ヘデラ（HBAR）ブロックチェーンの安全性を技術的に解説！

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分散型台帳技術（DLT）であり、高いスループット、低いトランザクションコスト、そして堅牢なセキュリティを特徴としています。本稿では、ヘデラのセキュリティメカニズムを技術的に詳細に解説し、その強みと潜在的な課題について考察します。

1. ヘデラ・ハッシュグラフの基本構造

ヘデラは、ブロックチェーンのようにブロックを連鎖させるのではなく、「ハッシュグラフ」と呼ばれるデータ構造を採用しています。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情報を記録したノードが、ハッシュ値によって相互に接続されたネットワークです。各イベントは、以下の情報を含みます。

• トランザクションデータ
• イベントのタイムスタンプ
• 親イベントのハッシュ値（複数可）
• 自身のハッシュ値

この構造により、トランザクションの順序付けと整合性の検証が効率的に行われます。従来のブロックチェーンでは、マイナーがブロックを生成し、コンセンサスアルゴリズムによってブロックの正当性を検証しますが、ヘデラでは、ネットワークに参加するすべてのノードがイベントを検証し、コンセンサスを形成します。

2. ゴシップ・プロトコルと仮想投票

ヘデラのコンセンサスアルゴリズムの中核となるのが、「ゴシップ・プロトコル」と「仮想投票」です。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にイベント情報を共有するプロセスです。これにより、イベント情報はネットワーク全体に迅速かつ効率的に拡散されます。

仮想投票は、ゴシップ・プロトコルによって収集されたイベント情報に基づいて、各ノードがトランザクションの順序と正当性を判断するプロセスです。各ノードは、他のノードから受信したイベント情報を分析し、自身の意見（投票）を形成します。この投票は、実際にメッセージを送信するのではなく、ハッシュグラフの構造に基づいて暗黙的に行われます。

ヘデラでは、以下の3つの条件が満たされると、トランザクションが確定したとみなされます。

• トランザクションがネットワーク内の2/3以上のノードによって受信されていること
• トランザクションがネットワーク内の2/3以上のノードによって正当であると判断されていること
• トランザクションがネットワーク内の2/3以上のノードによって、他のトランザクションよりも前に発生したと判断されていること

このコンセンサスアルゴリズムは、非同期環境でも高い信頼性と効率性を実現します。

3. 非同期バイザンチン故障耐性（aBFT）

ヘデラのコンセンサスアルゴリズムは、非同期バイザンチン故障耐性（aBFT）を備えています。これは、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、システム全体が正常に動作し続けることを意味します。従来のブロックチェーンのコンセンサスアルゴリズム（例えば、プルーフ・オブ・ワーク）は、同期環境を前提としているため、非同期環境では性能が低下する可能性があります。しかし、ヘデラのaBFTは、非同期環境でも高いセキュリティと信頼性を維持します。

aBFTを実現するために、ヘデラは以下の技術を採用しています。

• ゴシップ・プロトコル：イベント情報を迅速に拡散し、悪意のあるノードによる情報操作を困難にします。
• 仮想投票：各ノードが独立してトランザクションの正当性を判断し、合意形成を促進します。
• タイムスタンプ：イベントの発生順序を明確にし、不正なトランザクションの挿入を防ぎます。

4. 公開鍵暗号とデジタル署名

ヘデラでは、トランザクションの認証と改ざん防止のために、公開鍵暗号とデジタル署名が使用されます。各ユーザーは、公開鍵と秘密鍵のペアを持ちます。トランザクションを作成する際には、秘密鍵を使用してトランザクションにデジタル署名を行います。ネットワーク内の他のノードは、公開鍵を使用してデジタル署名を検証し、トランザクションが正当なユーザーによって作成されたことを確認します。

ヘデラは、ECDSA（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm）などの標準的な公開鍵暗号アルゴリズムをサポートしています。これにより、高いセキュリティレベルを確保しつつ、効率的なトランザクション処理を実現しています。

5. アクセス制御と権限管理

ヘデラでは、トランザクションの実行に必要な権限を細かく制御するためのアクセス制御メカニズムが提供されています。これにより、特定のユーザーやアプリケーションのみが特定のトランザクションを実行できるように制限することができます。ヘデラは、以下のアクセス制御モデルをサポートしています。

• アカウントベースのアクセス制御：アカウントごとに権限を付与します。
• ロールベースのアクセス制御：ロールごとに権限を付与し、ユーザーをロールに割り当てます。
• ポリシーベースのアクセス制御：特定の条件に基づいて権限を付与します。

これらのアクセス制御メカニズムにより、ヘデラは、様々なユースケースに対応するための柔軟性とセキュリティを提供します。

6. 潜在的な課題と今後の展望

ヘデラは、従来のブロックチェーン技術と比較して、多くの利点を持っていますが、いくつかの潜在的な課題も存在します。例えば、ネットワークの規模が大きくなるにつれて、ゴシップ・プロトコルの効率が低下する可能性があります。また、ヘデラは、ネットワークに参加するノードの信頼性を前提としているため、悪意のあるノードがネットワークに侵入した場合、セキュリティが脅かされる可能性があります。

これらの課題に対処するために、ヘデラチームは、以下の技術開発に取り組んでいます。

• シャーディング：ネットワークを複数のシャードに分割し、各シャードで独立してトランザクションを処理することで、スループットを向上させます。
• ゼロ知識証明：トランザクションの内容を公開せずに、トランザクションの正当性を検証できるようにすることで、プライバシーを保護します。
• 形式的検証：コンセンサスアルゴリズムの正当性を数学的に証明することで、セキュリティを向上させます。

ヘデラは、これらの技術開発を通じて、より安全でスケーラブルな分散型台帳技術へと進化していくことが期待されます。

7. まとめ

ヘデラ・ハッシュグラフは、ゴシップ・プロトコル、仮想投票、aBFTなどの革新的な技術を採用することで、高いスループット、低いトランザクションコスト、そして堅牢なセキュリティを実現しています。公開鍵暗号、デジタル署名、アクセス制御メカニズムなどのセキュリティ機能も、ヘデラの信頼性を高める上で重要な役割を果たしています。潜在的な課題も存在しますが、ヘデラチームは、これらの課題に対処するための技術開発を積極的に進めており、今後の発展が期待されます。ヘデラは、金融、サプライチェーン、IoTなど、様々な分野での応用が期待される、次世代の分散型台帳技術として注目されています。