HederaHashgraphコンセンサス

Hedera Hashgraph は、ビザンチンフォールトトレランスが保証された複製状態マシン用に提案された非同期ビザンチンフォールトトレラントアルゴリズムを前提とした新しいパブリックハッシュグラフネットワークです。プラットフォーム自体はによって管理されています 渦巻き 約39の業界リーダーからなる理事会.

これまでのプラットフォームのガバナンスモデルと受信は、暗号通貨の領域でいくらか二極化していますが、これは驚くべきことではありません。プラットフォームのガバナンスと政治はさておき、HederaのHashgraphコンセンサスメカニズムとプラットフォーム設計は、いくつかのエキサイティングな開発を提供します.

HederaHashgraphコンセンサス

簡単な歴史

Hedera Hashgraphプラットフォームは、非同期ビザンチンフォールトトレランス(aBFT)として知られる、ビザンチンフォールトトレラント(BFT)コンセンサスの形式に基づいています。 学術出版 このプラットフォームは、今日多くの確立された暗号通貨プラットフォームが直面するソリューションを提供することにより、分散型台帳テクノロジー(DLT)の改善されたモデルを提供することを目的としています。.

Hedera Hashgraph Councilの監督下にあるこのプラットフォームは、規制コンプライアンスを通じて大量採用を実現し、分散コンセンサスに到達するための高スループットで安全なシステムでユーザーを接続するアーキテクチャを提供することを目指しています。.

フードの下

ブロックチェーンに似ていますが、明確な違いがありますが、ハッシュグラフは「ゴシップについてのゴシップ」ビザンチン合意が仮想投票を通じて達成されるプロトコル。ブロックチェーンとハッシュグラフの両方で、誰も信頼されていないネットワーク内のトランザクションの順序について分散コミュニティが合意したときにコンセンサスが生成されます.

これは、ネットワークを使用している人を信頼する必要がなく、システムが危険にさらされていないという理由だけで、ビットコインを一般的に指すときに「信頼できない」という用語が由来するところです。ブロックチェーンとハッシュグラフの間に生じる重大な違いは、ハッシュグラフがビザンチンの合意とコンセンサスの公平性の両方を達成できることです。.

非同期ビザンチンフォールトトレランス

Hedera Hashgraphの主な機能である非同期ビザンチンフォールトトレランスは、ビザンチンフォールトトレランスの一種です。基本的に、分散システムでは、ビザンチンフォールトトレランスとは、悪意のあるノードに障害が発生したり、誤ったメッセージを伝播したりしても、ネットワーク内で正直なコンセンサスを維持するシステムの機能を指します。.

実用的なビザンチンフォールトトレランス

読む:実用的なビザンチンフォールトトレランスとは?

これにはいくつかの興味深い警告があり、特に暗号通貨などの分散ネットワークに適用された場合、この概念についてかなりの研究が行われています。.

Hashgraphのコンセンサスメカニズムは独特です。 LeemonBairdによるSwirldsHashgraphの論文によると:

「決定論的なビザンチンシステムは、FLPの定理[3]によって、無制限のメッセージ遅延で完全に非同期であり、それでもコンセンサスを保証することはできません。しかし、非決定性システムが確率1でコンセンサスを達成することは可能です。ハッシュグラフコンセンサスアルゴリズムは完全に非同期であり、非決定論的であり、確率1でビザンチンの合意を達成します。」

システムが非同期のビザンチンフォールトトレラントであるという仮定は、悪意のある攻撃者がネットワークを制御し、メッセージを変更できる場合でも、コンセンサスを達成できることを意味します。 Hedera Hashgraphコンセンサスメカニズムは、実用的なビザンチンフォールトトレランスのラウンドロビンシステムのようにリーダー形式を使用しません。これにより、リーダーノードまたはノードの小さなサブセットを狙ったDDoS攻撃に耐えることができます。.

プルーフオブワークは、これらのタイプの攻撃(ビットコインなど)を軽減するためにブロックチェーンで使用されますが、Hederaによると:

「しかし、メンバーはコンセンサスがいつ達成されたかを確実に知ることはできないため、そのようなシステムをビザンチンにすることはできません。それらは、時間とともに上昇し続ける信頼の確率を持っているだけです。 2つのブロックが同時にマイニングされる場合、コミュニティがどちらのブランチを拡張するかについて合意できるまで、チェーンは分岐します。ブロックがゆっくりと追加されると、コミュニティは常に長いブランチに追加でき、最終的には他のブランチの成長が停止し、「古い」ためにプルーニングして破棄することができます。

その結果、システムの非効率性が生じます。これは、プルーフオブワークが必要なだけでなく、作業が実行される多くのブロックが最終的に破棄されるためです。 Hashgraphのコンセンサスは事実上 剪定なしのブロックチェーン, すべてのマイナーは、プルーフオブワークを使用せずに、できるだけ速いペースでブロックをマイニングできます。.

興味深いことに、仮想投票システムとして、Hashgraphはネットワークを介して投票メッセージをまったく送信しません。ヘデラのコンセンサスメカニズムは、基本的な実用的なビザンチンフォールトトレランスの仮定に従っていることに注意することが重要です。 ネットワーク内のノードのうち、特定の攻撃インスタンスで悪意のあるもの.

Hederaは、コンセンサスメカニズムのコアコンセプトを次のように分解します。

  • トランザクション
  • 公平性
  • ゴシップ
  • ハッシュグラフ
  • ゴシップについてのゴシップ
  • 仮想投票
  • 有名人
  • 強く見る

トランザクション –メンバーはいつでも署名されたトランザクションを作成でき、すべてのメンバーはそのコピーを受け取り、トランザクションの順序について合意に達します。.

公平性 –少数の攻撃者グループがトランザクションの順序に影響を与えることは難しいはずです.

ゴシップ –各メンバーノードはランダムに別のノードを選択し、知っていることをすべて伝えます.

ハッシュグラフ –誰が誰とゴシップをしたかを考慮し、発生した順序を記録するための独自のデータ構造.

ゴシップについてのゴシップ –メカニズムの重要な機能の1つである、これはゴシッププロトコル全体に広がるハッシュグラフです。ハッシュグラフには各ノードからのゴシップの履歴と順序が含まれているため、このプロセスは経験的に、すでに発生したゴシップに関するゴシップにすぎません。重要な結果は、プロセスで消費される帯域幅のオーバーヘッドが非常に少ないことです。.

仮想投票 –すべてのノードがハッシュグラフのコピーを持っているため、すべてのメンバーノードが投票を送信せずに任意の決定について合意に達することができる場合。したがって、各メンバーは、実際に投票プロセスを経ることなく、他のメンバーが何に投票したかを正確に把握しています。.

有名人 –これは、コミュニティが「有名な証人」と呼ばれるハッシュグラフ内のいくつかの頂点を選択する場所です。各頂点は、ゴシッププロセスの比較的早い段階でノードの大部分によって受信される証人(つまり、トランザクション)です。そうすることで、ハッシュグラフ内のイベントの順序について、はるかに効率的にコンセンサスを得ることができます。.

強く見る –確率1のビザンチン合意の証明。これは、ハッシュグラフ内の2つの頂点間の接続で同じ結論に達するため、2つのノードが3番目のノードの同じ仮想投票を独立して計算できる場所です。.

画像クレジット– SwirldsHashgraphコンセンサスアルゴリズムペーパー

ゴシッププロトコルはハッシュグラフの鍵であり、その目的は、各ノードが同じ情報を認識できるように、ノードのネットワーク全体に指数関数的に高速に情報を拡散することです。前述のように、ハッシュグラフはノード間の通信の履歴で構成されるデータ構造です。.

ゴシッププロトコルはネットワークで広く使用されており、特にゴシップに関するゴシップに適用すると、ノードに大量の情報を提供し、トランザクションの履歴のコンセンサスにすばやく収束できます。このモデルの主な利点は、プロセスに必要な通信オーバーヘッドが少ないことです。これは、スケーラブルで分散型のネットワークに非常に役立つ効率です。.

ゴシッププロトコルは各ノードの情報を提供しますが、その特定の情報についてノードが必要とするのは、最終的なコンセンサスのフレームワークにすぎません。実際のビザンチンフォールトトレランスの基本的な制限は、通信のオーバーヘッドです。そのため、純粋な形式では拡張性が低く、ノードの小さなグループでのみ効率的に機能します。ハッシュグラフを使用すると、各ノードに以前のすべての通信のハッシュグラフが含まれるため、コンセンサスに投票するための通信オーバーヘッドは本質的になくなります。.

したがって、ハッシュグラフの決定論的関数により、2つの独立したノードが、実際にメッセージングを介して投票する必要なしに、トランザクションの順序(コンセンサス)で同じ結論に達することができます。これは、メカニズムの仮想投票です。プロトコル自体は、ゴシップの速度やコンセンサスについて何も想定していないため、非同期として定義されています。.

の概念 強く見る ある状態から別の状態は、正直なノードへの悪意のある攻撃を軽減するために使用され、仮想投票を通じてビザンチンフォールトトレランスを達成するための合意プロトコルの方法としても機能します。仮想投票ラウンドは、十分なコンセンサスが得られるまで、各ノードでローカルに実行されます。 有名な証人 そのラウンドのために。有名な目撃者は各ラウンドで決定され、各ラウンドで決定されると、コンセンサスタイムスタンプとハッシュグラフ内の以前のイベントに関する合意が続きます。.

共有状態は、ネットワーク内のすべてのノードによって維持され、トランザクションのコンセンサス順序のハッシュにデジタル署名し、その後ネットワークにゴシップします。状態はマークルツリーとして編成されているため、効率的に小さなファイルを維持しながら、サードパーティに対して検証可能に本物です。.

ビザンチンフォールトトレランスの証明 & 公平性

実際のビザンチンフォールトトレランス(pBFT)と同様に、Hashgraphのコンセンサスでは、デジタル署名が安全であるという事実に加えて、悪意のあるノードは1/3以下であると想定しています。非同期システムとして、システムがフォールトトレラントである場合、ネットワークに協調攻撃などの障害がある場合でも、ゴシップを送受信する正直なノードは最終的に互いのメッセージを受信すると想定されます。.

多くのBFTシステムが失敗する場所でHashgraphsが対処する顕著な問題は、公平性にあります。これは、ネットワーク内のトランザクションの順序に関する彼らのコンセンサスを直接指します。発生する問題は、ネットワークに伝播されたトランザクションが別のトランザクションの前にあり、その位置が「公正」であるかどうかを判断するための手段を決定することです。

Hashgraphのコンセンサスは、同時に伝播した2つの競合するトランザクションの勝者にそれを与えることによってこの公平性を実現します。ネットワークによって支持され、その後コンセンサスで支持される勝者は、最初にノードの大部分に到達したノードトランザクション、特にアクティブに参加しているノードによって設定された「有名な目撃者」のセットです。有名な証人の使用は、ネットワーク内の競合するトランザクションの順序を決定するための審査員として機能します.

ガバナンス

Hedera Hashgraphガバナンスシステムには、次の2つの層があります。

  • 理事会
  • オープンコンセンサス

運営委員会は、Hashgraphに対する主な批判の原因となっています。これは、プロトコルとネットワークを集中管理するシステムであり、どちらもHashgraphで明示的に言及されているためです。 白書.

それ以外では、オープンコンセンサスは前述のコンセンサスメカニズムであり、ノードがネットワークに参加して、より良い分散化を実現できるようにします。 Hederaは、システム内のノードにプルーフオブステーク加重投票モデルを採用しており、共謀を緩和し、実行中のノードに対してユーザーにインセンティブを与えるように設計されています。.

建築

Hedera Hashgraphプラットフォームは、次の3層構造で構成されています。

  1. インターネット層(下) –TLS暗号化を使用したTCP / IP接続で通信するインターネット上のコンピューター.
  1. Hashgraphコンセンサスレイヤー(中央) –ゴシッププロトコルとハッシュグラフコンセンサスアルゴリズムに参加するネットワーク全体のノード。すべてのノードは同一のコンセンサス状態を維持します.
  1. サービスレイヤー(上) –このレイヤーは、独自の3つのサブグループで構成されます.
  1. 暗号通貨
  2. ファイルストレージ
  3. スマートコントラクト

暗号通貨は、ネットワーク上でノードを実行するためにユーザーが獲得できるプラットフォームのネイティブ通貨です。ファイルストレージシステムは、Merkleツリーに基づく分散ストレージネットワークですが、開発者が操作するためのJavaクラスも使用できます。 HederaはSolidityとも互換性があり、プラットフォーム上にスマートコントラクトを記述できるため、スケーラブルなdappを構築できます。.

Hederaのネットワークは、最初は1つのシャードにグループ化された少数のノードで構成されます。ただし、ネットワークをさらに拡張できるように、ネットワークを並行して実行される複数のシャードのスケーラブルなシステムに移行することを計画しています。.

パフォーマンス

Hedera Hashgraphは、そのプラットフォームについてかなり大胆な主張をしています。具体的には、利用可能な帯域幅のみが容量を阻害する、理論的にどれだけ高速であるかについて言及しています。システムは、メンバーの帯域幅が許す限り多くの1秒あたりのトランザクション(TPS)を処理できるようです。これによると、1つのシャードに最大数十万のTPSが含まれます。彼らがホワイトペーパーにそれを置いたとき:

「高速の家庭用インターネット接続でさえ、世界中のVISAカードネットワーク全体のすべてのトランザクションを処理するのに十分な速度である可能性があります。」

結論

Hedera Hashgraphシステムの革新的なコンセンサスメカニズム、スケーラビリティ、およびファイナリティは、次世代のブロックチェーンプラットフォームで意味のある可能性を示しています。しかし、世界のトップ産業から選ばれた統治評議会のメンバーに基づく中央集権的な統治モデルは、多くの人々とうまく調和しません。.

プラットフォームの方向性またはその将来についての意見はさておき、Hedera Hashgraphは、分散型台帳テクノロジーと暗号通貨プラットフォームに適用されるスケーラビリティテクノロジーと大規模なコンセンサスメカニズムにおけるもう1つの重要なステップを表しています。.

Mike Owergreen Administrator
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