ヘデラ（HBAR）の分散型台帳技術「ハッシュグラフ」の仕組みを解説！

分散型台帳技術（DLT）は、中央集権的な管理者を必要とせずに、データの整合性と透明性を確保する革新的な技術です。近年、ブロックチェーン技術が広く知られていますが、ヘデラ・ハッシュグラフ（Hedera Hashgraph）は、ブロックチェーンとは異なるアプローチでDLTを実現しています。本稿では、ヘデラ・ハッシュグラフの仕組みを詳細に解説し、その特徴と利点について掘り下げていきます。

1. ハッシュグラフとは？

ハッシュグラフは、スウェーデン出身のリーマン・バーク（Leemon Baird）博士によって開発された分散型台帳技術です。従来のブロックチェーンとは異なり、ブロックを連鎖させるのではなく、イベントと呼ばれるトランザクションをハッシュグラフと呼ばれるグラフ構造で記録します。このグラフ構造が、ハッシュグラフの高速性とスケーラビリティを実現する鍵となります。

1.1. イベントとハッシュ

ハッシュグラフにおける基本的な構成要素は、イベントです。イベントは、トランザクションの内容、タイムスタンプ、そして過去のイベントへのハッシュ値を含んでいます。このハッシュ値は、イベントの改ざんを検知するために重要な役割を果たします。イベントは、ネットワーク上のノードによって生成され、他のノードに共有されます。

1.2. ハッシュグラフの構造

イベントは、ハッシュグラフと呼ばれる有向非巡回グラフ（DAG）構造で接続されます。各イベントは、過去の2つのイベント（親イベント）へのハッシュ値を含んでいます。これにより、イベント間の依存関係が明確になり、トランザクションの順序を決定することができます。ハッシュグラフは、ブロックチェーンのようにブロックを生成する必要がないため、トランザクションの処理速度を大幅に向上させることができます。

2. ハッシュグラフのコンセンサスアルゴリズム

ハッシュグラフの最も重要な特徴の一つは、そのコンセンサスアルゴリズムです。従来のブロックチェーンでは、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）やプルーフ・オブ・ステーク（PoS）などのコンセンサスアルゴリズムが用いられますが、ハッシュグラフは、ゴシップ・アバウト・ゴシップ（Gossip about Gossip）と呼ばれる独自のアルゴリズムを使用します。

2.1. ゴシップ・アバウト・ゴシップの仕組み

ゴシップ・アバウト・ゴシップは、ネットワーク上のノードがランダムに他のノードにイベント情報を共有するプロセスです。各ノードは、受け取ったイベント情報を他のノードに伝播させ、ネットワーク全体に情報を拡散させます。このプロセスを繰り返すことで、すべてのノードがネットワーク上のすべてのイベント情報を把握することができます。

2.2. フェアネスとタイムスタンプ

ゴシップ・アバウト・ゴシップのプロセスを通じて、ハッシュグラフは、フェアネスと呼ばれる特性を実現します。フェアネスとは、トランザクションの順序が、ネットワークに到達した時間に基づいて決定されることを意味します。ハッシュグラフでは、各イベントがネットワークに到達した時間に基づいてタイムスタンプが割り当てられ、このタイムスタンプに基づいてトランザクションの順序が決定されます。これにより、トランザクションの改ざんや不正な順序付けを防ぐことができます。

2.3. バーチャル・ヴォーティング

ハッシュグラフは、バーチャル・ヴォーティングと呼ばれるメカニズムを使用して、コンセンサスを達成します。バーチャル・ヴォーティングでは、各ノードが過去のイベントに基づいて投票を行います。投票の結果に基づいて、ネットワーク全体で合意されたトランザクションの順序が決定されます。バーチャル・ヴォーティングは、ゴシップ・アバウト・ゴシップと組み合わせることで、高速かつ効率的なコンセンサスを達成することができます。

3. ヘデラ・ハッシュグラフのアーキテクチャ

ヘデラ・ハッシュグラフは、ハッシュグラフ技術を基盤としたパブリック分散型台帳です。ヘデラ・ハッシュグラフは、以下の2つの主要なコンポーネントで構成されています。

3.1. ヘデラ・ネットワーク

ヘデラ・ネットワークは、ハッシュグラフのコンセンサスサービスを提供するネットワークです。ヘデラ・ネットワークは、厳選されたノードによって運営されており、これらのノードは、ネットワークのセキュリティと信頼性を維持する役割を担っています。ヘデラ・ネットワークは、トランザクションの処理、スマートコントラクトの実行、およびデータの保存などのサービスを提供します。

3.2. ヘデラ・スマートコントラクトサービス

ヘデラ・スマートコントラクトサービスは、ヘデラ・ネットワーク上でスマートコントラクトを実行するためのサービスです。ヘデラ・スマートコントラクトサービスは、EVM（Ethereum Virtual Machine）互換性があり、既存のEthereumスマートコントラクトを容易に移植することができます。ヘデラ・スマートコントラクトサービスは、高速かつ低コストでスマートコントラクトを実行することができます。

4. ハッシュグラフの利点

ハッシュグラフは、従来のブロックチェーン技術と比較して、いくつかの利点があります。

4.1. 高速性とスケーラビリティ

ハッシュグラフは、ブロックチェーンのようにブロックを生成する必要がないため、トランザクションの処理速度を大幅に向上させることができます。また、ハッシュグラフは、ネットワークのノード数を増やすことで、スケーラビリティを向上させることができます。

4.2. 低コスト

ハッシュグラフは、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）のような計算コストの高いコンセンサスアルゴリズムを使用しないため、トランザクション手数料を低く抑えることができます。

4.3. セキュリティ

ハッシュグラフは、ゴシップ・アバウト・ゴシップとバーチャル・ヴォーティングの組み合わせにより、高いセキュリティを実現しています。ハッシュグラフは、51%攻撃に対して耐性があり、トランザクションの改ざんや不正な順序付けを防ぐことができます。

4.4. フェアネス

ハッシュグラフは、フェアネスと呼ばれる特性を実現しており、トランザクションの順序が、ネットワークに到達した時間に基づいて決定されます。これにより、トランザクションの改ざんや不正な順序付けを防ぐことができます。

5. ハッシュグラフの応用例

ハッシュグラフは、様々な分野での応用が期待されています。

5.1. サプライチェーン管理

ハッシュグラフは、サプライチェーンの透明性とトレーサビリティを向上させることができます。ハッシュグラフを使用して、製品の製造から配送までのすべての情報を記録することで、製品の偽造や不正な流通を防ぐことができます。

5.2. デジタルID

ハッシュグラフは、安全で信頼性の高いデジタルIDシステムを構築することができます。ハッシュグラフを使用して、個人のID情報を記録することで、ID情報の盗難や不正使用を防ぐことができます。

5.3. 金融サービス

ハッシュグラフは、決済、送金、および証券取引などの金融サービスを効率化することができます。ハッシュグラフを使用して、トランザクションの処理速度を向上させ、トランザクション手数料を低く抑えることができます。

5.4. ゲーム

ハッシュグラフは、ゲーム内のアイテムやキャラクターの所有権を明確にすることができます。ハッシュグラフを使用して、ゲーム内のアイテムやキャラクターをNFT（Non-Fungible Token）として記録することで、アイテムやキャラクターの偽造や不正な取引を防ぐことができます。

まとめ

ヘデラ・ハッシュグラフは、従来のブロックチェーン技術とは異なるアプローチでDLTを実現する革新的な技術です。ハッシュグラフは、高速性、スケーラビリティ、低コスト、セキュリティ、およびフェアネスなどの利点があり、様々な分野での応用が期待されています。今後、ハッシュグラフ技術がさらに発展し、より多くの分野で活用されることが期待されます。