JP7307910B2 - 分散型台帳間の複数台帳方式振替のための方法および装置、ならびに複数台帳方式振替を使用するシステム - Google Patents
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Description
慣習的に、機関は、金融取引の清算および決算を取り扱うために中央手形交換所を頼りにしている。このような従来の清算および決算は、とりわけ、国際取引には、時間がかかりかつ費用が高くなることが問題になっている。
ビットコインネットワークなどの従来の分散型台帳ネットワークは、実質的なトランザクションスループットの制限を有する。これらの制限は、ブロックサイズの限度と共にレイテンシおよび帯域幅の問題によるものである。
本開示は、従来の分散型台帳技術の上で論じたトランザクションスループットの制限を克服するための革新的な解決策を提供する。複数台帳方式振替による多重分散型台帳システムを提供する技術が開示される。複数台帳方式振替によって、デジタル表現された経済価値を1つの分散型台帳から別の分散型台帳に振り替えることが可能である。
本発明の一実施形態によると、2つの分散型台帳(すなわち、2つの「共通台帳」)間の複数台帳トランザクションは、ソース分散型台帳200Sに対する既存の未使用のトランザクション出力(UTXO)を効果的に消滅させ、かつターゲット分散型台帳200Tにおける(消滅させたUTXOに等しい合計値での)1つまたは複数の新しいUTXOを作成する。ターゲット分散型台帳200Tに書き込まれる複数台帳トランザクション205の構成要素は、本発明の一実施形態に従って図2に示されている。
デジタル表現された経済価値の複数台帳方式振替を行うための開示された方法の動作の機構を理解するために、図3に示されるように参照トランザクションによる造幣を考慮する。図3において、ターゲット分散型台帳(例えば、ターゲットブロックチェーン)におけるデジタル表現された経済価値の造幣は、ソース分散型台帳(例えば、ソースブロックチェーン)における参照トランザクションを通して行われる。しかしながら、以下に論じられるように、図示されるようなデジタル表現された経済価値のこのような造幣は、振り替えられた値の二重(多重)使用を防止するための機構を含まない。
本発明の一実施形態によると、図4に示される方法400は、共通台帳間でデジタル表現された経済価値を振り替える。複数台帳方式振替は、一連のハンドシェイクを介して、値が、複数のターゲット分散型台帳のソース分散型台帳における未使用の値を用いることによって知らないうちに作成できないことを保証するように行われる。
複数台帳方式振替をサポートするために使用されてよい1つのシステムアーキテクチャは、ターゲット分散型台帳のフルノードでもあるソース分散型台帳のそれぞれのフルノードを有してよい。このような完全重複システムアーキテクチャは、複数台帳方式振替をサポートすることが考えられるが、それぞれのノードにおいてかなりの追加のリソースを必要とすると思われる。
図5Aに示される第1の例示のシステムアーキテクチャ500において、他の(すなわち対外の)共通台帳に対する支払検証(PV)ノードは、多重分散型台帳システムのそれぞれの分散型台帳ネットワークにおけるノードの全てまたは一部分に共同設置される。共同設置されたPVノードは複数台帳方式支払検証をサポートするために使用される。
図6Aに示される第2の例示のシステムアーキテクチャ600において、ノードのセットは、多重分散型台帳システムの分散型台帳ネットワーク全てによって共有される。これらの共有ノードのそれぞれは、複数台帳方式振替を効率的にサポートするように多重分散型台帳システムの共通台帳全てに対するフルノードとして動作してよい。3つの共通台帳を有する多重分散型台帳システムが図6Aに示されているが、任意の数の共通台帳がシステムに含まれてよいことに留意されたい。
図7は、本発明の一実施形態による、ソース分散型台帳上のデジタル表現された経済価値の所有者が、デジタル表現された経済価値をターゲット分散型台帳上のエンティティに振り替えるための方法700のフローチャートである。図示される特定の例では、振り替えられる値は100万米ドル(USD)である。
対外分散型台帳におけるトランザクション参照を検証するために、これらの他の分散型台帳に何がコミットされるのかに対する信頼できる検証機構を有することが必要である。別の分散型台帳におけるトランザクションを検証するためのこのような機構は、従来の分散型台帳技術によって提供されない。
図9に示される疑似コード手順は、複数台帳トランザクションがノードスタックにサブミットされる時に行われる。トランザクションを構築するために、トランザクションされる資産に対応するUTXOが見出されなければならない。UTXOが見出だされると、開始トランザクションはそのUTXO外に構築されるものとする。この開始トランザクションは、トランザクションのソースおよびトランザクションのターゲットと共に、後の検索のために索引付けられるものとする。開始トランザクションはUTXOにおける資産の所有者によって署名されるものとする。さらにまた、ターゲットノードスタックが位置し、開始トランザクションはソースの知識と共にターゲットノードスタックに送られる。
図10に示される疑似コード手順は、トランザクションがコミットされたことをノードスタックが通知される時に行われる。トランザクションが開始トランザクションであるかロックトランザクションであるかに応じて、2つの事例がある。
図11に示される疑似コード手順は、(開始または終了トランザクションが受信される時など)ノードスタックが対外ノードスタックからトランザクションを受信する時に行われる。トランザクションは、トランザクションが受信されるソースに索引付けされ、次いで、トランザクションは局所分散型台帳にサブミットされる。
図12に示される疑似コード手順は、分散型台帳がサブミットされたトランザクションを受信する時に行われる。図では省かれている(図示されていない)全てのトランザクションにわたって共通の検証を行うことが採用されるいくつかのステップがある。SPV参照を含有するこれらのトランザクション(ロックトランザクションおよび終了トランザクション)について、これらの入力にある特定の妥当性が与えられる。
図13に示される疑似コード手順は、分散型台帳がトランザクションを含有するブロックをコミットする時に行われる。図には、分散型台帳がトランザクションをブロックにどのように追加するか、および台帳がブロック上のコンセンサスにどのように達するのかを決定するプロセスを、これらの主題が本開示の範囲を超えているため示していない。示される手順では、台帳は、そのブロックをある永続化された記憶域に記憶し、ブロックについてのSPV情報をSPVノードに送り、さらにまた、ブロックがコミットされたことを局所ノードスタックに通知する。
図14の疑似コード手順は、局所ノードスタックがコミットされたトランザクションに関する通知をどのように配信するのかを示す。この手順は、開始トランザクションおよび終了トランザクションに対して行われる。
図15は、本発明の一実施形態による、複数台帳方式参照トランザクション入力を含み得る標準トランザクション1500のための一般構造を示す。図15における標準トランザクションはトランザクション入力のリスト、およびトランザクション出力のリストを含む。
この節では、複数の分散型台帳(例えば、複数のブロックチェーン)を有するシステムに対するシステム性能の計算から明らかなようにスケーラビリティゲインについて説明する。
R=1台帳につき1秒当たりの送金の数
X=1台帳につき1秒当たりの台帳内トランザクションの数
Y=1台帳につき1秒当たりの台帳間トランザクションの数
N=システムにおける共通台帳の数
1)Nの分散型台帳にわたるトランザクションの最悪の場合の分散は、台帳内トランザクション対台帳間トランザクションの比率が1対N-1になるように想定される
2)ブロックはサイズが1メガバイト(1MB)である
3)分散型台帳のブロックの処理速度は毎秒1ブロックである
4)台帳内トランザクションは約1000バイト=1キロバイトを扱う
5)トランザクション参照の最悪の場合のサイズは、log2(3000)*32バイト+32バイト=416バイトである
6)デジタル表現された経済価値を振り替えるための台帳間トランザクションは、それぞれ、5つのトランザクションを構成し、かつ、以下のステップにより合計2814バイトを扱う。
a)サブスクライバが送るトランザクションは約333バイトを扱う
b)開始トランザクションは約200バイトを扱う
c)ロックトランザクションは、開始サイズ+416バイト+100バイト=716バイトを扱う
d)終了トランザクションは、ロックサイズ+416バイト+100バイト=1232バイトを扱う
e=サブスクライバが受信するトランザクションは約333バイトを扱う
台帳内トランザクション対台帳間トランザクションの比率が1/(N-1)であることによって、X/Y=1/(N-1)
1MBのブロックサイズ、および2つのタイプのトランザクションのサイズが1000バイトおよび2814バイトであることによって、106=1000X+2814Y
1台帳につき1秒当たりの送金は、1台帳につき1秒当たりの台帳内トランザクションと、1台帳につき1秒当たりの台帳間トランザクションとの合計であるため、R=X+Y
Nの関数としてRの値を求めると、R=106N/(2814N-1814)
N2-281.4N+181.4=0
図21は、例えば、分散型台帳ネットワークの完全または部分的ノードを実装するために使用可能であるコンピュータシステム2100の構成要素を高水準で示す。コンピュータシステムは、図に示されるより少ないまたは多い構成要素で実装されてよい。例えば、コンピュータシステムは、(グラフィックプロセッサを含む)1つまたは複数のプロセッサ2101と、このさまざまな構成要素を結合する1つまたは複数のバス2103とを含んでよい。コンピュータシステムはまた、1つまたは複数のユーザ入力デバイス2102(例えば、キーボード、マウス)と、1つまたは複数のデータ記憶デバイス2106(例えば、ハードドライブ、光ディスク、ソリッドステートメモリディスク)と、1つまたは複数の表示モニター2104(例えば、液晶表示器、フラットパネルモニター)と、1つまたは複数のコンピュータネットワークインターフェース2105(例えば、ネットワークアダプタ、モデム)と、メインメモリ2108(すなわち、ランダムアクセスメモリ)とを含んでよい。示されるように、コンピュータネットワークインターフェース2105は、この場合、分散型台帳ネットワークであってよいコンピュータネットワーク2109に結合されてよい。
本開示の解決策は、複数の分散型台帳および複数台帳方式振替を使用して、高度にスケーラブルなトランザクションスループットを実現する。ソースブロックチェーンからターゲットブロックチェーンに値を効果的に振り替える一方、値の二重使用を防止するように複数台帳方式振替を書き込むための方法および命令コードが開示される。高度にスケーラブルなトランザクションスループットを実現するために複数の分散型台帳間の複数台帳方式振替を利用するシステムアーキテクチャも開示される。分散型台帳間の複数台帳方式振替を実施するように構成されるコンピュータ装置も開示される。
Claims (15)
- それぞれが複数のノードを有する複数の分散型台帳ネットワークを含み、前記複数の分散型台帳ネットワークのうちの1つはソース分散型台帳を有し、別の分散型台帳ネットワークはターゲット分散型台帳を有する多重分散型台帳システムにおいてスケーラブルなトランザクションスループットを達成するための方法であって、
未使用であるトランザクション出力を有する前記ソース分散型台帳において既存のトランザクションを判断することと、
前記ターゲット分散型台帳にコミットするための開始トランザクションを生成しかつサブミットすることであって、前記開始トランザクションはトランザクション出力を有する、ことと、
前記ソース分散型台帳にコミットするためのロックトランザクションを生成しかつサブミットすることであって、前記ロックトランザクションは、前記ソース分散型台帳における前記既存のトランザクションの前記トランザクション出力を用いかつロックするために生成され、前記開始トランザクションの存在を検証するために前記ターゲット分散型台帳における前記開始トランザクションを参照する、ことと、
前記ターゲット分散型台帳にコミットするための終了トランザクションを生成しかつサブミットすることであって、前記終了トランザクションは、前記ターゲット分散型台帳における前記開始トランザクションの前記トランザクション出力を用いるために生成され、かつ、前記ロックトランザクションの存在を検証するために前記ソース分散型台帳における前記ロックトランザクションを参照する、ことと、を含み、
前記ソース分散型台帳は前記ターゲット分散型台帳と異なることを特徴とする、
方法。 - 前記開始トランザクションの前記トランザクション出力は、前記終了トランザクションが前記ロックトランザクションを参照する時、および前記開始トランザクションの前記トランザクション出力の値が前記既存のトランザクションの前記トランザクション出力の値に一致する時にのみ、前記終了トランザクションによって用いることが可能であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記ロックトランザクションは前記開始トランザクションを参照するためにマークルツリー参照を使用し、前記終了トランザクションは前記ロックトランザクションを参照するためにマークルツリー参照を使用することを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 前記方法は、前記ソース分散型台帳のノードスタックによって行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記開始トランザクションおよび前記終了トランザクションは、前記ターゲット分散型台帳のノードスタックにサブミットされ、前記ターゲット分散型台帳の前記ノードスタックは、前記開始トランザクションおよび前記終了トランザクションを前記ターゲット分散型台帳にさらにサブミットすることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 前記方法は前記ターゲット分散型台帳のノードスタックによって行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記ロックトランザクションは前記ターゲット分散型台帳のノードスタックにサブミットされ、前記ソース分散型台帳の前記ノードスタックは前記ロックトランザクションを前記ソース分散型台帳にさらにサブミットすることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 前記ソース分散型台帳および前記ターゲット分散型台帳のそれぞれはブロックチェーンを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記ソース分散型台帳および前記ターゲット分散型台帳のそれぞれは有向非巡回グラフを利用することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記既存のトランザクションの未使用の前記トランザクション出力は通貨額を表すことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- それぞれが複数のノードを有する複数の分散型台帳ネットワークを含み、前記複数の分散型台帳ネットワークのうちの1つはソース分散型台帳を有し、別の分散型台帳ネットワークはターゲット分散型台帳を有する多重分散型台帳システムを動作させるためにコンピュータ可読プログラムコードが埋め込まれている1つまたは複数のコンピュータ使用可能非一時的媒体を含み、前記コンピュータ可読プログラムコードは前記システムに複数台帳トランザクションプロセスを実行させるように構成される、コンピュータプログラムであって、前記プロセスは、
未使用であるトランザクション出力を有するソース分散型台帳において既存のトランザクションを判断するステップと、
ターゲット分散型台帳にコミットするための開始トランザクションを生成しかつサブミットするステップであって、前記開始トランザクションはトランザクション出力を有する、ステップと、
前記ソース分散型台帳にコミットするためのロックトランザクションを生成しかつサブミットするステップであって、前記ロックトランザクションは、前記ソース分散型台帳における前記既存のトランザクションの前記トランザクション出力を用いかつロックするために生成され、前記開始トランザクションの存在を検証するために前記ターゲット分散型台帳における前記開始トランザクションを参照する、ステップと、
前記ターゲット分散型台帳にコミットするための終了トランザクションを生成しかつサブミットするステップであって、前記終了トランザクションは、前記ターゲット分散型台帳における前記開始トランザクションの前記トランザクション出力を用いるために生成され、かつ、前記ロックトランザクションの存在を検証するために前記ソース分散型台帳における前記ロックトランザクションを参照する、ステップと、を含み、
前記ソース分散型台帳は前記ターゲット分散型台帳と異なることを特徴とする、コンピュータプログラム。 - 前記開始トランザクションの前記トランザクション出力は、前記終了トランザクションが前記ロックトランザクションを参照する時、および前記開始トランザクションの前記トランザクション出力の値が前記既存のトランザクションの前記トランザクション出力の値に一致する時にのみ、前記終了トランザクションによって用いることが可能であることを特徴とする、請求項11に記載のコンピュータプログラム。
- 前記ロックトランザクションは前記開始トランザクションを参照するためにマークルツリー参照を使用し、前記終了トランザクションは前記ロックトランザクションを参照するためにマークルツリー参照を使用することを特徴とする、請求項12に記載のコンピュータプログラム。
- スケーラブルなトランザクションスループットに対する複数の分散型台帳間の複数台帳方式振替のためのコンピュータ装置であって、
コンピュータ可読コードおよびデータを保持するためのメモリと、
未使用であるトランザクション出力を有する前記複数の分散型台帳のソース分散型台帳において既存のトランザクションを判断するように構成される、第1のコンピュータ可読コードと、
前記複数の分散型台帳のターゲット分散型台帳にコミットするための開始トランザクションを生成しかつサブミットするように構成されるコンピュータ可読コードであって、前記開始トランザクションはトランザクション出力を有する、第2のコンピュータ可読コードと、
前記ソース分散型台帳にコミットするためのロックトランザクションを生成しかつサブミットするように構成されるコンピュータ可読コードであって、前記ロックトランザクションは、前記ソース分散型台帳における前記既存のトランザクションの前記トランザクション出力を用いかつロックし、前記開始トランザクションの存在を検証するために前記ターゲット分散型台帳における前記開始トランザクションを参照するために生成される、第3のコンピュータ可読コードと、
前記ターゲット分散型台帳にコミットするための終了トランザクションを生成しかつサブミットするように構成されるコンピュータ可読コードであって、前記終了トランザクションは、前記ターゲット分散型台帳における前記開始トランザクションの前記トランザクション出力を用い、かつ、前記ロックトランザクションの存在を検証するために前記ソース分散型台帳における前記ロックトランザクションを参照するために生成される、第4のコンピュータ可読コードと、を含み、
前記ソース分散型台帳と、前記ターゲット分散型台帳は、前記複数の分散型台帳のうちの異なる2つの分散型台帳であることを特徴とする、コンピュータ装置。 - 前記開始トランザクションの前記トランザクション出力は、前記終了トランザクションが前記ロックトランザクションを参照する時、および前記開始トランザクションの前記トランザクション出力の値が前記既存のトランザクションの前記トランザクション出力の値に一致する時にのみ、前記終了トランザクションによって用いることが可能であることを特徴とする、請求項14に記載のコンピュータ装置。
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