ブロックチェーン技術の 6 つのコア アルゴリズム。6 つのコア アルゴリズムを理解すれば、ブロックチェーンの専門家になれます。

最近、暗号通貨が「混乱期」を経験した後、ブロックチェーンは再び人気を集め、各方面から大きな注目と注目を集め、資本市場や各分野の注目の的となり、友人の輪の中での議論や共有も目まぐるしいものになっています。では、ブロックチェーンとは一体何なのでしょうか?ブロックチェーンのコアアルゴリズムは何ですか?

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ブロックチェーン技術の6つのコアアルゴリズム

ブロックチェーンコアアルゴリズム1: ビザンチン合意

ビザンチンの歴史は、次のようになります。ビザンチン帝国は莫大な富を所有し、その周辺には 10 の隣国が長きにわたって存在していましたが、ビザンチンの城壁は高く難攻不落であり、どの隣国も侵攻に成功できませんでした。 1 つの隣接国による侵略は失敗し、他の 9 つの隣接国による侵略を受ける可能性もあります。ビザンチン帝国の防衛力は非常に強力で、突破するには少なくとも10の近隣諸国の半数が同時に攻撃する必要がありました。ただし、隣国のうち 1 国以上が共同で攻撃することに同意しながらも、侵略者を裏切った場合、侵略者は全滅する可能性があります。その結果、双方とも慎重に行動し、隣国を簡単に信頼することはなかった。これはビザンチン将軍問題です。

この分散ネットワークでは、各将軍は他の将軍とリアルタイムで同期されるメッセージ台帳を持ちます。元帳にある各将軍の署名により、その将軍の身元を確認することができます。矛盾したメッセージがある場合、どの将軍のメッセージが矛盾しているかがわかります。たとえ矛盾した情報があったとしても、半数以上が攻撃に同意すれば、少数派は多数派に従い、合意に達するだろう。

したがって、分散システムでは、たとえ悪者がいたとしても、応答しない、間違った情報を送信する、異なるノードに異なる決定を送信する、異なる間違ったノードが協力して悪事を行うなど、プロトコルによって制限されないあらゆることを行うことができます。しかし、大多数の人々が善良である限り、分散型の方法で合意を得ることは完全に可能です。

ブロックチェーンコアアルゴリズム2: 非対称暗号化技術

上記のビザンチン協定では、10 人の将軍のうち数人が同時にメッセージを開始すると、必然的にシステムに混乱が生じ、各将軍が独自の攻撃時間計画を持つことになり、行動を統一することが困難になります。誰でも攻撃的なメッセージを送信できますが、誰が送信するのでしょうか?実際、これにはコストを追加するだけで済みます。つまり、一定期間内に情報を送信できるのは 1 つのノードだけです。ノードが統合攻撃のメッセージを送信すると、イニシエーターからメッセージを受信する各ノードは、それぞれの ID を確認するためにメッセージに署名して封印する必要があります。

現在では、非対称暗号化技術によってこの署名の問題を完全に解決できるようです。非対称暗号化アルゴリズムでは、暗号化と復号化に 2 つの異なるキーを使用します。この 2 つのキーは、よく「公開キー」と「秘密キー」と呼ばれます。公開鍵と秘密鍵は通常、ペアで使用されます。メッセージが公開鍵を使用して暗号化されている場合、そのメッセージを復号化するには、公開鍵に対応する秘密鍵が必要です。同様に、メッセージが秘密鍵を使用して暗号化されている場合、そのメッセージを復号化するには、秘密鍵に対応する公開鍵が必要です。

ブロックチェーンコアアルゴリズム3: フォールトトレランス

このネットワークでは、メッセージが失われたり、破損したり、遅延したり、重複したり、送信された順序とは異なる順序で受信されたりする可能性があると想定されます。さらに、ノードの動作は任意であり、いつでもネットワークに参加または離脱したり、メッセージを破棄したり、メッセージを偽造したり、動作を停止したりする可能性があり、さまざまな人的または非人的障害が発生する可能性があります。私たちのアルゴリズムは、コンセンサス ノードで構成されたコンセンサス システムにフォールト トレランスを提供します。このフォールト トレランスには、セキュリティと可用性の両方が含まれ、あらゆるネットワーク環境に適用できます。

ブロックチェーンコアアルゴリズム4: Paxosアルゴリズム（一貫性アルゴリズム）

Paxos アルゴリズムが解決する問題は、分散システムが特定の値 (解決) について合意に達する方法です。典型的なシナリオとしては、分散データベース システムでは、各ノードの初期状態が一貫しており、各ノードが同じ一連の操作を実行すると、最終的に一貫した状態が得られます。各ノードが同じコマンドシーケンスを実行するようにするには、各命令に対して「一貫性アルゴリズム」を実行して、各ノードが認識する命令が一貫していることを確認する必要があります。一般的なコンセンサス アルゴリズムは多くのシナリオに適用でき、分散コンピューティングにおける重要な問題です。 ノード通信には、共有メモリとメッセージ パッシングの 2 つのモデルがあります。 Paxos アルゴリズムは、メッセージ パッシング モデルに基づく一貫性アルゴリズムです。

ブロックチェーンコアアルゴリズム5: コンセンサスメカニズム

ブロックチェーンのコンセンサス アルゴリズムは主に、プルーフ オブ ワークとプルーフ オブ ステークです。ビットコインを例にとると、技術的な観点から見ると、PoW は再利用されたハッシュキャッシュと見なすことができ、プルーフ・オブ・ワークの生成は確率の観点からランダムなプロセスです。新しい暗号通貨をマイニングしてブロックを生成する際には、参加者全員の同意を得る必要があり、マイナーはブロック内のすべてのデータに対して PoW 作業証明を取得する必要があります。同時に、ネットワークでは平均して 10 分ごとにブロックを生成する必要があるため、マイナーは作業の難易度を常に観察して調整する必要があります。

ブロックチェーンコアアルゴリズム6: 分散ストレージ

分散ストレージは、ネットワークを介して各マシンのディスク領域を使用し、これらの分散ストレージ リソースを仮想ストレージ デバイスに形成するデータ ストレージ テクノロジです。データはネットワークのさまざまな場所に保存されます。したがって、分散ストレージ技術は、すべてのコンピューターが完全なデータを保存するのではなく、データを分割して異なるコンピューターに保存することを意味します。それは、100 個の卵を同じバスケットではなく、別の場所に保存し、合計が 100 個になるようなものです。