動作原理
ブロックチェーンは分散型台帳技術であり、その動作原理は次のステップのように簡単に要約できます。
1. トランザクション: ブロックチェーン内のトランザクションには、暗号通貨、デジタル資産、スマート コントラクトなどのデジタル価値交換が含まれます。すべてのトランザクションはネットワーク内のすべてのノードにブロードキャストされます。
2. 検証とパッケージ化: ネットワーク内のノードは、コンセンサス メカニズムを使用してトランザクションの正当性を検証します。たとえば、Proof of Work (PoW) では、ノードはトランザクションをパッケージ化する権利を得るために、一定量の作業を完了したことを証明するために数学的パズルを解く必要があります。Proof of Stake (PoS) では、ノードが持つステーク量によって、トランザクションをパッケージ化する権利が決まります。
3. ブロックの生成: ノードがトランザクションのバッチをパッケージ化すると、それらは新しいブロックに記録され、ネットワーク内のすべてのノードにブロードキャストされます。新しいブロックには前のブロックへのポインターが含まれており、チェーン構造を形成します。
4. 同期: すべてのノードは、新しいブロックとトランザクションを含めるためにローカル台帳を同期的に更新する必要があります。このようにして、すべてのノードに元帳の同一のコピーが存在します。
動作メカニズム
ブロックチェーンの動作メカニズムには次の側面が含まれます。
1. 分散化: ブロックチェーン内の各ノードは同じ権限と責任を持ち、ネットワークを制御する中央集権的な組織や機関はありません。
2. コンセンサスメカニズム: ブロックチェーンのコンセンサスメカニズムとは、ネットワーク内のノードがコンセンサスに達して、トランザクションが確実に検証および記録されるようにする方法を指します。現在、最も一般的に使用されているコンセンサス メカニズムは、Proof of Work (PoW) と Proof of Stake (PoS) です。
3. 暗号化アルゴリズム: ブロックチェーンは暗号化アルゴリズムを使用して、トランザクションのセキュリティと改ざん防止を保証します。一般的に使用される暗号化アルゴリズムには、SHA-256、RSA、ECDSA などが含まれます。
4. ブロックチェーン ネットワーク: ブロックチェーン ネットワークは多くのノードで構成される分散型ネットワークであり、各ノードは台帳の同一のコピーを持ち、合意に達するためにコンセンサス メカニズムを使用します。
つまり、ブロックチェーン技術は、分散化、コンセンサスメカニズム、暗号化アルゴリズム、分散ネットワークなどの技術的手段を通じてトランザクションのセキュリティと改ざん防止を確保し、多くの分野に革命的な変化をもたらしました。
詳細な概念
1. コンセンサスメカニズム
ブロックチェーンのコンセンサス メカニズムとは、ネットワーク内のノードがトランザクションの検証と記録を確実にするためにどのようにコンセンサスに達するかを指します。現在、最も一般的に使用されているコンセンサスメカニズムには、プルーフ オブ ワーク (PoW)、プルーフ オブ ステーク (PoS)、プルーフ オブ ステークの派生型 (DPoS)、およびプルーフ オブ ステークの派生型 (PBFT) が含まれます。
Proof of Work (PoW) は最も初期に採用されたコンセンサス メカニズムであり、ノードが数学的パズルを解くことで一定量の作業を完了したことを証明し、それによってトランザクションをパッケージ化する権利を取得する必要があります。この数学パズルは多くの計算能力を必要とするため、PoW のコンセンサス メカニズムは「マイニング」とも呼ばれます。
プルーフ オブ ステーク (PoS) も一般的に使用されるコンセンサス メカニズムであり、ノードのステーク量によってトランザクションをパッケージ化する権利を決定する必要があります。ノードは、ネットワークに対する貢献と責任を証明するために、一定量の暗号通貨をアカウントにロックする必要があります。PoS コンセンサス メカニズムは一般に、必要な計算能力が少ないため、PoW よりも環境に優しく、エネルギー効率が高いと考えられています。
これらの一般的なコンセンサス メカニズムに加えて、コンセンサス メカニズムの効率とセキュリティを強化するように設計された、DPoS (Proxy Proof of Stake) や PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) など、いくつかの派生型や派生型もあります。
2.データベース
ブロックチェーンは特殊なデータベース技術と言えますが、従来のデータベースとの違いは次のとおりです。
1. 分散: ブロックチェーンは分散データベース技術であり、各ノードは元帳の同じコピーを持ち、合意メカニズムを使用して合意に達します。
2. 改ざん不可能: ブロックチェーン内の各ブロックには前のブロックへのポインターが含まれているため、ブロックチェーンにすでに記録されている取引記録を改ざんしたり削除したりすることはできません。
3. オープンで透明性: ブロックチェーン内の取引記録は公開され、誰でも閲覧および検証できるため、透明性と公平性が向上します。
4. プライバシー保護: ブロックチェーン内の取引記録は公開されていますが、暗号化アルゴリズムとプライバシー保護テクノロジーを使用して、ユーザーの身元と取引のプライバシーを保護できます。
つまり、ブロックチェーンは分散型、改ざん不可能、オープンかつ透明なデータベース技術とみなすことができ、コンセンサスメカニズムや暗号化アルゴリズムなどの技術的手段を通じてトランザクションのセキュリティと信頼性を確保します。
3. ブロックチェーンはネットワークとして見ることができる
ブロックチェーンはネットワーク、より正確には分散型ネットワークとして見ることができます。このネットワークは多くのノードで構成されており、各ノードには元帳の同一のコピーがあり、合意メカニズムを使用して合意に達します。ブロックチェーン ネットワーク内のノードは、パーソナル コンピューター、サーバー、またはその他のデバイスです。
ブロックチェーンネットワークは、ポイントツーポイント接続を通じてノード間の通信と交換を実現します。各ノードは独自のトランザクションまたはブロックをブロードキャストでき、他のノードが受信して検証できます。このようにして、ブロックチェーン ネットワーク内のすべてのノードが同じトランザクション レコードと台帳のコピーを保持し、トランザクションのセキュリティと改ざん防止が確保されます。
ブロックチェーン ネットワークの分散型の性質は、ネットワークを制御する中央集権的な組織や機関が存在しないことを意味します。代わりに、各ノードは同じ権限と責任を持ち、トランザクションを検証して記録するにはすべてのノードが合意に達する必要があります。この分散型機能により、ブロックチェーン ネットワークの安全性、透明性、信頼性が高まります。
つまり、ブロックチェーンは、ポイントツーポイント接続やコンセンサスメカニズムなどの技術的手段を通じてトランザクションのセキュリティと改ざん防止を実現する分散型ネットワークとみなすことができます。