ヘデラ（HBAR）の注目技術「Hashgraph」徹底紹介

分散型台帳技術（DLT）は、中央集権的な管理者を必要とせず、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可能性を秘めています。本稿では、ヘデラ・ハッシュグラフの基盤技術である「Hashgraph」について、その原理、特徴、そしてヘデラ・ネットワークにおける活用方法を詳細に解説します。

1. Hashgraphの基本原理

Hashgraphは、従来のブロックチェーンが採用するチェーン構造とは異なり、有向非巡回グラフ（DAG）と呼ばれるデータ構造を使用します。DAGは、ノード（トランザクション）が他のノードを参照し合うことで、ネットワーク全体の合意形成を可能にします。Hashgraphでは、各ノードは自身のトランザクション情報に加え、過去のトランザクションに関する「ゴシップ」と呼ばれる情報を他のノードに伝播します。このゴシッププロセスを通じて、ネットワーク全体にトランザクションの履歴が共有され、最終的に合意形成に至ります。

1.1 ゴシッププロトコル

ゴシッププロトコルは、Hashgraphの中核となる技術です。各ノードは、ランダムに選んだ他のノードに自身のトランザクションと、自身が知っている過去のトランザクション情報を送信します。受信したノードは、自身の情報と照合し、新しい情報を自身のデータベースに追加します。このプロセスを繰り返すことで、ネットワーク全体にトランザクション情報が効率的に伝播します。ゴシッププロトコルは、情報の冗長性を高め、単一障害点のリスクを低減する効果があります。

1.2 バーチャル・ヴォーティング

Hashgraphでは、トランザクションの順序を決定するために、バーチャル・ヴォーティングと呼ばれるメカニズムを使用します。各ノードは、自身のトランザクションと、過去のトランザクションに対して投票を行います。ただし、実際に投票メッセージを送信するのではなく、ゴシップ情報に基づいて、過去の投票結果を推測します。このバーチャル・ヴォーティングにより、ネットワーク全体の合意形成を効率的に行うことができます。バーチャル・ヴォーティングは、トランザクションの順序を決定する際に、ネットワーク全体の意見を反映し、不正なトランザクションの承認を防ぐ効果があります。

1.3 フェアネス

Hashgraphは、トランザクションの順序が、トランザクションの送信時間や送信者の影響を受けないように、フェアネスを保証します。これは、バーチャル・ヴォーティングのメカニズムによって実現されます。トランザクションの順序は、ネットワーク全体に共有された情報に基づいて決定されるため、特定のノードがトランザクションの順序を操作することは困難です。フェアネスは、分散型アプリケーション（DApps）において、公平性を確保するために重要な要素です。

2. Hashgraphの特長

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長を持っています。

2.1 高いスループット

Hashgraphは、DAG構造とゴシッププロトコルを採用することで、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では、トランザクションをブロックにまとめて処理するため、処理能力に限界があります。一方、Hashgraphでは、トランザクションを並行して処理できるため、より多くのトランザクションを処理することができます。ヘデラ・ネットワークでは、Hashgraphの特性を活かし、1秒あたり数万件のトランザクションを処理することが可能です。

2.2 低い遅延

Hashgraphは、トランザクションの承認にかかる遅延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承認に数分から数時間かかる場合があります。一方、Hashgraphでは、ゴシッププロトコルにより、トランザクション情報が迅速に伝播されるため、トランザクションの承認に数秒程度で完了します。低い遅延は、リアルタイム性の高いアプリケーションにおいて重要な要素です。

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セキュリティモデルです。Hashgraphでは、バーチャル・ヴォーティングのメカニズムにより、不正なトランザクションの承認を防ぎ、高いセキュリティを確保します。ヘデラ・ネットワークでは、aBFTの特性を活かし、高いセキュリティと信頼性を実現しています。

2.4 低コスト

Hashgraphは、トランザクション処理にかかるコストが低いという特徴があります。従来のブロックチェーンでは、トランザクションの処理に高い計算コストがかかるため、トランザクション手数料が高くなる場合があります。一方、Hashgraphでは、トランザクションの処理に高い計算コストがかからないため、トランザクション手数料を低く抑えることができます。低いコストは、DAppsの普及を促進する上で重要な要素です。

3. ヘデラ・ネットワークにおけるHashgraphの活用

ヘデラ・ネットワークは、Hashgraphを基盤技術として構築されたパブリック分散型台帳です。ヘデラ・ネットワークでは、Hashgraphの特性を活かし、様々なアプリケーションが開発されています。

3.1 ヘデラ・コンセンサスサービス（HCS）

HCSは、Hashgraphのコンセンサスアルゴリズムを利用して、トランザクションの順序とタイムスタンプを保証するサービスです。HCSは、監査証跡、サプライチェーン管理、データ整合性などのアプリケーションに利用されています。HCSは、高いスループット、低い遅延、そして高いセキュリティを提供し、信頼性の高いデータ管理を実現します。

3.2 ヘデラ・スマートコントラクトサービス（HCS）

HCSは、Hashgraph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。HCSは、EVM（Ethereum Virtual Machine）互換性があり、既存のEthereumのスマートコントラクトを容易に移植することができます。HCSは、DAppsの開発を容易にし、様々なビジネスロジックを実装することができます。

3.3 ヘデラ・トークンサービス（HTS）

HTSは、Hashgraph上でトークンを発行、管理するためのサービスです。HTSは、様々な種類のトークン（例：ユーティリティトークン、セキュリティトークン、NFT）を発行することができます。HTSは、トークンの発行と管理を容易にし、トークンエコノミーの構築を支援します。

3.4 ファイルサービス

ヘデラ・ファイルサービスは、Hashgraph上でファイルを安全に保存および管理するためのサービスです。このサービスは、データの整合性と可用性を保証し、分散型アプリケーションやエンタープライズソリューションに最適です。

4. Hashgraphの課題と今後の展望

Hashgraphは、多くの優れた特長を持つ一方で、いくつかの課題も抱えています。例えば、Hashgraphのノードの運営には、一定のハードウェアリソースと技術的な知識が必要です。また、Hashgraphの普及には、開発者コミュニティの育成と、DAppsの開発環境の整備が不可欠です。しかし、ヘデラ・ネットワークは、これらの課題を克服するために、積極的に取り組んでいます。ヘデラ・ネットワークは、ノードの運営を容易にするためのツールやドキュメントを提供し、開発者向けのサポート体制を強化しています。また、ヘデラ・ネットワークは、様々なパートナー企業と連携し、DAppsの開発を促進しています。Hashgraph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。

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技術です。ヘデラ・ネットワークは、Hashgraphを基盤技術として構築され、様々なアプリケーションを提供しています。Hashgraphは、分散型台帳技術の普及を促進し、様々な産業に変革をもたらす可能性を秘めています。今後、Hashgraphの技術がさらに発展し、より多くのアプリケーションが開発されることで、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。