加したものであり、標準時間との違いを心配する必要はありません。なぜなら、ブロックチェーンネットワークがこの取引を受け取るとき、取引時間の検証が行われ、早すぎる取引や遅すぎる取引はネットワークに受け入れられないからです。これは、ある程度、偽造の可能性を制限します。最後の一般的な取引フィールドは署名であり、通常は From フィールドのアカウントによって発行され、ネットワークに対してこの取引が確かにこのアカウントによって構築されたものであり、他の誰かによって偽造されたものでないことを証明するために使用されます。これは、アカウントの所有者が持つ秘密鍵を使用して取引に署名することによって行われ、秘密鍵はアカウントの所有者だけが持っています。これは、私たちの日常生活で使用する印章のようなものであり、秘密鍵が偽造される可能性はほぼゼロです。盗まれない限り。

注意すべき点は、ブロックチェーン内のすべての取引は基本的にブロックチェーンネットワークの外部から開始され、ブロックチェーンネットワークは取引を受け入れるだけであり、取引に対して何の変更も行いません。つまり、取引がクライアントで構築された後、固定されます。

したがって、取引内容のハッシュ値をブロックチェーンネットワーク内の取引の識別子として使用でき、かつその識別子は取引のフィールド内容には含まれません。どう理解すればよいでしょうか？こう考えることができます。身分証明書はあなたを代表しますが、身分証明書はあなたの一部ではありません。

さらに、あなたは次のような疑問を持つかもしれません。もし各取引がクライアントで独立して構築され、ネットワーク内の他の参加者と協議していない場合、その取引ハッシュは重複しないのでしょうか？ここでハッシュアルゴリズムの特性を利用する必要があります。ハッシュの重複はハッシュ衝突を引き起こすことを意味します。後の暗号学の章で、ハッシュ衝突の確率は使用するハッシュアルゴリズムに関連し、ほぼ衝突することは不可能です。

ブロック理解した取引の次は、これらの取引データを保存するための「容器」を考えます。実際、この容器はブロックです。取引とブロックの関係を理解するために、取引は貨物に相当し、ブロックは複数の取引を収容できるコンテナです。前述の追跡可能性の説明で、ブロックチェーンは時間帯のデータを前後に関連付けて連結していると述べましたが、各時間帯のデータをブロック（Block）と呼びます。ブロックは、ノードが一定の時間内に受け取ったすべての（有効な）取引をパッケージ化して形成されるデータ構造を指します。有効な取引を強調するのは、いくつかのブロックチェーンの設計が無効な取引も含むためです。直接的に概念を理解するのは少し抽象的ですが、ブロックの概念図を参照してブロックのデータ構造を理解することができます。

ブロックの設計は一見複雑に見えますが、心配しないでください。実際、私たちは 3 つの重要なポイントを整理するだけで、ブロックの本質を理解できます。ブロック構造最初に整理する必要があるのはブロックの構造です。図から見ると、ブロックはブロックヘッダーとブロックボディに分かれています。ブロックヘッダーには、そのブロックの基本属性が含まれ、重要な属性は主に 4 つあります：前のブロックのハッシュはブロック間の関連性を示し、取引のルートハッシュはブロックと取引の関連性を示し、ブロックの高さは現在のブロックがブロックチェーン内の位置を示し、時間スタンプはブロックがパッケージ化された時間を記録します。ブロックボディには取引のみが含まれ、取引は時間のタイムスタンプフィールドに従って順序付けられます。

ブロック間の関連#

次に注目すべき点は、ブロック間の関連関係です。この点はすでに何度も言及していますが、各ブロックは前のブロックのハッシュを含み、2 つのブロックの論理的関連を示すアンカーポイントとなります。ブロックハッシュは取引ハッシュに似ており、ブロックの外部属性です。ブロックが構築された後にのみ得られます。現在のブロックから一歩ずつ前に追跡していくと、最終的に創世ブロックにたどり着きます。創世ブロックにも前のブロックのハッシュがありますが、それは空の値です。たとえば、イーサリアムのブラウザを通じて創世ブロックの前のハッシュを確認できます。

ブロックと取引最後のポイントは、ブロックと取引の関連関係です。前述のように、ブロックと取引をコンテナと貨物に例えましたが、その原理を理解していません。概念的には相対的に複雑であり、あまり一般的でないデータ構造であるメルクルツリーを導入する必要があります。まずはそれを理解しましょう。

メルクルツリーは木構造の一種で、通常は少なくとも 3 層あり、葉ノード、中間ノード、根ノードがあります。中間ノードの層数は葉ノードの数に依存し、葉ノードの数が多いほどメルクルツリーの深さが高くなります。

その構築ロジックは次のようになります：隣接する葉ノードがハッシュ計算を行い、得られたハッシュ値がこれら 2 つの葉ノードの親ノードとなります。同様のロジックで順次上に進み、最終的に倒数第二層に残った 2 つの中間ノードが 1 回のハッシュ計算を経て親ノードを得ると、整ったメルクルツリーが構築されます。

前述のブロックの概念図と照らし合わせると、ブロックボディに含まれる取引に対応する取引ハッシュはメルクルツリーの葉ノードとして機能し、順次上にハッシュ計算を行い、最終的に得られる根ハッシュがブロックボディのすべての取引の取引ルートハッシュとなります。このデータはブロックヘッダーに記録されます。ここまで来ると、なぜメルクルツリーを導入するのがこんなに面倒なのかという疑問が生じるかもしれません。なぜすべての取引を一緒にまとめて、1 つのハッシュを取るだけで済まないのでしょうか？データにハッシュ計算を行うことで得られる結果はデータフィンガープリンとして使用できるため、ハッシュはデータ検証メカニズムとして機能します。

この時、もしブロック内の 1 つの取引が悪意のある者によって改ざんされた場合、取引ルートハッシュを設計する際に、すべての取引を 1 回のハッシュで取るだけで済むとします。データ検証が通らない場合、改ざんされた取引を見つけるのは非常に難しく、特に取引数が非常に多い場合にはなおさらです。

しかし、メルクルツリーを使用すれば、葉ノードハッシュのいかなる変化も親ノードに伝わり、層を上に向かって進むことで根ノードに至ります。これは、根ノードの値が実際にはすべての葉ノードのハッシュを含んでいることを意味しますが、改ざんされる可能性のある取引を分けて処理することができます。これにより、問題が発生した場合、エラーのあるブランチを簡単に特定できるようになります。これにより、データ検証の柔軟性が向上し、多くの不必要なリソースの浪費を減少させます。以上のように、ブロックの論理的な 3 つの重要なポイントを整理することで、ブロック設計の脈絡を明確にしました。ブロックチェーンがブロックチェーンと呼ばれるのは、文字通り、ブロックという特殊なデータ構造によって決まっています。

状態#

取引とブロックについて話した後、しばしば見落とされる概念である状態（State）を理解します。おそらく以前は聞いたことがないかもしれませんが、その役割は無視できません。

ブロックチェーン内で実行される各取引には出力があり、状態は取引実行後の出力の累積です。どう理解すればよいのでしょうか？簡単な例を挙げます： 2 + 3 + (4 * 7) + ( 8 - 9 / 3 ) + 23 = 61 「=」の左側の各加算の隣にある式は、取引記録と見なすことができ、「=」の右側の 61 は取引実行後の累積状態です。

有限状態機械#

このように、たとえ式の結果を失っても、式を覚えていれば、対応する値を再計算することができます。これが有限状態機械の概念です。すなわち、閉じたシステム内で、状態の初期条件が一致し、状態変更条件の順序が一致すれば、最終的には一致した結果が得られます。ブロックチェーンは、時間の順序に従ってすべての取引を記録しているため、状態を失っても、簡単に状態を再生することができます。順序に従って取引を再実行すればよいのです。したがって、ある意味で、ブロックチェーンも有限状態機械です。

状態を再生できるので、なぜ状態を保持する必要があるのでしょうか？状況を仮定してみましょう。現在、あなたが取引を実行していて、ある入力が必要で、その入力が以前のあるブロック内の取引の出力に関連しているとします。

状態を保持しなければ、あなたはこの取引を実行する前に、関連する取引を再実行しなければなりません。その取引はさらに以前の別の取引に関連している可能性があるため、源を見つけるまで遡り続けなければなりません。理論的には、状態を保持しないことは可能ですが、その設計がもたらす相応の結果を引き受ける必要があります。

データベースとの違いと類似性状態の概念が理解しにくい場合、データベースとの比較の観点から状態を説明することもできます。データベースとの CRUD インタラクションの際に、データベースに挿入、更新、削除されるレコードが状態と呼ばれ、実行される各文が取引です。言い換えれば、データベースの作成からテーブルの作成、データの挿入、更新、削除などのすべての SQL 文をエクスポートし、他の場所に移すと、まったく同じデータベースを再生することができます。

ブロックチェーンとデータベースは、歴史的な操作記録と状態データの集合を保存しています。ただし、データベースは状態を重視し、ブロックチェーンは歴史的なブロックの記録を重視し、状態は補助的なものです。言い換えれば、1 つは現在に生き、もう 1 つは過去を懐かしむものです。両者の論理には本質的な違いはなく、単に重点が異なるだけです。

状態モデル

状態の設計理念を理解したら、状態がブロックチェーン内でどのように表現されるかを尋ねるかもしれません。ブロックチェーンの位置付けに応じて、状態モデルの設計を大きく 3 つのモデルに分類できます。

1 つは、ビットコインを代表とするデジタル通貨に特化したブロックチェーンが使用する UTXO モデル、すなわち未使用の取引出力（Unspent Transaction Outputs）です。このモデルでは、各取引には N 個の取引入力が必要で、同時に M 個の取引出力が生成されます（N と M は等しくない場合があります）。取引入力は、前の任意の取引の未使用の取引出力です。現在の取引が成立すれば、その前の取引の出力は成立した取引入力となり、再び取引入力となる資格を失います。UTXO モデルはデジタル通貨の流れを追跡することができます：未使用の取引入力は通貨の出所を示し、未使用の取引出力は通貨の行き先を示します。

もう 1 つは、イーサリアムブロックチェーンが採用しているアカウントモデルで、数字の加減でアカウントの残高の変化を示します。各取引の実行は、異なるアカウント間の残高の動的なバランスを実現します。あなたと私の間で送金が行われると、あなたは 1 元を支出し、あなたのアカウントの残高は 1 減少し、私のアカウントの残高は 1 増加します。このモデルは、私たちの日常生活の認識により適しています。また、アカウントモデルは残高を示すだけで