分散型インターネットを実現するWeb3の動きと課題【第56回】

分散の仕組み1：分散した情報の記録

　情報を暗号化し、それぞれの情報をまとめて「ブロック」と呼ばれる台帳に書き込む。ブロックのデータから一定の計算手順によって求められる「ハッシュ値」と呼ばれる値を次のブロックに記録することで、情報の正当性とブロックのつながりを保証し、情報の漏洩や改竄を防止する。ブロックは参加者に分散共有されているためバックアップを取る必要もない。

分散の仕組み2：情報の共有の分散化

　情報の共有は、ユーザー同士が同等の立場で、P2P（Peer to Peer：1対1）ネットワークによって直接行うため、他のコンピューターを経由することがない。処理のためのコンピューターパワーも、すべてのユーザーが処理の負荷を分担する。

分散の仕組み3：正当性の確認

　「コンセンサスアルゴリズム」によって、中央制御なしで、参加者同士が取引に関わる契約内容を正確な情報であるかどうかを確認し、悪意のある者による不正や改竄を防ぐ。

　Bitcoinでは「PoW（Proof of Work）」という方法が採られている。確認した複数の取引情報データからブロックを生成する際、決められた条件を満たすために膨大な計算をする必要がある。その条件に最初に合ったブロックを生成したマイナーが、あらかじめ用意されているビットコインを報酬として獲得できる。この仕組みが競争を生み、安定した運用につながっている。

　コンセンサスアルゴリズムには、PoW以外にも、PoS（Proof of Stake）やPoA（Proof of Authority）、PoC（Proof of Consensus）がある。

　PoSは、Etheriumで使われているコインを多く持っている参加者の承認の成功率を高める方法、PoAは中央制御に近く、決められた承認者が承認する方法だ。PoCは決められた承認者の80％の承認によって確認する方法である。

　このような仕組みのため、パフォーマンスとスケーラビリティに関しては考慮が必要だ。データを参加者全員が重複して持つため、データ量が増えるとネットワークや参加者のストレージに大きな負担がかかる。Facebookでは、1日に４ペタバイトのデータが追加されている（独Statista調べ）。このような巨大なコンテンツの分散共有は難しい。

　コンセンサスアルゴリズムによって処理パフォーマンスが異なる。PoWを使うBitcoinでは7トランザクション／秒、PoSを使うEtheriumでは15～20トランザクション／秒と言われている（トレードログ調べ）。クレジットカードや銀行取引の数万トランザクション／秒とは大きな差がある。Googleの検索も2020年の平均では4万トランザクション／秒である(Statista調べ)。

　ブロックチェーンに、既存のストレージやコンピューティングーを組み合わせによってパフォーマンスを上げるなど、規模や適用分野の検討には考慮が必要である。