ヘデラ（HBAR）が採用するコンセンサスアルゴリズムとは？

ヘデラハッシュグラフ（Hedera Hashgraph）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独自のコンセンサスアルゴリズムを採用しています。そのアルゴリズムは「ハッシュグラフ」と呼ばれ、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を目的としています。本稿では、ハッシュグラフの仕組み、その特徴、そしてヘデラにおける具体的な実装について詳細に解説します。

1. コンセンサスアルゴリズムの基礎

分散型システムにおいて、コンセンサスアルゴリズムは、ネットワークに参加するノード間でデータの整合性を保ち、合意形成を行うための重要な仕組みです。ブロックチェーンにおいては、プルーフ・オブ・ワーク（PoW）やプルーフ・オブ・ステーク（PoS）などが代表的なコンセンサスアルゴリズムとして知られています。しかし、これらのアルゴリズムには、スケーラビリティの問題やエネルギー消費の多さといった課題が存在します。ハッシュグラフは、これらの課題を克服するために開発された、革新的なコンセンサスアルゴリズムです。

2. ハッシュグラフの仕組み

ハッシュグラフは、従来のブロックチェーンとは異なり、ブロックという概念を持ちません。代わりに、イベントと呼ばれるトランザクションの記録を、ハッシュグラフと呼ばれるグラフ構造で繋ぎ合わせることで、コンセンサスを形成します。ハッシュグラフの基本的な構成要素は以下の通りです。

• イベント (Event): トランザクションやメッセージの記録。イベントには、タイムスタンプ、トランザクションの内容、そして親イベントへのハッシュが含まれます。
• ハッシュ (Hash): イベントの内容を暗号化して生成される一意の値。
• 親イベント (Parent Event): あるイベントが依存する過去のイベント。
• 仮想投票 (Virtual Voting): 各ノードは、他のノードが送信したイベントを観測し、そのイベントの正当性を評価します。この評価は、仮想投票と呼ばれるプロセスを通じて行われます。

ハッシュグラフでは、各ノードがランダムにイベントを生成し、ネットワークにブロードキャストします。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追加し、そのイベントの正当性を評価します。この評価は、イベントのタイムスタンプ、親イベントへのハッシュ、そして他のノードからの情報に基づいて行われます。仮想投票のプロセスを通じて、ネットワーク全体でイベントの正当性に関する合意が形成されます。

3. ハッシュグラフの特徴

ハッシュグラフは、従来のブロックチェーンと比較して、以下の特徴を有しています。

• 高いスループット: 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が非常に高速です。理論上、毎秒数万トランザクションを処理することが可能です。
• 低い遅延: トランザクションの確定時間が非常に短く、数秒以内に確定します。
• 高いセキュリティ: 非同期バイザンチンフォールトトレランス（aBFT）と呼ばれる特性を持ち、悪意のあるノードが存在しても、ネットワーク全体の整合性を保つことができます。
• 公平性: トランザクションの処理順序が、ネットワークに参加するノードの行動によって左右されにくく、公平なトランザクション処理を実現します。
• 低いエネルギー消費: PoWのような計算資源を必要とするコンセンサスアルゴリズムとは異なり、エネルギー消費が非常に少ないです。

4. ヘデラにおけるハッシュグラフの実装

ヘデラハッシュグラフは、ハッシュグラフのコンセンサスアルゴリズムを基盤としたパブリック分散型台帳です。ヘデラでは、ハッシュグラフのコンセンサスアルゴリズムを実装するために、以下の要素が導入されています。

• Governing Council: ヘデラのネットワークを管理する、厳選された主要な組織のグループ。Governing Councilは、ネットワークのセキュリティと安定性を維持する役割を担っています。
• ノード (Node): ヘデラのネットワークに参加し、トランザクションの処理やコンセンサスの形成を行うコンピューター。ヘデラには、Governing Councilが運営するノードと、一般ユーザーが運営するノードが存在します。
• サービス (Service): ヘデラ上で動作するアプリケーション。ヘデラは、スマートコントラクト、トークン、ファイルストレージなど、様々なサービスを提供しています。

ヘデラでは、Governing Councilが運営するノードが、ハッシュグラフのコンセンサスアルゴリズムの実行を担っています。Governing Councilは、ネットワークのセキュリティを確保するために、厳格な審査基準に基づいて選定されています。一般ユーザーは、ヘデラのネットワークに参加し、トランザクションを送信したり、サービスを利用したりすることができます。ヘデラは、企業向けの分散型アプリケーションの開発を支援するために、様々なツールやAPIを提供しています。

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、従来のブロックチェーンと比較して多くの利点を持つ一方で、いくつかの課題も存在します。

• 複雑性: ハッシュグラフの仕組みは、従来のブロックチェーンと比較して複雑であり、理解が難しい場合があります。
• 初期導入の難しさ: ハッシュグラフのネットワークに参加するためには、一定の技術的な知識が必要となります。
• Governing Councilへの依存: ヘデラのネットワークは、Governing Councilに依存しているため、Governing Councilの行動がネットワークの将来に影響を与える可能性があります。

しかし、これらの課題を克服するための研究開発が進められています。例えば、ハッシュグラフの仕組みを簡素化するための取り組みや、より多くのユーザーが容易にネットワークに参加できるようにするための取り組みが行われています。また、Governing Councilの透明性を高め、ネットワークの分散化を促進するための取り組みも進められています。ハッシュグラフは、分散型台帳技術の未来を担う可能性を秘めており、今後の発展が期待されます。

6. まとめ

ヘデラハッシュグラフは、ハッシュグラフと呼ばれる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。ハッシュグラフは、従来のブロックチェーンが抱える課題を克服するための革新的な技術であり、企業向けの分散型アプリケーションの開発を支援するヘデラにおいて、重要な役割を担っています。ハッシュグラフの仕組みは複雑ですが、その利点は大きく、今後の発展が期待されます。ヘデラハッシュグラフは、分散型台帳技術の可能性を広げ、様々な分野におけるイノベーションを促進するでしょう。