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ブロックチェーンの基礎: 用語集と使用事例

ブロックチェーンの主な用語と無限の可能性を秘めたアプリケーション

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控えめに言ったとしても、最近はブロックチェーンの話題で持ちきりです!馴染みのない言葉の意味を理解して、どのビジネスがこの新たなテクノロジーから利益を得られるかを見極めてください。

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ブロックとブロックチェーン・ネットワーク

ブロックチェーンとは、ビジネス・ネットワーク全体で共有される、一種の分散型レジャーのことです。このレジャーには、追加専用で、改ざん防止対策が施されたブロック内にビジネス・トランザクションが順次記録され、その記録が永遠に残ります。確定および検証されたすべてのトランザクション・ブロックは、トランザクション発生時のブロックから最新のブロックに至るまで、ハッシュ値でリンクされてチェーン状になります。これが、ブロックチェーンという名前の由来です。

したがって、ブロックチェーンは、その開始から現在に至るまでにネットワーク内で発生したすべてのトランザクションの履歴レコードとなります。ブロックチェーンは、ネットワークで真実を語る唯一の情報源としての役割を果たします。

ブロックチェーン・ネットワークは、パーミッション型またはパーミッションレス型のいずれかの形をとります。パーミッションレス型ネットワークでは、どの参加者も受け入れられ、トランザクションはそのネットワークの既存のルールに照らし合わせて検証されます。どの参加者もレジャーに記録されているトランザクションを表示できます。このことは、参加者が匿名であっても当てはまります。ビットコインは、最もよく知られている、パーミッションレス型のパブリック・ブロックチェーンの例です。

一方、パーミッション型ネットワークは一般的にプライベート・ブロックチェーンであり、参加者を特定のビジネス・ネットワーク内に制限します。パーミッション型ブロックチェーン上では、参加者が表示できるトランザクションは、参加者自身に関連するものだけです。ビジネス向けパーミッション型ブロックチェーンの開発をサポートする Hyperledger は協同の取り組みであり、Linux Foundation によってホストされています。

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分散型レジャー

分散型レジャーとは、一種のデータベース、あるいは基幹システムのようなもので、ネットワークのメンバーの間で共有され、複製されて同期されます。分散型レジャーには、ネットワーク内で行われた、参加者間での資産やデータの交換などといったトランザクションが記録されます。共有されるこのレジャーにより、さまざまに異なるレジャーを調整する時間と費用が省かれます。

ネットワークの参加者は、レジャー内のレコードの更新を制御し、コンセンサスにより更新に合意します。銀行や政府などのサード・パーティーのメディエーターが中心となって関与することはありません。分散型レジャー内のすべてのレコードにはタイムスタンプと固有の暗号学的署名が付けられるため、レジャーはネットワーク内のすべてのトランザクションを監査できる履歴となります。

分散型レジャー・テクノロジーの実装の 1 つとしては、オープンソースの Hyperledger Fabric ブロックチェーンが挙げられます。Hyperledger Fabric は、The Linux Foundation がホストしているオープン ソース・プロジェクトのうちの 1 つです。

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参加者

ビジネス用ブロックチェーン・ネットワークは、識別かつ検証可能な参加者のグループが共同で所有して運営する、ピアツーピア・ネットワークです。参加者は個人であることも、企業、大学、病院などの機関であることもあります。

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資産、トランザクション、チャネル

資産とは、価値を生むために所有または管理できるあらゆるものを指します。資産は有形のものである場合も (自動車や産地直送の果物など)、無形である場合もあります (抵当権や特許など)。トランザクションとは、レジャーへの、あるいはレジャーからの資産移転のことです。Hyperledger Fabric ブロックチェーン内では、資産はキーと値のペア (例えば、vehicleOwner=Daisy) の集合として、バイナリーまたは JSON フォーマット、あるいはこの両方で表現されます。

Hyperledger Fabric ブロックチェーン内でのチャネルとは、2 人以上の特定のネットワーク・メンバーがプライベートかつ機密のトランザクションを実施する目的で交わす通信の非公開「サブセット」を指します。2 人の参加者がチャネルを形成すると、そのチャネル上ではそれらの参加者のみが認証されることになります。そして認証済みの参加者に、そのチャネル上でのトランザクションが許可され、その特定のチャネル用レジャーのコピーを共有することが許可されます。チャネルにより、プライベートかつ機密のトランザクションを必要とするネットワーク・メンバーが、ビジネスの競争相手やその他の部外者であるメンバーと同じブロックチェーン・ネットワーク上に共存できるというわけです。

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コンセンサス

コンセンサスとは、ブロックチェーン・ビジネス・ネットワークのメンバーが、トランザクションが有効であることに合意するため、およびレジャーを一貫して同期するために使用する、協同のプロセスのことです。コンセンサス・メカニズムにより、不正なトランザクションが行われるリスクが軽減されます。それは、この状況で不正を働くとしたら、多数の場所で同時に改ざんしなければならないからです。

トランザクションがレジャー内に永遠に記録される前に、参加者はコンセンサスに達するために、そのトランザクションに合意して検証します。参加者たちがトランザクションの検証ルールを定めることもできます。レジャーに記録されたトランザクションは、誰一人として、システム管理者でさえも、削除することはできません。信頼できる参加者からなるネットワークは、コンセンサスを確立するコストを削減します。それに比べ、パーミッションレス型ブロックチェーンではコストが高くなる傾向があります。

ビジネス用ブロックチェーンでのコンセンサス・メカニズムは、幅広い選択肢の中から選ぶことができます。信頼性の高いネットワークであれば単純な多数決で十分であると考えられますが、ネットワークによっては、より高度な手法を使用することを選ぶ場合もあります。

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スマート・コントラクトとチェーンコード

スマート・コントラクトは、レジャーとのやり取りを制御します。スマート・コントラクトを使用することで、ネットワークの参加者が実行できる、トランザクションの特定の側面が必然的に決まってきます。スマート・コントラクトでは、例えば商品がいつ到着するかによって変わる、配送料を規定できます。トランザクションを行う両者が合意してレジャーに記録された取引条件により、商品が受領された時点で、該当する資金の持ち主が自動的に変更されるという仕組みです。

Hyperledger Fabric のコンテキストでは、スマート・コントラクトはチェーンコード内に書き込まれまることから、基本的に、スマート・コントラクトとチェーンコードは同義語と見なされます。

Hyperledger Fabric でのチェーンコードは、Go で作成された、ネットワーク資産とそれらの資産に変更を加えるトランザクション命令 (ビジネス・ロジック) を定義するコードです。適切な許可を与えられたメンバーが、チェーンコードをチャネルにインストールしてインスタンス化します。そのチャネル内でトランザクションが呼び出されると、チェーンコード内の関数がレジャーの値の読み取り/書き込みを行います。

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ブロックチェーン・アプリケーション

ブロックチェーン・アプリケーションに必要な構成要素は、ユーザー対応アプリケーション、スマート・コントラクト、レジャーの 3 つであり、これらの要素は互いに依存します。

アプリケーションの最上位層にあるのは、ネットワーク参加者のニーズに対応する、ユーザー対応アプリケーションです。ユーザー対応アプリケーションを使用してユーザーがスマート・コントラクトを呼び出すと、ビジネス・ネットワーク内でトランザクションがトリガーされます。スマート・コントラクトは、ネットワーク内のビジネス・ロジックとしての資産、所有権、資産移転をカプセル化します。スマート・コントラクトを呼び出すたびに、ネットワーク内でトランザクションが作成され、レジャーが更新されます。スマート・コントラクトの現行値 (例えば、vehicleOwner=Daisy) を保持するレジャーは、ネットワーク全体に配布されます。

ブロックチェーンの使用事例

ビジネス活動の摩擦を削減し、効率性を高めるブロックチェーン・テクノロジーは、多くの業界に改革をもたらします。その改革はしかも、連携する参加者たちを巻き込んだ大きな規模で行なわれるのです。金融、医療、政府などのさまざまなドメインで、ブロックチェーンはすでに業界の改革に寄与しています。以下に、ブロックチェーンが持つ無限の可能性のほんの一部を紹介します。

  • モノのインターネット
    • 貨物輸送: 透明性とタイムリーな配送を確実にしながら、複数の運送会社で貨物を輸送する
    • コンポーネントの追跡とコンプライアンス: 車両整備での元のパーツと交換パーツの供給元レコードを保管する
    • ログ運用保守データ: ビジネス・パートナーと共有するため、あるいは規制を目的に、運用および保守レコードを保管する
  • ID 管理
    • 信頼できるデジタル ID を確立する
  • サプライ・チェーン
    • 食品安全ネットワーク内での追跡可能性、透明性、効率性を向上させる
  • 金融サービス
    • 顧客の把握: 顧客についての信頼できる最新の情報にアクセスして、金融機関でより正確なカスタマー・サービスを提供する
    • 清算と決済: 金融機関の間で資金を直接リアルタイムで送金することによって、決済を高速化する
    • その他の例: 信用状、企業債務と社債、取引プラットフォーム、支払い送金、現先取引、外国為替
  • ヘルスケア
    • 電子医療記録
    • ウィルス・バンク
    • 医師/ベンダー REP サービスおよび保険契約
    • ブロックチェーン・ヘルス・リサーチ・コモンズ
    • ブロックチェーン保健公証人
  • 保険
    • 保険請求処理
    • P2P 保険
    • 所有権
    • 販売および引受業務
  • 政府機関
    • 政府入札手続き
    • 投票
    • 税金
  • ゲーム
  • 音楽

まとめ

ブロックチェーンの主な用語の意味を理解すれば、この極めて革新的なテクノロジーの仕組みと、多くの業界で生産的な用途にこのテクノロジーを適用する方法を評価できるようになるはずです。

次のステップ

ブロックチェーンの探索を続けるのに最適な 4 つの方法を紹介して記事を締めくくりたいと思います。

  • developerWorks の Blockchain ニュースレターで最新情報を入手します。ニュースレターを購読してください。
  • このリンク先の developerWorks Blockchain Developer Center にアクセスしてください。ここには、ビジネス向けブロックチェーン・ソリューションを開発してデプロイするための無料のツールとチュートリアルが揃っているだけでなく、コードとコミュニティー・サポートも入手できます。
  • 開発者向け Blockchain essentials コースで、資産移転の一部始終を学んでください。自分のペースで進められる無料のコースを修了したら、クイズに答え、バッジを獲得して、ビジネス・ネットワーク向けのブロックチェーン・アプリケーションの計画を開始してください。
  • ブロックチェーン・ネットワークをデプロイして、実際にコーディングを開始したいとしたら、「IBM ブロックチェーンの基礎: 開発者向けクイック・スタート・ガイド」の手順に従えばよいだけです。ブロックチェーンをお楽しみください!

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