ブロックチェーン：仕組みとこのテクノロジーが世界を変える理由

テクノロジーの世界のニュースをカバーするSpectrumポータルは、ブロックチェーンの資料を公開しています。 この記事では、テクノロジーの運用における落とし穴と、それをどこでも使用できない理由について説明します。 この記事のロシア語版を準備しました。

技術開発

ビットコインは不従順の行為として造られました。 暗号通貨は、世界的な経済危機の直後に現れ、伝統的な金融システムの不正と腐敗の救済策として宣伝されました。 クリエーターは、ビットコインがより人気を博したとき、それが本当のお金と競争し、最終的に危機につながった機関を追い払うと確信しました。



ビットコインの非公式のスローガン「私たちは暗号を信じる」は、経済の問題、仲介者、銀行家、実際には信頼できない第三者、「信頼できる」第三者を誰が非難するかについて直接語っています。 これらの人々は、単に他者のために問題を作り、利益を減らし、取引を複雑にします。



ビットコインは、特別なコードと暗号化を使用して、これらの仲介者によって提供されるサービスを置き換えようとしました。 人が住宅ローンを支払うと、銀行と他の金融機関との間でバックグラウンドで一連の操作が行われます。これにより、ユーザーのアカウントからお金が引き出されます。 銀行は、口座の各ペニーがどこでどのように使われたかについての情報を保存しているため、すべてがお金に問題がないことを保証できます。



ビットコインおよびその他の暗号通貨は、これらのバックグラウンド操作とトランザクションをソフトウェアで置き換えます-ブロックチェーンと呼ばれる分散した安全なデータベースです。 同時に、多くのコンピューターがビットコイントークンの所有者を変更するプロセスを制御します。 暗号通貨を使用する権利は、国籍や居住地に関係なく、絶対に誰にでも譲渡できます。



ブロックチェーンの作成から8年後、彼らはテクノロジーを資金の転送に関係のない手順やプロセスに適用しようとしています。



ブロックチェーンは、住宅を借りる人と旅行者を結び付け、当事者に透明な支払いプラットフォームを提供できますか？ ブロックチェーンは、映画、ショー、その他のデジタルメディアを再生するためのリポジトリおよびプラットフォームとして機能し、ロイヤリティを維持し、コンテンツの作成者に引き渡すことができますか？ ブロックチェーンは自動的にフライトをチェックし、飛行機が時間通りに飛行しなかった旅行者に報酬を支払うことができますか？



もしそうなら、ブロックチェーン技術はUber、Netflix、そして例えば保険会社を取り除くのに役立ちます。



これらは仮定ではなく、 イーサリアム 、 イーサリアム仮想マシンと呼ばれる分散コンピュータシステム上でソフトウェアをリモートでホストするブロックチェーンプラットフォームで構築されているものの一部にすぎません。 暗号通貨のエーテルが機能するイーサリアムブロックチェーンは、現在、実験のために最も開かれています。



しかし、この開放性は必ずしも手に負えません。 新しいブロックチェーンスキームは、最大の技術企業を含め、毎日作成されています。 Microsoftは、Azureクラウドで顧客に暗号通貨実験ツールを提供しています。 IBM、Intelなどは、ビジネス指向のブロックチェーンを開発するためのオープンプラットフォームであるHyperledgerハブと提携しています。 最大の銀行-暗号通貨の作成者が取って代わることを望んでいた銀行-は、トレンドの先を行こうとして、テクノロジーのバージョンを思いつきました。



そして、最も成功した最初のブロックチェーンで実行されるビットコインでさえ、その作成者が夢見ていないアプリケーション向けにアップグレードされています。



しかし、大規模な使用を誇ることができるブロックチェーンは1つではありません。 どの産業でも革命につながった概念や戦略はまだありません。 ビットコインは、世界中で1日あたり375,000人しか使用されていません 。



どのブロックチェーンプラットフォームが継続し、どのプラットフォームが徐々に底に沈んでいくのでしょうか？ 予測を行うには、ブロックチェーンとは何かを理解し、それをビットコインと論理的に関連付ける必要があります。

ブロックチェーンはどのように機能しますか？

2009年には、匿名のハッカー（またはハッカーのグループ）が仮名中本Sの名で、最初のデジタル通貨を作成しました。 このシステムでは、お金は会計の手段であり、価値を抽象化し、財産を割り当て、取引に資金を提供する方法でした。



これらの機能を実行するために、歴史的にお金が使用されてきました。 物理的なトークンの所有-コインは、人々が自分自身でトランザクションを完了することを可能にします。 現金はコピーするのが難しいため、マネーサプライの特定の部分を誰が所有しているかを完全に考慮する必要はありません。



それでも、誰にどのくらいのお金が属するかを示すテーブルを作成すると、コインと請求書は不要になります。 銀行および決済処理業者は、すでに物理通貨をデジタル記録に部分的に昇華させ、閉鎖システムでトランザクションを追跡および処理しています。



ビットコインは、ブロックチェーンと呼ばれる単一のユニバーサルデジタルレジスタを作成することにより、変換を完了しました。 このテクノロジーは、回路のように見えるため、その名前が付けられました。ブロックの最後でのみ変更できます。 新しい追加ごとに、新しいトランザクションのセットが含まれます。 たとえば、SashaがJuliaにビットコインの代金を支払う場合、このトランザクションはチェーンの最後に表示されます。 そして、その前のブロックでは、サーシャがミーシャとミーシャオリヤを支払ったことが示されます。



ビットコインのブロックチェーンは、従来の金融機関が管理している会計帳簿とは異なり、世界中のコンピューターに配置されています。 このデータは、インターネットに接続している人なら誰でも利用できます。 ブロックチェーン情報が保存されているコンピューターの所有者であるマイナーは、ユーザーからのトランザクション要求を検出し、それらを結合し、チェックして、新しいブロックの形でブロックチェーンに追加する責任があります。



検証プロセスは、取引後、その人が実際にビットコインを所有しており、まだ他の場所で使用していないことを確立します。 ブロックチェーンの所有権は、2つの暗号化キーによって決定されます。 最初のキーはブロックチェーンのパブリックドメインにあります。 2番目は所有者のみが利用できます。 これらのキーは、電子メッセージを暗号化するために使用されます。 誰かが暗号化されたメッセージを送信するとき、公開鍵を使用します。 受信者は、レターを開くとき、秘密鍵を使用してメッセージを復号化します。



ブロックチェーン技術では、トランザクションは、使用したいコインに割り当てられた公開鍵に対応する秘密鍵を使用して署名されます。 そして、トランザクションが処理されると、新しい公開キーがこれらのコインに割り当てられます。



複数の人が操作の設計に参加すると、不可逆性の問題が重要になります。 同じ管轄内で動作する有名なバリデーターのセットを備えた1つの銀行がブロックチェーンを管理している場合、トランザクションの実行は簡単です。



しかし、ビットコインの場合、ルールを実施する中央銀行はありません。 文化の多様性、法制度の違い、規制上の義務にもかかわらず、鉱夫は世界中で匿名で働いています。 したがって、それらに責任を持たせる方法はありません。 操作の不可逆性は、ビットコインコードによって提供されます。 彼は、Proof of Workと呼ばれるスキームを使用します。

作業の証明がブロックチェーン技術の信頼性を高める方法

新しいブロックを作成するには、マイナーはすべてのトランザクション情報を所有する必要があります。 最初にブロックを作成した鉱夫がこのサービスの支払いを受け取るので、彼らは互いに競います。 問題は、マイナーがブロックチェーン内の以前のトランザクションを削除できないようにすることです。 この方法でコインを盗むことはできませんが、同じトランザクションを数回完了することができます。 たとえば、商品の代金を支払い、取引情報を削除します。



これを回避するには、ネットワーク上のすべてのマイナーがブロックチェーンの同じコピーを持っている必要があります。



マイナーは、新しいブロックを追加するときに、トランザクションの暗号化された証拠を提供する必要があります。 証拠を得るために、マイナーはハッシュ関数のいくつかのラウンドをブロックに渡します。これは、任意のサイズのデータ​​を受け取り、それをハッシュと呼ばれる固定長の無意味な英数字文字列に変換する計算です。 プロセスの信頼性を高めるために、ブロックチェーンアルゴリズムでは、受信したハッシュが特定の数のゼロで始まる必要があります。 特定のデータセットが生成するハッシュを事前に予測することは不可能であるため、マイナーはデータセットに乱数を挿入するたびに計算を何度も開始します。 この数が変わると、新しいハッシュが発生します。 その結果、マイナーは正しい数のゼロを取得します。



正しいハッシュを見つけたマイナーは、他のマイナーにブロックを送信します。 彼らはそれをチェックし、自分のコンピューターに含まれるブロックチェーンのフルバージョンに追加します。



これはドアを閉めることと比較できます。 ある人がロックを持ち、その中の1つがそれを閉じることができるキーのセットがあるとします。 彼は正しいキーを見つける前にすべてのキーを試さなければなりません。 その後、鍵が適切であることを他の人が確認できるように、鍵をロックしたままにします。



鉱夫はネットワークのサポートにお金を使います-機器を購入し、電気代を支払います。 ブロックチェーン内のブロックを変更して同じトランザクションを2回実行するには、2倍のお金を費やす必要があるため、欺くのは不利益になります。



さらに、新しいブロックごとに、以前のブロックを変更するコストが増加します。 新しいブロックは、ブロックのハッシュをそれらの前に保存します。 古いブロックを変更すると、後続のすべてのブロックに対して無効なハッシュが生成されます。 したがって、このブロックの後に行われたすべての作業を繰り返すことなく、ダミーの変更を前のブロックに挿入することはできません。 ロックについて類推すると、チェーンの最後のロックが以前のすべてのロックに接続されていることがわかります。 チェーンの途中でロックを変更する場合、その後の各ロックの新しいキーを探す必要があります。



鉱夫は高価な証拠を提供し、仕事のためにお金を受け取ることが判明しました。 したがって、サトシは、最初の実行可能なピアツーピアデジタル通貨を作成しました。 しかし彼はまた、科学者たちを何十年も悩ませてきたより一般的な問題も解決しました。 8年間、ネットワークから一度も切断されていなかったビットコインは、鉱夫が誠実に仕事をすることを確実に奨励し、単一のネットワークを提供します。 その結果、インターネットに接続している人なら誰でも確認して補足できる、安全で成長し続けるデータチェーンが得られます。

他の分野でブロックチェーンを使用する方法

ブロックチェーン技術は、トランザクションだけでなく有用な場合があります。 ビットコインの登場直後、人々はこの技術を他の分野に適用する方法を考え始めました。 マイナーがトランザクションを検証するとき、トランザクションに必要なデータを処理して提供する小さなプログラムを実行します。 しかし、ソーシャルネットワーク用のソフトウェアなど、より複雑なプログラムを実行する場合はどうでしょうか。 または、ブロックチェーンを使用してオンラインフォーラムにデータを提供しますか？



これらのアイデアはビットコインの作成直後に現れましたが、わずか数年後、トロントからの19歳の学生が彼らの開発に貢献しました。 2013年、Vitalik ButerinはEthereumと呼ばれるまったく新しい技術を開発しました。 そのおかげで、ブロックチェーンはトランザクションだけでなく使用することができました。



ビットコインとは異なり、イーサリアムはスマートコントラクトと呼ばれるミニプログラムを使用します。 それらは無限の複雑さで記述できます。 ユーザーは、マイナーが処理する指示を含むトランザクションを送信することにより、プログラムと対話できます。



つまり、誰でもプログラムをトランザクションに埋め込むことができ、プログラムが変更されずにブロックチェーンにアクセスできることを確認できます。 理論的には、Ethereumを使用すると、Facebook、Twitter、Uber、またはその他のデジタルサービスを、透明で検閲を受けにくく、人間の介入を必要としない新しいバージョンに置き換えることができます。

分散レジストリとは何ですか？

テクノロジーを使用して全世界にまたがるコンピューターを作成しようとするブテリンの試みと並行して、ブロックチェーンの閉じた制御バージョンのアイデアが開発されました。 2014年9月、バークレイズ、ゴールドマンサックス、JPモーガンなどの金融機関グループがR3と呼ばれるコンソーシアムを設立し、ロックが銀行間の決済の効率を高める方法を探りました。



ビットコインやイーサリアムなどのブロックチェーンのオープン構造は、これらの組織のニーズと矛盾しています。 まず、データが実際のIDを示すことなく英数字のパブリックアドレスで表されているユーザーの匿名性により、疑問が生じます。 米国およびその他の国の銀行法は、このような匿名性を禁止しています。 R3のマーケットリサーチディレクターであるティムスワンソンは、次のように述べています。



金融機関はまた、法的に顧客データを保護し、国または地域の境界を越えて輸出を管理することを求められています。 パブリックブロックチェーンには、ネットワーク上の多くのコンピューター上のトランザクションに関するすべての情報が含まれているため、ストレージチェーンを使用する際にストレージチェーンを制限することはできません。



したがって、ブロックチェーン技術への分散レジストリアプローチが登場しました。 分散レジストリでは、ブロックを追加する人の識別が知られており、システム内のデータは選択した関係者のみが利用できます。 新しいブロックを作成する権利は、宝くじではなくコードを実行する人によって割り当てられるため、鉱夫の仕事をチェックする必要はありません。



このようなシステムは、ブロックチェーンのすべての参加者がすでにある程度の信頼を持っているが、国際銀行振込の決済の銀行の場合のように、中立な第三者のサービスを実行したい状況向けに設計されています。



昨年、最近40以上の機関から1億700万ドルを調達したR3プロジェクトは、最初のCorda分散レジストリをリリースしました。 そして、彼にはすでに競争相手がいました。昨年の春にR3コンソーシアムを去ったJPモーガンは、クォーラムと呼ばれる彼自身のレジストリをリリースしました。



分散型台帳アプローチは、顧客の機密データを保存する他の業界にも拡張されます。 これらのプロジェクトの多くは、Hyperledgerが提供するツールを使用して構築されています。 彼は、スマートコントラクトを使用したいが、イーサリアムやビットコインなどのオープンブロックチェーンの使用をためらう企業向けの製品を作成しています。



「人々は、銀行、保険会社、ヘルスケア業界などの組織が遵守しなければならない実際の問題と規制要件を理解する必要があります。 Haceraブロックチェーンアクセスコントロールシステムの作成者であるJonathan Levy氏は次のように述べています。

スマートコントラクトの仕組み

どのブロックチェーンオプションが勝っても、スマートコントラクトには多くのサポートテクノロジーが必要です。 これらの追加技術は現在開発中です。 そして、それらはブロックチェーン技術の拡大にとって非常に重要です。



コーネル大学のIC3共同ディレクターであるAri Jewels氏は、次のように述べています。 これらの問題はいくつかのカテゴリに分類されます。



まず、ブロックチェーンは大量のデータを保存できません。 これは、たとえばストリーミングビデオの保存と送信を提供する多くのプロジェクトで問題になります。 単に十分なストレージスペースがありません。



ブロックチェーン技術は、各コインの入力と出力をネットワークに記録し、各トランザクションに最大40バイトのメタデータを許可する追加フ​​ィールドの内容を記録します。 以上です。



別のブロックチェーンの問題は、テクノロジー自体が実際の世界で何が起こっているのかを知らないことです。 スマート契約が航空保険システムである場合、これは重要です。 ブロックチェーンは、飛行機がいつ離陸または着陸するかを知る必要があり、そのためにはウェブサイトのデータを要求する必要があります。



理想的には、開発者は、検閲に対する脆弱性とロックをキャンセルする可能性を考慮して、データを保存およびアクセスするためのブロックチェーンを作成します。 これを行うには、実際に信頼できる「信頼できる当事者」を慎重に検討する必要があります。



ストレージの問題は、分散型クラウドストレージシステム、Labs Interplanetary Databaseプロトコル、Storj Labsなどの分散ファイル共有サービスを使用して解決できます。 これらは、世界中の人々がハードドライブに余分なスペースを確保できるシステムです。 データは世界中の複数のコンピューターに保存され、常に利用できるため、このようなスキームはブロックチェーンベースのスマートコントラクトシステムで機能します。



リアルタイムデータは、oracleを使用してインポートできます。 これらは、リアルタイムデータとブロックチェーンスマートコントラクトへの送信に対する信頼できるリクエストの支払いを受け取るサービスです。



IC3では、GelusはTown Crierスマートコントラクト用の安全なデータフィードを開発しました。 ブロックチェーンに入力されたデータを改ざんから保護します。 この作業プロセスは、Intelプロセッサでの信頼できるソフトウェアの使用に基づいています。

資金調達

最新のサービスをすべてブロックチェーンテクノロジーに移行するには、テクノロジーと研究に多額の資金が必要です



問題は、多くの大企業を破壊するプロジェクトの資金調達方法です。 理想的には、イーサリアムのようなオープンブロックチェーンを作成し、データの保存を作成者に任せる必要があります。 このような状況では、企業はブラウザーの動作、購入履歴、または場所データを収集および販売するビジネスモデルから生き残ることができません。 また、プログラムはパブリックドメインであるため、ブロックチェーン企業は知的財産の限られた所有権に依存することはできません。



それにもかかわらず、ブロックチェーンの潜在的な資金調達メカニズムがすでに現れています-初期コイン提供またはICO。 法的に疑わしいものの、非常に有益であることが判明しました。



たとえば、ある人がアプリケーションを使用することにしました。 しかし、彼は通常の通貨で支払うことはできません。彼はこのアプリケーションのために特別なコインを購入する必要があります。これは事前に市場にリリースされ、それらで支払います。



現実の世界では、次のように機能します。誰かがランドリールームを開き、ランドリーの支払いに使用できるチケットを発行しました。 所有者はすべてのチケットを事前に人に販売し、必要に応じて他の人に再販します。



現在までに、トークンの販売に5億ドル以上が投資されており、最近数か月でこれらの数は増え続けています。 たとえば、Tezosブロックチェーンは7月に記録を樹立し、ICOを通じて2億ドル以上を調達しました。



このような莫大な投資により、ビットコインの作成者の偽善に関するユーザーの苦情が現れました。 「これらのスキームを促進するブロックチェーンの作成者は、標準的な金融サービスと政府支援通貨に起因するケチと欲を実際に実証しています」彼らはかつてそうであったように、人々と同じように不注意になります。」



ICOは、新しいクラスの投資手段として、資金を供給されたアプリケーションと同じくらい破壊的であると主張する人もいます。



「お金は悪の根源ではありません。 平等は悪の根源です」と、新しいブロックチェーンテクノロジーファンドであるPlaceholderの作成者であるJoel Monegro氏は言います。



彼は、会社の創業者と従業員に資本を提供することで、彼らが製品を改善するために使うのではなく、富を蓄積することを奨励すると考えています。



一方、ICOは金融手段であるだけでなく、ブロックチェーンテクノロジーへのアクセス手段でもあります。 したがって、より多くの人がサービスを使用するほど、アクセスに必要なトークンの需要が大きくなります。



「私のインセンティブは、より多くの利益を上げることではなく、より多くの人々にアプリケーションを使用させることです。トークンのコストはサービスの使用コストに依存するためです。 インセンティブを完全に逆転させます」とMonegroは言います。



米国では、ICOの使用がおそらく終了します。 7月末に、米国証券取引委員会は 、多くのICOが証券のカテゴリーに分類されるため、特定の規則に従って機能する必要があると警告しました。



「時代は急速に変化しました。 ビットコインの初期の信者の中には、3年と4年前に経済的困難を経験しましたが、彼らの信念とコインに固執し、今ではとても気持ちがいいと言います」と述べています。そのため、企業はデータを分散化し、機密性を確保する必要があります。 今、私たちは新たな課題に直面しています：莫大な投資が行われていることを考えると、どれだけ多くの昔からの人や新人が原因に忠実であり続け、すでにそれらを変えた技術の助けを借りて世界を変えるために働き続けるかはまだ分かりません」

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