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Origoホワイトペーパー日本語訳5

更新日:

本稿について

Origo Scalable Privacy Preserving Platform For Decentralized ApplicationsのVersion 0.1、最終更新日: 2018/5/5時点のものを対象とします。本稿では「Chapter 5. Chain Infrastructure」のうち「5.1. Consensus Protocol」の日本語訳を掲載します。

原文はこちらになります。

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5. チェーンインフラ

スケーラビリティはブロックチェーンが現実世界のアプリケーションに採用されるのを妨げている最大の障壁の一つである。さらに、プライバシー保証の必要性が実用的なアプリケーションプラットフォームを構築するためにスケーラビリティを一層重要なものにしている。そのため、Origoはスケーラビリティ向上のためのチェーンインフラに関していくつかの手法を提案する。

  • 最適化されたコンセンサス(Optimized Consensus):トランザクションスループットを向上させるためのハイブリッドコンセンサス。
  • シャーディング(Sharding):Origoを線形的にスケーラブルなものにするための最新のシャーディングプロトコル。
  • 改良版仮想マシン(Enhanced Virtual Machine):スマートコントラクトの実行速度を向上するための新しい仮想マシンスタンダード。

このホワイトペーパーでは、以下のセクションでこれらの技法について概説する。さらに詳細な設計に関しては今後のイエローペーパー(技術仕様)を確認していただきたい。

5.1. コンセンサスプロトコル

コンセンサスはネットワーク内のノードのグループがある値についてどのように合意を形成するかを定める。コンセンサスプロトコルはノードの故障やネットワーク分裂、故障あるいは壊れたメッセージ、メッセージ遅延について耐性を持っているべきである。また、自分勝手なノードや故意に悪意あるふるまいをするノードがコンセンサスを破壊したり誤ったステートを導いたりするかもしれない。コンセンサスには2つの重要な特性がある。すなわち、i)故障していないノードは最終的にアウトプットを生成しなくてはならない(ライブネス, liveness)、ii)コンセンサスに参加する全ノードは同一の有効なアウトプットを生成する(一貫性, consistency)。コンセンサスは新しい問題というわけではない。学術界では数十年にわたり広く研究が進められており、悪意あるノードに耐性のある数多くの実用的なソリューションが開発されている[17、18]。しかし、これらのソリューションはクローズドでパーミッション制であり、レイテンシの低いネットワークを対象としている。

Bitcoinの根本的なイノベーションは、オープンでパーミッションレスで非中央集権的なネットワークでコンセンサスを可能にしたことだ。これは、プルーフオブワーク(PoW)というリーダー選出手法により実現される。PoWは全参加者がある数学的問題に取り組み、その勝者が次のブロックを追加する権利を得られるというものである。PoWはパーミッションレスなネットワークで非常に強固なセキュリティ保証を与えるが、根本的な再設計なしでは貧弱なパフォーマンスに悩まされている[19]とともに莫大なエネルギーを消費する。ブロックチェーン産業の急速な成長に伴い、上述の課題に対処するための数多くの提案がなされている[20]。ある研究者はエネルギー消費を軽減することに焦点を当て(プルーフオブステーク, PoS[21]など)、また別の研究者はより高いパフォーマンスを出すための元のPoWプロトコルの修正に焦点を当てた[22]。パーミッション制ネットワークの古いコンセンサスプロトコルと比較すると、これらのプロトコルのパフォーマンスはブロックチェーンを現実世界のアプリケーションに採用しようとした場合にまだ不十分である。表5.1に古いコンセンサスとブロックチェーンにフォーカスしたコンセンサスを示す。

古いコンセンサスとブロックチェーンにフォーカスしたコンセンサスのどちらもが現在のブロックチェーン環境における普及にそれほど適切とは言えないという事実に鑑み、我々は古いコンセンサスと同等のパフォーマンスを発揮するハイブリッドコンセンサスプロトコルを設計した。これはパーミッションを必要としないものである。図5.1にOrigoコンセンサスのアーキテクチャを示す。

  • pBFTにおけるノード認識の必要性に対応するため、アイデンティティチェーンを設計した。アイデンティティチェーンはPoWやPoSのような現在普及しているブロックチェーンにフォーカスしたコンセンサス、またはその他のシビルアタック[23]耐性のあるコンセンサスを利用する。アイデンティティチェーンはアイデンティティブロック(Identity Block)のチェーンで、各ブロックにはトランザクションチェーンのバリデータの資格のあるノードのリストが含まれる。
  • トランザクションチェーンのコンセンサスとしてpBFTを採用する。pBFTは相対的に小さなネットワーク(数百ノードなど)で最高のパフォーマンスを発揮するので、定期的なバリデータ選出を実装し、一定だが変更可能な数のバリデータがアイデンティティチェーンに記録されているノートからランダム選ばれてpBFTコンセンサスを実行する。
  • 分配される乱数のセキュアなソースとしてBLS署名[24]に基づくランダムビーコンを実装する。乱数は候補者からのバリデータ選出とネットワークのシャーディングに必須である。

Origoのハイブリットコンセンサスに関するさらなる設計と実装の詳細は将来のイエローペーパーで示す。

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