ヘデラ(HBAR)で利用されている暗号技術とは？

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アプローチを採用しています。その中核をなすのは、ハッシュグラフと呼ばれる独自のデータ構造と、それに伴う高度な暗号技術です。本稿では、ヘデラで利用されている暗号技術について、その詳細と特徴を解説します。

1. ハッシュグラフの基本構造

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、以下の情報を含みます。

• トランザクション：送金、スマートコントラクトの実行など、具体的な処理内容
• タイムスタンプ：イベントが発生した時間
• 親イベント：イベントが依存する過去のイベント
• 署名：イベントの作成者のデジタル署名

これらのイベントは、ハッシュ関数を用いて相互に接続され、ハッシュグラフを形成します。このグラフ構造により、トランザクションの順序と整合性を保証し、高いスループットと低い遅延を実現しています。

2. 利用されている暗号技術

2.1. 署名アルゴリズム

ヘデラでは、イベントの作成者の認証と改ざん防止のために、デジタル署名が利用されます。具体的には、Ed25519と呼ばれる楕円曲線暗号に基づいた署名アルゴリズムが採用されています。Ed25519は、高速な署名生成と検証、高いセキュリティ強度、そして比較的小さな署名サイズを特徴としています。これにより、ヘデラのネットワークにおけるトランザクションの効率性と安全性を高めています。

2.2. ハッシュ関数

ハッシュグラフの構築には、SHA-256と呼ばれる暗号学的ハッシュ関数が用いられます。SHA-256は、入力データから固定長のハッシュ値を生成する関数であり、入力データがわずかに異なると、出力されるハッシュ値が大きく変化するという性質を持ちます。この性質を利用して、イベント間の依存関係を表現し、データの改ざんを検知することができます。また、ハッシュ値は、イベントの識別子としても機能します。

2.3. 仮想通貨における暗号技術

ヘデラは、HBARと呼ばれる独自の仮想通貨を使用しています。HBARのセキュリティを確保するために、以下の暗号技術が利用されています。

2.3.1. 公開鍵暗号方式

HBARの送金やスマートコントラクトの実行には、公開鍵暗号方式が用いられます。各ユーザーは、公開鍵と秘密鍵のペアを持ちます。公開鍵は、他のユーザーに公開され、秘密鍵は、ユーザー自身のみが管理します。HBARの送金時には、送信者の秘密鍵を用いてトランザクションに署名し、受信者の公開鍵を用いて署名を検証することで、送金の正当性を確認します。

2.3.2. Merkle Tree

ヘデラでは、トランザクションの整合性を効率的に検証するために、Merkle Treeと呼ばれるデータ構造が利用されます。Merkle Treeは、トランザクションのハッシュ値を二分木構造でまとめ、ルートハッシュと呼ばれる値を生成します。ルートハッシュは、トランザクションの集合全体の指紋として機能し、特定のトランザクションが含まれているかどうかを効率的に検証することができます。

2.4. Gossip about Gossip

ヘデラにおけるコンセンサスアルゴリズムであるGossip about Gossipは、ネットワーク内のノード間でイベント情報を共有するプロセスです。このプロセスは、暗号技術によって保護されており、不正なイベント情報の伝播を防ぎます。具体的には、各ノードは、受信したイベント情報の署名を検証し、改ざんされていないことを確認します。また、ノードは、信頼できるノードからのみイベント情報を受信するように設定されています。

3. ヘデラのセキュリティモデル

ヘデラのセキュリティモデルは、非同期バイザンチンフォールトトレランス（aBFT）に基づいています。aBFTは、ネットワーク内のノードの一部が不正な動作をしても、システム全体の整合性を維持できるという性質を持ちます。ヘデラでは、ハッシュグラフの構造とGossip about Gossipアルゴリズムを組み合わせることで、aBFTを実現しています。これにより、ヘデラは、高いセキュリティ強度と可用性を実現しています。

3.1. ネットワークの分散性

ヘデラのネットワークは、世界中の様々な場所に分散されたノードによって構成されています。この分散性により、単一の障害点が存在せず、ネットワーク全体の可用性を高めています。また、ネットワークの分散性は、検閲耐性にも貢献しています。

3.2. コンセンサスアルゴリズムの堅牢性

ヘデラのコンセンサスアルゴリズムであるGossip about Gossipは、ネットワーク内のノード間でイベント情報を共有するプロセスです。このプロセスは、暗号技術によって保護されており、不正なイベント情報の伝播を防ぎます。また、Gossip about Gossipは、高いスループットと低い遅延を実現しており、ヘデラのパフォーマンスを向上させています。

4. ヘデラの暗号技術の将来展望

ヘデラは、今後も暗号技術の進化に対応し、セキュリティとパフォーマンスを向上させていくと考えられます。例えば、量子コンピュータの登場により、従来の暗号技術が脅かされる可能性があります。ヘデラは、量子コンピュータ耐性のある暗号アルゴリズムの研究開発を進め、将来のセキュリティリスクに備える必要があります。また、ヘデラは、プライバシー保護技術の研究開発にも注力し、ユーザーのプライバシーを保護しながら、DLTの利点を最大限に活用できるようなシステムを構築していくことが期待されます。

5. 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データ構造と、Ed25519署名アルゴリズム、SHA-256ハッシュ関数、公開鍵暗号方式、Merkle Treeなどの高度な暗号技術を組み合わせることで、高いセキュリティ強度とパフォーマンスを実現しています。また、Gossip about GossipアルゴリズムとaBFTコンセンサスモデルにより、ネットワークの分散性と堅牢性を高めています。ヘデラは、今後も暗号技術の進化に対応し、より安全で効率的なDLTプラットフォームへと発展していくことが期待されます。ヘデラが提供する技術は、金融、サプライチェーン管理、医療、投票システムなど、様々な分野での応用が期待されており、今後の発展が注目されます。