ヘデラ（HBAR）の独自技術「Hashgraph」って何？

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として注目を集めています。その中でも、ヘデラ・ハッシュグラフ（Hedera Hashgraph）は、従来のブロックチェーン技術とは異なるアプローチを採用し、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することで、業界に新たな可能性をもたらしています。本稿では、ヘデラの基盤技術である「Hashgraph」について、その原理、特徴、そして応用事例を詳細に解説します。

1. Hashgraphの基本原理

Hashgraphは、スウェーデン人コンピュータ科学者、Leemon Baird氏によって開発された分散型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が「ブロック」という形でトランザクションをまとめて検証するのに対し、Hashgraphは「イベント」と呼ばれるトランザクションの情報を、グラフ構造で記録します。このグラフ構造こそが、Hashgraphの核心となる部分です。

Hashgraphでは、各ノードがネットワーク上で観測したイベントを記録し、他のノードと共有します。共有されたイベントは、過去のイベントとの関連性を示す「ハッシュリンク」によって結ばれ、複雑なグラフ構造を形成します。このグラフ構造を通じて、ネットワーク全体でトランザクションの順序とタイムスタンプが合意されます。この合意形成プロセスは、「ゴシップ・プロトコル（Gossip protocol）」と呼ばれる仕組みによって実現されます。

1.1 ゴシップ・プロトコル

ゴシップ・プロトコルは、ネットワーク内のノードがランダムに他のノードと情報を交換する仕組みです。各ノードは、自分が観測したイベントを、ランダムに選んだノードに送信します。受信したノードは、そのイベントを自身の記録に追加し、さらに別のノードに送信します。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の情報が拡散されます。この拡散速度は非常に速く、ネットワークの規模が大きくなるほど、その効果は顕著になります。

1.2 バーチャル・ヴォーティング

Hashgraphでは、イベントの順序とタイムスタンプを決定するために、「バーチャル・ヴォーティング」と呼ばれる仕組みを使用します。バーチャル・ヴォーティングは、実際にメッセージを交換することなく、グラフ構造に基づいて行われます。各ノードは、過去のイベントを分析し、どのイベントが他のイベントよりも先に発生したかを推測します。この推測に基づいて、各イベントに対する「仮想的な投票」が行われます。最も多くの仮想的な投票を獲得したイベントが、ネットワーク全体で合意された順序とタイムスタンプを持つとみなされます。

2. Hashgraphの特徴

Hashgraphは、従来のブロックチェーン技術と比較して、いくつかの重要な特徴を持っています。

2.1 高いスループット

Hashgraphは、ゴシップ・プロトコルとバーチャル・ヴォーティングの組み合わせにより、非常に高いスループットを実現します。従来のブロックチェーンが、ブロックの生成間隔によってスループットが制限されるのに対し、Hashgraphは、トランザクションを並行して処理できるため、スループットの制限が大幅に緩和されます。ヘデラ・ハッシュグラフのメインネットでは、理論上10,000TPS（Transactions Per Second）以上の処理能力を持つとされています。

2.2 低い遅延

Hashgraphは、トランザクションの確定時間が非常に短いという特徴があります。従来のブロックチェーンでは、ブロックの生成と承認に時間がかかるため、トランザクションの確定までに数分から数時間かかる場合があります。一方、Hashgraphでは、バーチャル・ヴォーティングによって迅速にコンセンサスが形成されるため、トランザクションの確定時間は数秒程度に短縮されます。

2.3 高いセキュリティ

Hashgraphは、非同期バイザンチンフォールトトレランス（aBFT）と呼ばれるセキュリティモデルを採用しています。aBFTは、ネットワーク内のノードの一部が不正な行為を行っても、ネットワーク全体の整合性を維持できるという特徴を持っています。Hashgraphは、aBFTの特性を活かすことで、高いセキュリティを実現しています。また、Hashgraphは、51%攻撃と呼ばれる攻撃手法に対して耐性があります。これは、Hashgraphが、ネットワーク全体のハッシュパワーに依存しないためです。

2.4 公正性

Hashgraphは、トランザクションの順序が公平に決定されるという特徴があります。従来のブロックチェーンでは、マイナーがトランザクションの順序を決定できるため、不正なトランザクションを優先的に処理する可能性があります。一方、Hashgraphでは、バーチャル・ヴォーティングによってトランザクションの順序が決定されるため、マイナーによる不正な操作を防ぐことができます。

3. ヘデラ・ハッシュグラフの応用事例

ヘデラ・ハッシュグラフは、その高いスループット、低い遅延、そして高いセキュリティという特徴から、様々な分野での応用が期待されています。

3.1 サプライチェーン管理

ヘデラ・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ために活用できます。製品の製造から流通、販売までのすべての情報をHashgraph上に記録することで、製品の偽造防止や品質管理を強化することができます。また、サプライチェーンの各関係者間で情報を共有することで、効率的なサプライチェーン管理を実現することができます。

3.2 デジタルアセット

ヘデラ・ハッシュグラフは、デジタルアセットの発行と管理に活用できます。トークン化されたデジタルアセットをHashgraph上に記録することで、安全かつ効率的な取引を実現することができます。また、ヘデラ・ハッシュグラフは、スマートコントラクトの実行をサポートしているため、複雑な金融取引を自動化することができます。

3.3 医療情報管理

ヘデラ・ハッシュグラフは、医療情報の安全な共有と管理に活用できます。患者の医療情報をHashgraph上に記録することで、患者のプライバシーを保護しながら、医療機関間で情報を共有することができます。また、ヘデラ・ハッシュグラフは、医療データの改ざんを防ぐことができるため、医療情報の信頼性を向上させることができます。

3.4 ゲーム

ヘデラ・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ために活用できます。NFT（Non-Fungible Token）としてゲーム内のアイテムやキャラクターをHashgraph上に記録することで、プレイヤーはそれらのアイテムやキャラクターを自由に取引することができます。また、ヘデラ・ハッシュグラフは、ゲーム内の不正行為を防ぐことができるため、公平なゲーム環境を提供することができます。

4. Hashgraphの課題と今後の展望

Hashgraphは、多くの優れた特徴を持つ一方で、いくつかの課題も抱えています。その一つは、Hashgraphの複雑さです。Hashgraphの原理は、従来のブロックチェーン技術と比較して複雑であり、理解するのが難しい場合があります。また、Hashgraphは、まだ比較的新しい技術であるため、実績が少ないという課題もあります。しかし、ヘデラ・ハッシュグラフは、大手企業との提携を積極的に進めており、その技術は着実に進化しています。今後のHashgraphの発展により、分散型台帳技術の可能性がさらに広がることが期待されます。

まとめ

Hashgraphは、従来のブロックチェーン技術とは異なるアプローチを採用し、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する革新的なコンセンサスアルゴリズムです。ヘデラ・ハッシュグラフは、その技術を基盤として、サプライチェーン管理、デジタルアセット、医療情報管理、ゲームなど、様々な分野での応用が期待されています。Hashgraphは、まだ課題も抱えていますが、今後の発展により、分散型台帳技術の未来を担う重要な技術となる可能性を秘めています。