ヘデラ（HBAR）で使われる分散型台帳技術の仕組み
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るようになりましたが、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、ヘデラで使用される分散型台帳技術の仕組みについて、その詳細を解説します。
1. ヘデラ・ハッシュグラフの概要
ヘデラ・ハッシュグラフは、スウェーデン生まれのLeemon Baird氏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技術が抱えるスケーラビリティ、セキュリティ、公平性といった課題を克服するために、ハッシュグラフと呼ばれる独自のデータ構造とコンセンサスアルゴリズムを採用しています。ヘデラは、企業向けの分散型アプリケーション（DApps）の開発と運用を目的としており、高いスループット、低いトランザクションコスト、そして最終的な確定性を実現しています。
2. ハッシュグラフのデータ構造
ハッシュグラフは、イベントと呼ばれるトランザクションの記録を、グラフ構造で表現します。各イベントは、以下の情報を含んでいます。
- トランザクション：イベントに含まれるデータ
- タイムスタンプ：イベントが発生した時間
- 親イベント：イベントが参照する過去のイベント
- 署名：イベントの発行者の署名
これらのイベントは、ハッシュ値を用いて相互にリンクされており、ハッシュグラフと呼ばれる複雑なネットワークを形成します。このグラフ構造により、イベントの発生順序と依存関係を正確に追跡することが可能になります。
3. 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
ヘデラ・ハッシュグラフのコンセンサスアルゴリズムは、ゴシップ・アバウト・ゴシップ（Gossip about Gossip）とバーチャル・ヴォーティング（Virtual Voting）という2つの主要な要素で構成されています。
3.1 ゴシップ・アバウト・ゴシップ
ゴシップ・アバウト・ゴシップは、ネットワーク内のノードがランダムに他のノードと情報を交換するプロセスです。各ノードは、自分が知っているイベントに関する情報を他のノードに伝え、他のノードから新しいイベントに関する情報を受け取ります。このプロセスを繰り返すことで、ネットワーク全体にイベントの情報が拡散されます。重要な点は、ノードが交換する情報は、イベントそのものではなく、イベントに関するメタデータ（ハッシュ値、タイムスタンプなど）であることです。これにより、ネットワークの帯域幅を節約し、効率的な情報伝達を実現しています。
3.2 バーチャル・ヴォーティング
バーチャル・ヴォーティングは、ゴシップ・アバウト・ゴシップによって収集された情報に基づいて、イベントの有効性を判断するプロセスです。各ノードは、ネットワーク内の他のノードがどのようにイベントを評価しているかを分析し、自身の意見を形成します。この意見は、イベントの有効性に対する投票と見なすことができます。しかし、ヘデラでは、実際に投票を行うのではなく、ネットワーク内の他のノードの意見を考慮して、自身の意見を調整します。このプロセスを繰り返すことで、ネットワーク全体でイベントの有効性に対する合意が形成されます。バーチャル・ヴォーティングは、従来の投票方式と比較して、より高速かつ効率的にコンセンサスを達成することができます。
4. 公平性と最終的な確定性
ヘデラ・ハッシュグラフは、公平性と最終的な確定性という2つの重要な特性を備えています。
4.1 公平性
ヘデラでは、トランザクションの順序が、トランザクションの発行者によって操作されることがありません。これは、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って実現されています。トランザクションは、ネットワーク全体に拡散される際に、そのタイムスタンプとハッシュ値が記録されます。これにより、トランザクションの発行者が、自身のトランザクションを優先的に処理させることは不可能になります。ヘデラは、トランザクションの公平性を保証することで、不正行為を防止し、信頼性の高いシステムを構築しています。
4.2 最終的な確定性
ヘデラでは、トランザクションが確定されると、そのトランザクションは二度と変更されることがありません。これは、ハッシュグラフのデータ構造とバーチャル・ヴォーティングの組み合わせによって実現されています。トランザクションが確定されると、そのトランザクションに関する情報は、ハッシュグラフのネットワーク全体に拡散されます。これにより、トランザクションの改ざんを試みることは非常に困難になります。ヘデラは、トランザクションの最終的な確定性を保証することで、データの整合性を維持し、信頼性の高いシステムを構築しています。
5. ヘデラのアーキテクチャ
ヘデラ・ハッシュグラフは、パブリック・ネットワークとプライベート・ネットワークの2つのネットワークで構成されています。パブリック・ネットワークは、誰でも参加できるオープンなネットワークであり、HBARと呼ばれるネイティブトークンを使用してトランザクション手数料を支払います。プライベート・ネットワークは、特定の組織やグループが管理するクローズドなネットワークであり、HBARを使用せずにトランザクションを実行することができます。ヘデラは、これらの2つのネットワークを組み合わせることで、様々なユースケースに対応することができます。
6. ヘデラの応用例
ヘデラ・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。以下に、いくつかの応用例を示します。
- サプライチェーン管理：製品の追跡とトレーサビリティを向上させ、偽造品を防止します。
- デジタルID：安全で信頼性の高いデジタルIDシステムを構築し、個人情報の保護を強化します。
- 金融サービス：決済処理の効率化、クロスボーダー決済のコスト削減、そして新しい金融商品の開発を促進します。
- ゲーム：ゲーム内アイテムの所有権を明確にし、不正行為を防止します。
- 医療：患者の医療記録の安全な共有と管理を可能にし、医療サービスの質を向上させます。
7. ヘデラとブロックチェーンの比較
ヘデラ・ハッシュグラフとブロックチェーンは、どちらも分散型台帳技術ですが、その仕組みにはいくつかの違いがあります。
| 特徴 | ヘデラ・ハッシュグラフ | ブロックチェーン |
|---|---|---|
| データ構造 | ハッシュグラフ | ブロック |
| コンセンサスアルゴリズム | 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 | プルーフ・オブ・ワーク、プルーフ・オブ・ステークなど |
| スケーラビリティ | 高い | 低い |
| トランザクションコスト | 低い | 高い |
| 最終的な確定性 | 高い | 低い（確率的確定性） |
ヘデラ・ハッシュグラフは、ブロックチェーンと比較して、スケーラビリティ、トランザクションコスト、そして最終的な確定性において優れています。しかし、ブロックチェーンは、より成熟した技術であり、より多くの開発者とコミュニティのサポートを受けています。
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が抱える課題を克服するために開発された、革新的な分散型台帳技術です。ハッシュグラフと呼ばれる独自のデータ構造と、ゴシップ・アバウト・ゴシップとバーチャル・ヴォーティングという独自のコンセンサスアルゴリズムを採用することで、高いスループット、低いトランザクションコスト、そして最終的な確定性を実現しています。ヘデラは、企業向けの分散型アプリケーションの開発と運用を目的としており、サプライチェーン管理、デジタルID、金融サービス、ゲーム、医療など、様々な分野での応用が期待されています。今後、ヘデラ・ハッシュグラフが、分散型台帳技術の普及にどのように貢献していくのか、注目が集まります。
