ヘデラ（HBAR）で使われる独自アルゴリズムの秘密
ヘデラハッシュグラフ（Hedera Hashgraph、HBAR）は、分散型台帳技術（DLT）の一種であり、従来のブロックチェーンとは異なるアプローチを採用することで、高いスループット、低い遅延、そして高いセキュリティを実現しています。その核心にあるのが、ハッシュグラフと呼ばれる独自のアルゴリズムです。本稿では、ハッシュグラフの仕組み、その利点、そしてヘデラがどのようにこの技術を活用しているのかを詳細に解説します。
1. ハッシュグラフの基本原理
ハッシュグラフは、従来のブロックチェーンが持ついくつかの課題を克服するために開発されました。ブロックチェーンでは、トランザクションはブロックにまとめられ、そのブロックがチェーン状に連結されます。このプロセスには、ブロックの生成、検証、そして合意形成に時間がかかり、スループットが制限されるという問題がありました。また、ブロックチェーンは、フォーク（分岐）が発生する可能性があり、その解決にはさらなる時間とリソースが必要となります。
ハッシュグラフは、これらの問題を解決するために、ブロックチェーンとは異なるデータ構造と合意形成アルゴリズムを採用しています。ハッシュグラフでは、トランザクションはブロックにまとめられるのではなく、イベントとして記録されます。各イベントは、自身のハッシュ値、親イベントのハッシュ値、そしてタイムスタンプを含んでいます。これらのイベントは、ハッシュグラフと呼ばれる有向非巡回グラフ（DAG）として相互に接続されます。
ハッシュグラフの重要な特徴の一つは、ゴシッププロトコル（Gossip protocol）と呼ばれる情報伝達メカニズムです。ゴシッププロトコルでは、各ノードはランダムに選択された他のノードに自身のイベント情報を共有します。このプロセスが繰り返されることで、ネットワーク全体にイベント情報が拡散されます。ゴシッププロトコルは、効率的な情報伝達を可能にし、ネットワークのスケーラビリティを高めます。
2. バーチャル投票と公平性
ハッシュグラフにおける合意形成は、バーチャル投票（Virtual Voting）と呼ばれる独自のメカニズムによって行われます。バーチャル投票は、トランザクションの順序と有効性を決定するために使用されます。従来の投票方式とは異なり、バーチャル投票では、実際に投票メッセージを交換する必要はありません。代わりに、各ノードは、ハッシュグラフの構造と自身の知識に基づいて、他のノードがどのように投票したかを推測します。
バーチャル投票のプロセスは、以下のステップで構成されます。
- イベントの記録: 各ノードは、受信したイベントを自身のハッシュグラフに記録します。
- ハッシュグラフの構築: イベントは、ハッシュ値とタイムスタンプに基づいて相互に接続され、ハッシュグラフが構築されます。
- 投票の推測: 各ノードは、ハッシュグラフの構造に基づいて、他のノードがどのように投票したかを推測します。
- 合意の形成: ネットワーク全体で、トランザクションの順序と有効性について合意が形成されます。
バーチャル投票の利点は、非常に効率的であることです。実際に投票メッセージを交換する必要がないため、ネットワークの負荷を軽減し、合意形成の速度を向上させることができます。また、バーチャル投票は、公平性を保証します。各ノードは、自身の知識に基づいて投票を推測するため、特定のノードが合意形成を支配することはできません。
3. ヘデラにおけるハッシュグラフの活用
ヘデラは、ハッシュグラフの技術を基盤として構築されたパブリック分散型台帳です。ヘデラは、ハッシュグラフの利点を最大限に活用するために、いくつかの独自の機能を実装しています。
3.1. ヘデラコンセンサスサービス（HCS）
ヘデラコンセンサスサービス（HCS）は、ヘデラネットワーク上でトランザクションの合意形成を行うためのサービスです。HCSは、ハッシュグラフのアルゴリズムに基づいており、高いスループット、低い遅延、そして高いセキュリティを実現しています。HCSは、様々なアプリケーションで使用することができます。例えば、サプライチェーン管理、決済システム、そしてデジタル資産の管理などです。
3.2. ヘデラスマートコントラクトサービス（HSCS）
ヘデラスマートコントラクトサービス（HSCS）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。HSCSは、Ethereum Virtual Machine（EVM）と互換性があり、既存のEthereumアプリケーションをヘデラネットワークに移植することができます。HSCSは、ハッシュグラフのアルゴリズムに基づいており、高いスケーラビリティと低いトランザクションコストを実現しています。
3.3. ヘデラトークンサービス（HTS）
ヘデラトークンサービス（HTS）は、ヘデラネットワーク上でトークンを発行、管理、そして取引するためのサービスです。HTSは、様々な種類のトークンをサポートしており、例えば、ファングル、ユーティリティトークン、そしてセキュリティトークンなどです。HTSは、ハッシュグラフのアルゴリズムに基づいており、高いセキュリティと効率的なトークン管理を実現しています。
4. ハッシュグラフのセキュリティ
ハッシュグラフは、従来のブロックチェーンと比較して、高いセキュリティを提供します。ハッシュグラフのセキュリティは、以下の要素によって支えられています。
- 非同期バイザンチンフォールトトレランス（aBFT）: ハッシュグラフは、非同期バイザンチンフォールトトレランス（aBFT）と呼ばれる合意形成アルゴリズムを採用しています。aBFTは、ネットワーク内のノードが故障したり、悪意のある攻撃を受けたりした場合でも、ネットワーク全体の整合性を維持することができます。
- ゴシッププロトコル: ゴシッププロトコルは、ネットワーク全体にイベント情報を拡散するため、単一の障害点が存在しません。
- ハッシュグラフの構造: ハッシュグラフの構造は、改ざんを困難にします。イベントのハッシュ値は、親イベントのハッシュ値に依存しているため、過去のイベントを改ざんするには、それ以降のすべてのイベントを改ざんする必要があります。
5. ハッシュグラフの課題と今後の展望
ハッシュグラフは、多くの利点を持つ一方で、いくつかの課題も抱えています。例えば、ハッシュグラフの初期導入には、ネットワーク全体にイベント情報を拡散するための時間とリソースが必要です。また、ハッシュグラフのアルゴリズムは、複雑であり、理解が難しいという側面もあります。
しかし、ヘデラは、これらの課題を克服するために、継続的に技術開発を進めています。例えば、ヘデラは、ネットワークの初期導入時間を短縮するために、新しいゴシッププロトコルを開発しています。また、ヘデラは、ハッシュグラフのアルゴリズムをより理解しやすいように、ドキュメントとツールを提供しています。
今後の展望として、ハッシュグラフは、様々な分野で活用されることが期待されます。例えば、サプライチェーン管理、決済システム、そしてデジタル資産の管理などです。また、ハッシュグラフは、IoT（Internet of Things）デバイスのセキュリティ向上にも貢献する可能性があります。
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とは異なるアプローチを採用することで、高いスループット、低い遅延、そして高いセキュリティを実現しています。ハッシュグラフの核心にあるのは、ハッシュグラフと呼ばれる独自のアルゴリズムであり、ゴシッププロトコルとバーチャル投票という革新的なメカニズムによって支えられています。ヘデラは、ハッシュグラフの技術を基盤として構築されたパブリック分散型台帳であり、様々なアプリケーションで使用することができます。ハッシュグラフは、いくつかの課題を抱えていますが、ヘデラは、これらの課題を克服するために、継続的に技術開発を進めています。今後の展望として、ハッシュグラフは、様々な分野で活用されることが期待されます。
