5Gとブロックチェーン：分散会計、デジタル本人確認などのアプリケーションを実現

著者: 禅とコンピュータープログラミングの芸術

17. 「5Gとブロックチェーン：分散会計やデジタル本人認証などの実現」

序章

1.1. 背景の紹介

情報技術の急速な発展に伴い、分散型台帳技術が徐々に注目されるようになりました。ブロックチェーン技術は、分散化、非改ざん性、トレーサビリティ、検証可能性という特徴を備えており、さまざまな分野に前例のない機会をもたらしています。

1.2. 記事の目的

この記事は、5G 通信技術、ブロックチェーン技術、分散会計技術を組み合わせて、分散会計やデジタル ID 検証などのアプリケーションを実現する方法について説明することを目的としています。関連テクノロジーの詳細な分析を通じて、読者に有用な技術リファレンスを提供します。

1.3. 対象読者

この記事は主に、5G、ブロックチェーン、分散台帳技術をある程度理解している読者、分散会計やデジタル本人確認などの問題を解決する必要がある技術者や投資家を対象としています。

2. 技術原則と概念

2.1. 基本概念の説明

ブロックチェーン: ブロックチェーンは、トランザクション情報を記録し、ネットワーク内の複数のノードにデータを保存できる分散データ ストレージ テクノロジです。各ノードには台帳の完全なコピーがあり、すべてのノードが合意に達すると、新しいブロックを生成できます。

分散台帳：分散台帳はブロックチェーン技術を応用したもので、ネットワーク上の複数のノードにデータを保存することでデータの共通管理を実現します。

5G: より高いデータ伝送速度とより低い遅延を備えた第 5 世代のモバイル通信テクノロジー。

デジタル ID 検証: デジタル ID 検証とは、ユーザー情報の信頼性と完全性を保証するためのブロックチェーン技術によるユーザー ID 認証の実現を指します。

2.2. 技術原理の紹介: アルゴリズム原理、操作手順、数式など。

分散台帳技術の中核はブロックチェーンであり、その動作原理は暗号技術に基づいて実現されています。ブロックチェーンは、新しいブロックを生成することにより、ネットワーク内の複数のノードにデータを保存します。各ノードには台帳の完全なコピーがあり、すべてのノードが合意に達すると、新しいブロックを生成できます。

分散台帳の基本概念は次のように要約できます。データはネットワーク内の複数のノードに保存され、各ノードは台帳の完全なコピーを持ちます。すべてのノードがコンセンサスに達すると、新しいブロックを生成できます。

2.3. 関連技術の比較

分散型台帳技術: ブロックチェーン

• データストレージ: データはネットワーク内の複数のノードに保存されます。
• コンセンサスメカニズム: コンセンサスメカニズムは分散されており、ノード間でコンセンサスが得られた後に新しいブロックが生成されます。
• 家計簿の更新: 各ノードは家計簿を更新して、家計簿の一貫性を確保します。
• セキュリティ：比較的低いが、情報漏洩などのセキュリティリスクがある

デジタル ID 検証: 従来の認証方法

• データストレージ: データはローカルサーバーまたはデータベースに保存されます。
• コンセンサスメカニズム: コンセンサスメカニズムは一貫性があり、分散する必要はありません。
• 台帳の更新: 台帳の更新方法が異なる場合があります
• セキュリティ：高いが改ざんなどのリスクあり

3. 実装の手順とプロセス

3.1. 準備作業: 環境設定と依存関係のインストール

まず、コンピューター環境が次の要件を満たしていることを確認する必要があります。

• オペレーティング システム: Linux システム、バージョン 16.04 以降が必要です
• プロセッサ: 64 ビット プロセッサ、デュアルコア 1 GHz 以上
• メモリ: 8 GB RAM
• ストレージ: 少なくとも 200 GB SSD (データ ストレージ用)

次に、次のソフトウェアをインストールします。

• Git: バージョン管理ツール
• Docker: コンテナ化されたデプロイメント用
• Solidity: Ethereum 仮想マシン言語。実行には TensorFlow Lite エンジンを使用する必要があります。

3.2. コアモジュールの実装

• Docker環境でSolidityプロジェクトを作成する
• スマートコントラクトを記述して分散会計機能を実現する
• Docker Compose を使用して Solidity プロジェクトを構築し、ローカル バイナリにコンパイルする
• Docker Swarm (または Kubernetes) を使用してスマート コントラクトをデプロイする

3.3. 統合とテスト

• 分散環境でスマート コントラクトをテストする
• Solidity CLI ツールを使用してスマート コントラクトをテストする

4. 応用例とコード実装解説

4.1. アプリケーションシナリオの紹介

分散型簿記は分散型財務管理方法であり、企業の財務管理コストを効果的に削減し、資本使用効率を向上させることができます。同時に、デジタル ID 検証により、ユーザー情報の信頼性と完全性が保証され、情報の漏洩や改ざんが防止されます。

4.2. 適用事例の分析

インターネット企業がユーザーに対して分散会計を実行する必要があり、同時にユーザーに対してデジタル ID 検証を実行する必要があるとします。同社は、5G通信技術を利用して効率的なネットワーク通信を実現し、ブロックチェーン技術を利用してデータのセキュリティと分散台帳の共有を確保できる。

4.3. コアコードの実装

まず、Docker 環境で「Distributed Ledger System」という名前の Solidity プロジェクトを作成し、次の依存関係を追加します。

pragma solidity ^0.8.0;

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC20/ERC20.sol";
import "@openzeppelin/contracts/access/Ownable.sol";

contract DistributedAccountbook is ERC20, Ownable {
    using SafeMath for uint256;

    // 存储所有用户的账户余额
    mapping(address => uint256) public balances;

    // 存储所有用户的信息
    mapping(address => mapping(address => uint256)) public users;

    // 构造函数
    constructor() ERC20("Distributed Accountbook", "DAI") {
        balances[msg.sender] = 100 * SafeMath.fromWei("1", "ether");
        emit Transfer(address(msg.sender), address(msg.to), uint256("1"));
    }

    // 分布式记账
    function balanceOf(address _owner) public view returns (uint256) {
        return balances[_owner];
    }

    function ownerOf(address _owner) public view returns (address) {
        return _owner;
    }

    // 数字身份验证
    function verify(address _address) public onlyOwner {
        require(msg.sender == _address, "You are not the owner");
        uint256 balance = balanceOf(msg.sender);
        require(balance > 0, "Your balance is zero");
    }

    function updateBalance(address _owner, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        balances[_owner] = balances[_owner] + _value;
    }

    function addUser(address _newUser, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        mapping(address => uint256) storage newUser = users[msg.sender];
        require(newUser == 0, "User already exists");
        users[msg.sender] = mapping(address => uint256) storage newUserWithout;
        users[msg.sender][_newUser] = _value;
    }

    function removeUser(address _address) public onlyOwner {
        require(msg.sender == _address, "You are not the owner");
        mapping(address => uint256) storage users = users[msg.sender];
        require(users == 0, "No user found");
        delete users[msg.sender];
    }

    function submitTransaction(address _sender, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        uint256 senderBalance = balances[msg.sender];
        require(senderBalance > 0, "Your balance is zero");
        uint256 newBalance = senderBalance + _value;
        balances[msg.sender] = newBalance;
        emit Transfer(msg.sender, address(this), uint256(_value));
    }

    function _beforeEach(address _owner) public onlyOwner {
        require(msg.sender == _owner, "You are not the owner");
        balances[msg.sender] = 100 * SafeMath.fromWei("1", "ether");
        emit Transfer(address(msg.sender), address(this), uint256("1"));
    }

    function _afterEach(address _sender) public onlyOwner {
        require(msg.sender == _sender, "You are not the owner");
        require(balanceOf(_sender) >     0, "Your balance is zero");
        uint256 senderBalance = balances[msg.sender];
        require(senderBalance > 0, "Your balance is zero");
        balances[msg.sender] = senderBalance - 1;
        emit Transfer(msg.sender, address(this), uint256("1"));
    }

    function _transfer(address _sender, address _recipient, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        require(_sender == msg.sender, "You are not the owner");
        require(_recipient == this, "Recipient is not this");
        uint256 senderBalance = balances[msg.sender];
        require(senderBalance > 0, "Your balance is zero");
        require(balanceOf(_recipient) == 0, "Recipient does not exist");
        balanceOf(_recipient) = senderBalance - _value;
        emit Transfer(msg.sender, _recipient, _value);
    }

    function _approve(address _owner, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        require(_owner == msg.sender, "You are not the owner");
        require(balanceOf(_owner) > 0, "Your balance is zero");
        uint256 senderBalance = balances[msg.sender];
        require(senderBalance > 0, "Your balance is zero");
        balanceOf(_owner) = senderBalance + _value;
        emit Transfer(msg.sender, _owner, _value);
    }

    function _withdraw(address _owner, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        require(_owner == msg.sender, "You are not the owner");
        require(balanceOf(_owner) > 0, "Your balance is zero");
        uint256 senderBalance = balances[msg.sender];
        require(senderBalance > 0, "Your balance is zero");
        require(payable(msg.sender) == _value, "Amount not支付");
        payable(msg.sender) = 0;
        balanceOf(_owner) = senderBalance - _value;
        emit Transfer(msg.sender, address(this), uint256(_value));
    }

    function _transferFrom(address _sender, address _recipient, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        require(_sender == msg.sender, "You are not the owner");
        require(_recipient == this, "Recipient is not this");
        require(payable(msg.sender) == _value, "Amount not支付");
        payable(msg.sender) = _value;
        require(balanceOf(_recipient) == 0, "Recipient does not exist");
        balanceOf(_recipient) = senderBalance - _value;
        emit Transfer(msg.sender, address(this), uint256(_value));
    }
}

4. 応用例とコード実装解説

4.1. アプリケーションシナリオの紹介

インターネット企業が、ユーザーのデジタル ID 検証と分散会計を実行する必要があるとします。同社は、5G通信技術を利用して効率的なネットワーク通信を実現し、ブロックチェーン技術を利用してデータのセキュリティと分散台帳の共有を確保できる。

4.2. 適用事例の分析

ユーザーに対してデジタル ID 検証と分散会計を実行する必要がある金融会社があるとします。金融会社は、5G 通信技術を使用して効率的なネットワーク通信を実現し、ブロックチェーン技術を使用してデータのセキュリティと分散型台帳の共有を確保できます。

まず、金融会社のスマート コントラクトを作成し、次の機能を追加します。

• デジタル本人確認: ユーザーは身分証明書 (ID カードやパスポートなど) を提供する必要があり、スマート コントラクトは身分証明書の有効性を確認する必要があります。
• 分散会計: スマート コントラクトは、ユーザーのすべてのトランザクションを記録し、トランザクション情報をブロックチェーンに保存する必要があります。

次に、スマート コントラクトをコンパイルし、Docker を使用してデプロイし、Solidity CLI を使用してテストします。

4.3. コアコードの実装

pragma solidity ^0.8.0;

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC20/ERC20.sol";
import "@openzeppelin/contracts/access/Ownable.sol";
import "@openzeppelin/contracts/utils/math/SafeMath.sol";

contract FinancialAccountbook is ERC20, Ownable {
    using SafeMath for uint256;

    // 存储所有用户的账户余额
    mapping(address => uint256) public balances;

    // 存储所有用户的信息
    mapping(address => mapping(address => uint256)) public users;

    // 构造函数
    constructor() ERC20("Financial Accountbook", "FA") {
        balances[msg.sender] = 100 * SafeMath.fromWei("1", "ether");
        emit Transfer(address(msg.sender), address(this), uint256("1"));
    }

    // 数字身份验证
    function verify(address _address) public onlyOwner {
        require(msg.sender == _address, "You are not the owner");
        require(balanceOf(address(this)) >     0, "Your balance is zero");
        uint256 balance = balanceOf(address(this));
        require(balance > 0, "Your balance is zero");
        require(payable(address(this)) == _address, "Amount not支付");
        payable(address(this)) = 0;
        balanceOf(address(this)) = balance;
    }

    function updateBalance(address _owner, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        require(_owner == address(this), "You are not the owner");
        require(balanceOf(_owner) > 0, "Your balance is zero");
        uint256 newBalance = balances[_owner] + _value;
        balances[_owner] = newBalance;
        emit Transfer(address(this), _owner, uint256(_value));
    }

    function addUser(address _newUser, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        require(_newUser == address(this), "User already exists");
        require(users == 0, "No user found");
        users[msg.sender] = mapping(address => uint256) storage newUserWithout;
        users[msg.sender][_newUser] = _value;
    }

    function removeUser(address _address) public onlyOwner {
        require(msg.sender == address(this), "You are not the owner");
        require(users == 0, "No user found");
        delete users[msg.sender];
    }

    function submitTransaction(address _sender, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        require(_sender == address(this), "You are not the owner");
        require(payable(msg.sender) == _value, "Amount not支付");
        payable(msg.sender) = 0;
        balanceOf(address(this)) = balanceOf(address(this)) - _value;
        emit Transfer(msg.sender, address(this), uint256(_value));
    }

    function _beforeEach(address _owner) public onlyOwner {
        require(msg.sender == _owner, "You are not the owner");
        balances[msg.sender] = 100 * SafeMath.fromWei("1", "ether");
        emit Transfer(address(msg.sender), address(this), uint256("1"));
    }

    function _afterEach(address _sender) public onlyOwner {
        require(msg.sender == _sender, "You are not the owner");
        require(balanceOf(_sender) >     0, "Your balance is zero");
        uint256 senderBalance = balances[msg.sender];
        require(senderBalance > 0, "Your balance is zero");
        require(payable(msg.sender) == _sender, "Amount not支付");
        payable(msg.sender) = 0;
        balanceOf(_sender) = senderBalance;
    }

    function _transfer(address _sender, address _recipient, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        require(_sender == msg.sender, "You are not the owner");
        require(_recipient == this, "Recipient is not this");
        require(payable(msg.sender) == _value, "Amount not支付");
        payable(msg.sender) = _value;
        require(balanceOf(_recipient) == 0, "Recipient does not exist");
        balanceOf(_recipient) = senderBalance - _value;
        emit Transfer(msg.sender, _recipient, _value);
    }

    function _approve(address _owner, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        require(_owner == msg.sender, "You are not the owner");
        require(balanceOf(_owner) > 0, "Your balance is zero");
        uint256 senderBalance = balances[msg.sender];
        require(senderBalance > 0, "Your balance is zero");
        balanceOf(_owner) = senderBalance + _value;
        emit Transfer(msg.sender, _owner, _value);
    }

    function _withdraw(address _owner, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        require(_owner == msg.sender, "You are not the owner");
        require(balanceOf(_owner) > 0, "Your balance is zero");
        uint256 senderBalance = balances[msg.sender];
        require(senderBalance > 0, "Your balance is zero");
        require(payable(msg.sender) == _value, "Amount not支付");
        payable(msg.sender) = 0;
        balanceOf(_owner) = senderBalance - _value;
        emit Transfer(msg.sender, address(this), uint256(_value));
    }

    function _transferFrom(address _sender, address _recipient, uint256 _value) public onlyOwner {
        require(_value > 0, "Amount is zero");
        require(_sender == address(this), "You are not the owner");
        require(_recipient == this, "Recipient is not this");
        require(payable(msg.sender) == _value, "Amount not支付");
        payable(msg.sender) = _value;
        require(balanceOf(_recipient) == 0, "Recipient does not exist");
        balanceOf(_recipient) = senderBalance - _value;
        emit Transfer(msg.sender, address(this), uint256(_value));
    }
}

5. 最適化と改善

5.1. パフォーマンスの最適化

• 不要な機能を削除する
• コンパイル時間を短縮する
• メモリ消費量を削減する
• テストケースをさらに追加する

5.2. スケーラビリティの向上

• より多くのニーズに応えるために機能を追加する
• コードの可読性と保守性の向上
• より多くのブロックチェーン ネットワークをサポートする
• ツールとライブラリをさらに追加する

5.3. セキュリティの強化

• スマートコントラクトのセキュリティを保護するためにセキュリティ対策をさらに追加する
• すべてのセキュリティホールが修正されていることを確認してください
• スマート コントラクトは、最新のセキュリティ脅威に対処するために定期的に更新されます

結論と展望

分散会計とデジタル ID 検証は、ブロックチェーン テクノロジーの 2 つの重要なアプリケーション シナリオです。5Gとブロックチェーン技術を組み合わせることで、効率的な分散会計とデジタル本人確認を実現できます。この記事では、5G とブロックチェーン技術を使用して分散会計とデジタル本人確認を実現する方法を紹介することで、読者に役立つ技術リファレンスとアプリケーションのアイデアを提供します。